معماری Spine Leaf چیست؟

مشاوره و خرید تجهیزات شبکه ، سرور، اکتیو، پسیو

شرکت توسعه شبکه آداک با بیش از 20 سال تجربه و سابقه فعالیت در زمینه فروش تجهیزات شبکه (اکتیو و پسیو)، سرورهای HPE و ملزومات ماشینهای اداری آماده مشاوره ، طراحی و خدمات مربوط به دیتاسنترها ، عرضه رک های دیجیتالی هوشمند مخصوص اتاق سرور، و خدمات کابل کشی طبق استاندارد BICSI و ، TIAتوسط تکنسین ها و مهندسین مجرب و با پشتوانه فنی بیش از ده ها قرارداد پشتیبانی نرم افزاری و سخت افزاری سازمانها، شرکت ها و کارخانجات صنعتی ایران، شما را تا مقصد پروژه همراهی خواهیم کرد. قبل از خرید با کارشناسان آداک در تماس باشید. شماره تماس 021-91303098 ده خط .

برخی از مطالب مرتبط:

معرفی معماری ۳ لایه سیسکو

شکل زیر معماری سه لایه سیسکو را نشان می‌دهد که در شماره قبل با آن آشنا شدیم.

معماری سه لایه شامل تجهیزات مرکزی، تجمیع شده (همان تجهیزات توزیع شده) و لایه دسترسی هستند. در معماری مذکور میان روترهای تجمیع شده و سوییچ‌های دسترسی از پروتکل stp و پروتکل درخت پوشای میزبان برای پیشگیری از بروز مشکل حلقه در لایه ۲ استفاده می‌شود. پروتکل stp مزایای زیادی دارد که یکی از آن‌ها سهولت استفاده و پشتیبانی از مفهوم plug-and-play است.

در این معماری شبکه‌های محلی مجازی (VLANها) درون هر پاد پیاده‌سازی می‌شوند. مزیتی که این روش دارد در عدم محدود بودن سرورها به یک پاد است. به‌طوری که امکان جابه‌جایی آن‌ها بدون نیاز به تغییر آدرس آی‌پی و تنظیمات پیش‌فرض گیت‌وی وجود دارد. مشکلی که این روش دارد در عدم پشتیبانی stp از مسیرهای ارسال موازی است، به‌طوری که هر زمان مسیرهای افزونه در یک VLAN شناسایی کند آن‌ها را مسدود می‌کند تا مشکل حلقه در شبکه به وجود نیاید.

راهکارهای غلبه بر محدودیت پروتکل stp

در سال ۲۰۱۰ میلادی، شرکت سیسکو از فناوری‌های کانال-پورت-مجازی vPC سرنام Virtual-port-channel و Multichassis EtherChannel برای غلبه بر محدودیت stp رونمایی کرد. یک EtherChannel عادی دو یا چند لینک فیزیکی بین یک جفت سوئیچ با استفاده از پروتکل کنترل تجمیع پیوند lacp سرنام Link Aggregation Control Protocol را پیاده‌سازی می‌کند. شکل زیر عملکرد این فناوری را نشان می‌دهد.

حال اگر به دنبال معماری کارآمدتری به منظور مدیریت پهنای باند باشیم، باید mec سرنام Multichassis EtherChannel استفاده کنیم. در روش mec یک کانال Ether بین یک جفت سوئیچ قرار می‌گیرد، اما از سوییچ سومی در ارتباط با لینک‌ها استفاده می‌کنیم تا ارتباط EtherChannel را تجمیع کند. به بیان دیگر از یک ترفند زیرکانه (سوییچ سوم) استفاده می‌کنیم تا نشان دهیم تنها یک سوییچ در مدار  وجود دارد. شکل زیر این معماری را نشان می‌دهد.

سوئیچ‌های Cisco Catalyst 6500 از ویژگی سیستم سوئیچینگ مجازی vss سرنام Virtual Switching System برای ساخت mec پشتیبانی می‌کنند.

خانواده سوئیچ‌های Cisco Nexus از ویژگی کانال پورت مجازی vPC سرنام virtual Port Channel برای ساخت MEC پشتیبانی می‌کنند.

سوئیچ‌های Cisco Catalyst 3850 نیز قادر به پشتیبانی از معماری MEC هستند. البته در این حالت باید از StackWise برای اتصال سوییچ‌ها به Stack استفاده کنید.

جالب آن‌که هنگام استفاده از فناوری vPC بازهم قادر به استفاده از پروتکل stp به عنوان راهکاری برای غلبه بر مشکل ایجاد حلقه در شبکه و fail-safe هستید. شکل زیر معماری مبتنی بر vPC را نشان می‌دهد.

از سال ۲۰۰۳ میلادی به بعد با ارائه فناوری مجازی‌سازی منابع محاسباتی، شبکه‌بندی و ذ‌خیره‌سازی که پیشتر محدود به درون پادها در لایه ۲ بودند، یکپارچه‌سازی مکانیزم‌های ارتباطی شکل جامع‌تری به خود گرفتند. این دستاورد کاملا چشم‌گیر بود، زیرا برای اولین‌بار اجازه داد تا یک دامنه لایه دو در مقیاسی وسیع‌تر از لایه دسترسی به لایه مرکزی گسترش پیدا کند. شکل زیر این موضوع را به خوبی نشان می‌دهد.

سرپرستان مرکز داده می‌توانند یک استخر/مخزن (pool) مرکزی از منابع با قابلیت تغییر‌پذیری بیشتر تعریف کنند که مطابق با نیازهای کاری پیکربندی شود. در معماری فوق این امکان وجود دارد که مجموعه‌ای از ماشین‌های مجازی (VM) را روی سرورها به‌گونه‌ای تعریف کرد که امکان انتقال بدون دردسر آن‌ها از سروری به سرور دیگری بدون نیاز به اعمال تغییری در پارامترهای عملیاتی فراهم شود.

