Προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες των υπηρεσιών cloud, το δίκτυο χωρίζεται σταδιακά σε Underlay και Overlay. Το δίκτυο Underlay είναι ο φυσικός εξοπλισμός, όπως η δρομολόγηση και η μεταγωγή, στο παραδοσιακό κέντρο δεδομένων, το οποίο εξακολουθεί να πιστεύει στην έννοια της σταθερότητας και παρέχει αξιόπιστες δυνατότητες μετάδοσης δεδομένων δικτύου. Το Overlay είναι το επιχειρηματικό δίκτυο που ενσωματώνεται σε αυτό, πιο κοντά στην υπηρεσία, μέσω της ενθυλάκωσης πρωτοκόλλου VXLAN ή GRE, για να παρέχει στους χρήστες εύχρηστες υπηρεσίες δικτύου. Το δίκτυο Underlay και το δίκτυο Ooverlay είναι σχετιζόμενα και αποσυνδεδεμένα, και σχετίζονται μεταξύ τους και μπορούν να εξελιχθούν ανεξάρτητα.
Το υποκείμενο δίκτυο αποτελεί το θεμέλιο του δικτύου. Εάν το υποκείμενο δίκτυο είναι ασταθές, δεν υπάρχει SLA για την επιχείρηση. Μετά την αρχιτεκτονική δικτύου τριών επιπέδων και την αρχιτεκτονική δικτύου Fat-Tree, η αρχιτεκτονική δικτύου κέντρου δεδομένων μεταβαίνει στην αρχιτεκτονική Spine-Leaf, η οποία εγκαινίασε την τρίτη εφαρμογή του μοντέλου δικτύου CLOS.
Παραδοσιακή αρχιτεκτονική δικτύου κέντρων δεδομένων
Σχεδιασμός τριών στρώσεων
Από το 2004 έως το 2007, η τριεπίπεδη αρχιτεκτονική δικτύου ήταν πολύ δημοφιλής στα κέντρα δεδομένων. Έχει τρία επίπεδα: το βασικό επίπεδο (η ραχοκοκαλιά υψηλής ταχύτητας μεταγωγής του δικτύου), το επίπεδο συσσωμάτωσης (το οποίο παρέχει συνδεσιμότητα βάσει πολιτικής) και το επίπεδο πρόσβασης (το οποίο συνδέει τους σταθμούς εργασίας με το δίκτυο). Το μοντέλο έχει ως εξής:
Αρχιτεκτονική δικτύου τριών επιπέδων
Βασικό Επίπεδο: Οι βασικοί διακόπτες παρέχουν προώθηση πακέτων υψηλής ταχύτητας εντός και εκτός του κέντρου δεδομένων, συνδεσιμότητα με τα πολλαπλά επίπεδα συσσωμάτωσης και ένα ανθεκτικό δίκτυο δρομολόγησης L3 που συνήθως εξυπηρετεί ολόκληρο το δίκτυο.
Επίπεδο Συγκέντρωσης: Ο διακόπτης συγκέντρωσης συνδέεται με τον διακόπτη πρόσβασης και παρέχει άλλες υπηρεσίες, όπως τείχος προστασίας, μείωση φόρτου SSL, ανίχνευση εισβολών, ανάλυση δικτύου κ.λπ.
Επίπεδο Πρόσβασης: Οι διακόπτες πρόσβασης βρίσκονται συνήθως στην κορυφή του Rack, επομένως ονομάζονται επίσης διακόπτες ToR (Top of Rack) και συνδέονται φυσικά με τους διακομιστές.
Συνήθως, ο διακόπτης συγκέντρωσης είναι το σημείο οριοθέτησης μεταξύ των δικτύων L2 και L3: το δίκτυο L2 βρίσκεται κάτω από τον διακόπτη συγκέντρωσης και το δίκτυο L3 βρίσκεται πάνω. Κάθε ομάδα διακοπτών συγκέντρωσης διαχειρίζεται ένα Σημείο Παράδοσης (POD) και κάθε POD είναι ένα ανεξάρτητο δίκτυο VLAN.
Πρωτόκολλο βρόχου δικτύου και δέντρου επέκτασης
Ο σχηματισμός βρόχων προκαλείται κυρίως από σύγχυση που προκαλείται από ασαφείς διαδρομές προορισμού. Όταν οι χρήστες δημιουργούν δίκτυα, προκειμένου να διασφαλίσουν την αξιοπιστία, συνήθως χρησιμοποιούν πλεονάζουσες συσκευές και πλεονάζουσες συνδέσεις, έτσι ώστε αναπόφευκτα να σχηματίζονται βρόχοι. Το δίκτυο επιπέδου 2 βρίσκεται στον ίδιο τομέα μετάδοσης και τα πακέτα μετάδοσης θα μεταδίδονται επανειλημμένα στον βρόχο, σχηματίζοντας μια καταιγίδα μετάδοσης, η οποία μπορεί να προκαλέσει μπλοκάρισμα θυρών και παράλυση εξοπλισμού σε μια στιγμή. Επομένως, για να αποφευχθούν οι καταιγίδες μετάδοσης, είναι απαραίτητο να αποτραπεί ο σχηματισμός βρόχων.
Για την αποτροπή του σχηματισμού βρόχων και για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας, είναι δυνατή μόνο η μετατροπή των πλεοναζουσών συσκευών και των πλεοναζόντων συνδέσμων σε συσκευές και εφεδρικούς συνδέσμους. Δηλαδή, οι πλεονάζουσες θύρες και οι σύνδεσμοι συσκευών μπλοκάρονται υπό κανονικές συνθήκες και δεν συμμετέχουν στην προώθηση πακέτων δεδομένων. Μόνο όταν η τρέχουσα συσκευή, θύρα ή σύνδεσμος προώθησης αποτύχει, με αποτέλεσμα τη συμφόρηση του δικτύου, οι πλεονάζουσες θύρες και οι σύνδεσμοι συσκευών θα ανοίξουν, ώστε το δίκτυο να μπορέσει να αποκατασταθεί στην κανονικότητα. Αυτός ο αυτόματος έλεγχος υλοποιείται από το πρωτόκολλο Spanning Tree Protocol (STP).
Το πρωτόκολλο spanning tree λειτουργεί μεταξύ του επιπέδου πρόσβασης και του επιπέδου sink και στον πυρήνα του υπάρχει ένας αλγόριθμος spanning tree που εκτελείται σε κάθε γέφυρα με δυνατότητα STP, ο οποίος έχει σχεδιαστεί ειδικά για να αποφεύγει τους βρόχους γεφύρωσης παρουσία πλεοναζουσών διαδρομών. Το STP επιλέγει την καλύτερη διαδρομή δεδομένων για την προώθηση μηνυμάτων και απαγορεύει τους συνδέσμους που δεν αποτελούν μέρος του spanning tree, αφήνοντας μόνο μία ενεργή διαδρομή μεταξύ οποιωνδήποτε δύο κόμβων δικτύου και η άλλη ανοδική ζεύξη θα αποκλειστεί.
Το STP έχει πολλά πλεονεκτήματα: είναι απλό, plug-and-play και απαιτεί πολύ μικρή ρύθμιση παραμέτρων. Τα μηχανήματα μέσα σε κάθε pod ανήκουν στο ίδιο VLAN, επομένως ο διακομιστής μπορεί να μεταφέρει την τοποθεσία αυθαίρετα μέσα στο pod χωρίς να τροποποιήσει τη διεύθυνση IP και την πύλη.
Ωστόσο, οι παράλληλες διαδρομές προώθησης δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν από το STP, το οποίο θα απενεργοποιεί πάντα τις πλεονάζουσες διαδρομές εντός του VLAN. Μειονεκτήματα του STP:
1. Αργή σύγκλιση τοπολογίας. Όταν αλλάζει η τοπολογία του δικτύου, το πρωτόκολλο spanning tree χρειάζεται 50-52 δευτερόλεπτα για να ολοκληρώσει τη σύγκλιση τοπολογίας.