با استفاده از سرورهای مجازی شده، برنامه‌های کاربردی به گونه‌ای میان سرورها توزیع می‌شوند که ترافیک را میان شرق-به غرب (east-west) انتقال می‌دهند. برای دستیابی به یک چنین معماری کارآمدی نیازمند مدیریت موثر ترافیک هستیم تا تاخیر به کمترین میزان ممکن برسد و عملکرد شبکه قابل پیش‌بینی باشد.

مشکل دیگری که معماری سنتی سه لایه دارد، تاخیر انتقال بار ترافیکی سرور‌به‌سرور هنگام تغییر مسیر است.

سیسکو برای حل این مشکل تصمیم گرفت طراحی جدیدی برای مراکز داده تعریف کند که برگ-ستون (leaf-spine) نام دارد که مبتنی بر شبکه clos است. در حوزه مخابرات، شبکه Clos نوعی شبکه سوئیچینگ مدار چند مرحله‌ای است که ایده‌آل‌ترین مسیر برای انتقال بسته‌ها را به‌کار می‌گیرد. این معماری پهنای باند بیشتر، تاخیر کمتر و اتصال نامتقارن سرور‌به‌سرور را ارایه می‌کند. شکل زیر معماری leaf-Spine را نشان می‌دهد.

این معماری دو لایه‌ای هر سوییچ در لایه پایین‌تر لایه برگ (leaf) را به هر یک از سوییچ‌های لایه بالاتر یا همان لایه ستون فقرات (spine) از طریق توپولوژی توری کامل (full-mesh) متصل می‌کند و هیچ اتصال مستقیمی از نوع spine-spine و leaf-leaf برقرار نمی‌کند. لایه leaf شامل سوییچ‌های دسترسی است که به دستگاه‌هایی همچون سرورها متصل هستند. لایه spine به عنوان ستون فقرات شبکه عمل می‌کند و مسئولیت مدیریت اتصال داخلی تمامی سوییچ‌های لایه leaf را عهده‌دار است. در این معماری، مسیر عبور به‌شکل تصادفی انتخاب می‌شود تا بار ترافیکی به‌شکل یکنواخت میان سوییچ‌های لایه بالاتر توزیع شود. اگر یکی از سوییچ‌های لایه بالا دچار خرابی شود، عملکرد مرکز داده به میزان اندکی کاهش پیدا می‌کند.

البته پیشنهاد می‌شود برای این منظور از سوییچ کانال فیبر (Fibre Channel Switch) استفاده کنید. اگر به دنبال افزایش ظرفیت پورت‌ها هستید، این امکان وجود دارد که یک سوییچ leaf جدید اضافی را روی یک کانال ارتباطی به هر سوییچ spine اضافه کرد. در این حالت باید تنظیمات شبکه را دوباره پیکربندی کنید. این فناوری با هدف سهولت در توسعه، گسترش‌پذیری و بهبود توان عملیاتی شبکه ابداع شده است.

نکته:

همان‌گونه که اشاره شد، معماری سه لایه سنتی از پروتکل STP برای پیشگیری از بروز مشکل حلقه در شبکه استفاده می‌کند. پروتکل STP با هدف شناسایی حلقه در شبکه، لینک‌های موازی را مسدود می‌کند. در نتیجه یک سوییچ دسترسی که دارای دو عدد آپ‌لینک است تنها از یکی از آن‌ها می‌تواند استفاده کند. در نقطه مقابل، معماری leaf-spine از پروتکل‌های جایگزین جدیدتری به‌نام SPB و TRILL برای غلبه بر مشکل حلقه در شبکه استفاده می‌کند. پروتکل‌های مذکور اجازه می‌دهند تمام لینک‌های بین leaf و spine برای ارسال ترافیک استفاده شوند. پروتکل SPB و TRILL با به‌کارگیری پروتکل مسیریابی لایه ۳ برای دستگاه‌های لایه ۲ این مشکل را حل می‌کند. این پروتکل‌ها به دستگاه‌های لایه ۲ اجازه می‌دهند فریم‌های اترنت را مسیریابی کنند.

با استفاده از معماری leaf-spine، مهم نیست چه سوییچی در لایه leaf به کدام سوییچ از لایه spine متصل شود، زیرا ترافیک همواره از دستگاه‌های مشخصی عبور می‌کند تا به سرور مقصد برسد. . در قسمت چهارم از سلسله مقالات آموزش ccna، به شبکه‌های LAN و WAN پرداخته‌ایم.

 منبع

مشاوره و خرید تجهیزات شبکه ، سرور، اکتیو، پسیو

شرکت توسعه شبکه آداک با بیش از 20 سال تجربه و سابقه فعالیت در زمینه فروش تجهیزات شبکه (اکتیو و پسیو)، سرورهای HPE و ملزومات ماشینهای اداری آماده مشاوره ، طراحی و خدمات مربوط به دیتاسنترها ، عرضه رک های دیجیتالی هوشمند مخصوص اتاق سرور، و خدمات کابل کشی طبق استاندارد BICSI و ، TIAتوسط تکنسین ها و مهندسین مجرب و با پشتوانه فنی بیش از ده ها قرارداد پشتیبانی نرم افزاری و سخت افزاری سازمانها، شرکت ها و کارخانجات صنعتی ایران، شما را تا مقصد پروژه همراهی خواهیم کرد. قبل از خرید با کارشناسان آداک در تماس باشید. شماره تماس 021-91303098 ده خط .