2, δεν μπορεί να παρέχει τη λειτουργία εξισορρόπησης φορτίου. Όταν υπάρχει βρόχος στο δίκτυο, το πρωτόκολλο spanning tree μπορεί απλώς να μπλοκάρει τον βρόχο, έτσι ώστε η σύνδεση να μην μπορεί να προωθήσει πακέτα δεδομένων, σπαταλώντας πόρους δικτύου.
Εικονικοποίηση και προκλήσεις κυκλοφορίας Ανατολής-Δύσης
Μετά το 2010, προκειμένου να βελτιωθεί η αξιοποίηση των υπολογιστικών και αποθηκευτικών πόρων, τα κέντρα δεδομένων άρχισαν να υιοθετούν τεχνολογία εικονικοποίησης και ένας μεγάλος αριθμός εικονικών μηχανών άρχισε να εμφανίζεται στο δίκτυο. Η εικονική τεχνολογία μετατρέπει έναν διακομιστή σε πολλαπλούς λογικούς διακομιστές, κάθε εικονική μηχανή μπορεί να λειτουργεί ανεξάρτητα, έχει το δικό της λειτουργικό σύστημα, εφαρμογή (APP), τη δική της ανεξάρτητη διεύθυνση MAC και διεύθυνση IP και συνδέονται με την εξωτερική οντότητα μέσω του εικονικού διακόπτη (vSwitch) μέσα στον διακομιστή.
Η εικονικοποίηση έχει μια συνοδευτική απαίτηση: τη ζωντανή μετεγκατάσταση εικονικών μηχανών, τη δυνατότητα μετακίνησης ενός συστήματος εικονικών μηχανών από έναν φυσικό διακομιστή σε έναν άλλο, διατηρώντας παράλληλα την κανονική λειτουργία των υπηρεσιών στις εικονικές μηχανές. Αυτή η διαδικασία δεν είναι ευαίσθητη στους τελικούς χρήστες, οι διαχειριστές μπορούν να κατανείμουν ευέλικτα πόρους διακομιστή ή να επισκευάσουν και να αναβαθμίσουν φυσικούς διακομιστές χωρίς να επηρεάσουν την κανονική χρήση από τους χρήστες.
Για να διασφαλιστεί ότι η υπηρεσία δεν θα διακοπεί κατά τη μετεγκατάσταση, απαιτείται όχι μόνο η διεύθυνση IP της εικονικής μηχανής να παραμείνει αμετάβλητη, αλλά και η κατάσταση λειτουργίας της εικονικής μηχανής (όπως η κατάσταση συνεδρίας TCP) να διατηρείται κατά τη μετεγκατάσταση, επομένως η δυναμική μετεγκατάσταση της εικονικής μηχανής μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο στον ίδιο τομέα επιπέδου 2, αλλά όχι σε όλη τη μετεγκατάσταση τομέα επιπέδου 2. Αυτό δημιουργεί την ανάγκη για μεγαλύτερους τομείς L2 από το επίπεδο πρόσβασης στο βασικό επίπεδο.
Το σημείο διαχωρισμού μεταξύ L2 και L3 στην παραδοσιακή αρχιτεκτονική δικτύου μεγάλου επιπέδου 2 βρίσκεται στον κεντρικό διακόπτη, και το κέντρο δεδομένων κάτω από τον κεντρικό διακόπτη είναι ένας πλήρης τομέας μετάδοσης, δηλαδή το δίκτυο L2. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να υλοποιηθεί η αυθαιρεσία της ανάπτυξης συσκευών και της μετεγκατάστασης τοποθεσίας, και δεν χρειάζεται να τροποποιηθεί η διαμόρφωση της IP και της πύλης. Τα διαφορετικά δίκτυα L2 (VLans) δρομολογούνται μέσω των κεντρικών διακοπτών. Ωστόσο, ο κεντρικός διακόπτης σε αυτήν την αρχιτεκτονική πρέπει να διατηρεί έναν τεράστιο πίνακα MAC και ARP, γεγονός που θέτει υψηλές απαιτήσεις για την ικανότητα του κεντρικού διακόπτη. Επιπλέον, ο διακόπτης πρόσβασης (TOR) περιορίζει επίσης την κλίμακα ολόκληρου του δικτύου. Αυτά τελικά περιορίζουν την κλίμακα του δικτύου, την επέκταση του δικτύου και την ελαστική ικανότητα, το πρόβλημα καθυστέρησης στα τρία επίπεδα προγραμματισμού, δεν μπορεί να καλύψει τις μελλοντικές επιχειρηματικές ανάγκες.
Από την άλλη πλευρά, η κίνηση από ανατολή προς δύση που προκαλείται από την τεχνολογία εικονικοποίησης δημιουργεί επίσης προκλήσεις για το παραδοσιακό δίκτυο τριών επιπέδων. Η κίνηση από το κέντρο δεδομένων μπορεί να χωριστεί γενικά στις ακόλουθες κατηγορίες:
Κυκλοφορία Βορρά-Νότου:Κίνηση μεταξύ πελατών εκτός του κέντρου δεδομένων και του διακομιστή του κέντρου δεδομένων ή κίνηση από τον διακομιστή του κέντρου δεδομένων προς το Διαδίκτυο.
Κυκλοφορία από Ανατολή προς Δύση:Κίνηση μεταξύ διακομιστών εντός ενός κέντρου δεδομένων, καθώς και κίνηση μεταξύ διαφορετικών κέντρων δεδομένων, όπως αποκατάσταση μετά από καταστροφή μεταξύ κέντρων δεδομένων, επικοινωνία μεταξύ ιδιωτικών και δημόσιων cloud.
Η εισαγωγή της τεχνολογίας εικονικοποίησης καθιστά την ανάπτυξη εφαρμογών ολοένα και πιο κατανεμημένη, και η «παρενέργεια» είναι ότι η κίνηση από ανατολή προς δύση αυξάνεται.
Οι παραδοσιακές αρχιτεκτονικές τριών επιπέδων σχεδιάζονται συνήθως για κυκλοφορία Βορρά-Νότου.Ενώ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για κυκλοφορία ανατολικά-δυτικά, ενδέχεται τελικά να μην αποδώσει όπως απαιτείται.
Παραδοσιακή αρχιτεκτονική τριών επιπέδων έναντι αρχιτεκτονικής Spine-Leaf
Σε μια αρχιτεκτονική τριών επιπέδων, η κίνηση ανατολής-δύσης πρέπει να προωθείται μέσω συσκευών στα επίπεδα συγκέντρωσης και πυρήνα. Διέρχεται άσκοπα από πολλούς κόμβους. (Διακομιστής -> Πρόσβαση -> Συγκέντρωση -> Διακόπτης πυρήνα -> Συγκέντρωση -> Διακόπτης πρόσβασης -> Διακομιστής)
Επομένως, εάν μια μεγάλη ποσότητα κίνησης από ανατολή προς δύση διατρέχεται μέσω μιας παραδοσιακής αρχιτεκτονικής δικτύου τριών επιπέδων, οι συσκευές που είναι συνδεδεμένες στην ίδια θύρα μεταγωγής ενδέχεται να ανταγωνίζονται για εύρος ζώνης, με αποτέλεσμα οι τελικοί χρήστες να μην έχουν καλούς χρόνους απόκρισης.
Μειονεκτήματα της παραδοσιακής αρχιτεκτονικής δικτύου τριών επιπέδων
Μπορεί να φανεί ότι η παραδοσιακή αρχιτεκτονική δικτύου τριών επιπέδων έχει πολλά μειονεκτήματα:
Σπατάλη εύρους ζώνης:Για την αποφυγή βρόχων, το πρωτόκολλο STP συνήθως εκτελείται μεταξύ του επιπέδου συσσωμάτωσης και του επιπέδου πρόσβασης, έτσι ώστε μόνο μία ανοδική ζεύξη του διακόπτη πρόσβασης να μεταφέρει πραγματικά κίνηση και οι άλλες ανοδικές ζεύξεις να μπλοκάρονται, με αποτέλεσμα την σπατάλη εύρους ζώνης.
Δυσκολία στην τοποθέτηση δικτύου μεγάλης κλίμακας:Με την επέκταση της κλίμακας δικτύου, τα κέντρα δεδομένων κατανέμονται σε διαφορετικές γεωγραφικές τοποθεσίες, οι εικονικές μηχανές πρέπει να δημιουργηθούν και να μετεγκατασταθούν οπουδήποτε και τα χαρακτηριστικά δικτύου τους, όπως οι διευθύνσεις IP και οι πύλες, παραμένουν αμετάβλητα, γεγονός που απαιτεί την υποστήριξη του Fat Layer 2. Στην παραδοσιακή δομή, δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί μετεγκατάσταση.
Έλλειψη κυκλοφορίας από Ανατολή προς Δύση:Η τριεπίπεδη αρχιτεκτονική δικτύου έχει σχεδιαστεί κυρίως για κίνηση Βορρά-Νότου, αν και υποστηρίζει και κίνηση ανατολής-δύσης, αλλά οι ελλείψεις είναι προφανείς. Όταν η κίνηση ανατολής-δύσης είναι μεγάλη, η πίεση στους διακόπτες του επιπέδου συσσωμάτωσης και του βασικού επιπέδου θα αυξηθεί σημαντικά και το μέγεθος και η απόδοση του δικτύου θα περιοριστούν στο επίπεδο συσσωμάτωσης και στο βασικό επίπεδο.
Αυτό κάνει τις επιχειρήσεις να αντιμετωπίζουν το δίλημμα του κόστους και της επεκτασιμότητας:Η υποστήριξη δικτύων υψηλής απόδοσης μεγάλης κλίμακας απαιτεί μεγάλο αριθμό εξοπλισμού επιπέδου σύγκλισης και επιπέδου πυρήνα, κάτι που όχι μόνο συνεπάγεται υψηλό κόστος για τις επιχειρήσεις, αλλά απαιτεί επίσης τον εκ των προτέρων σχεδιασμό του δικτύου κατά την κατασκευή του. Όταν η κλίμακα του δικτύου είναι μικρή, θα προκληθεί σπατάλη πόρων και όταν η κλίμακα του δικτύου συνεχίζει να επεκτείνεται, είναι δύσκολο να επεκταθεί.
Η Αρχιτεκτονική Δικτύου Spine-Leaf
Ποια είναι η αρχιτεκτονική δικτύου Spine-Leaf;
Απαντώντας στα παραπάνω προβλήματα,Έχει αναδυθεί ένας νέος σχεδιασμός κέντρου δεδομένων, η αρχιτεκτονική δικτύου Spine-Leaf, η οποία είναι αυτό που ονομάζουμε δίκτυο κορυφογραμμής φύλλων.
Όπως υποδηλώνει το όνομα, η αρχιτεκτονική έχει ένα επίπεδο Spine και ένα επίπεδο Leaf, συμπεριλαμβανομένων των διακοπτών spine και των διακοπτών leaf.
Η Αρχιτεκτονική των Φύλλων της Σπονδυλικής Στήλης
Κάθε διακόπτης φύλλου είναι συνδεδεμένος με όλους τους διακόπτες κορυφογραμμής, οι οποίοι δεν είναι άμεσα συνδεδεμένοι μεταξύ τους, σχηματίζοντας μια τοπολογία πλήρους πλέγματος.
Στο spine-and-leaf, μια σύνδεση από έναν διακομιστή σε έναν άλλο περνάει από τον ίδιο αριθμό συσκευών (Server -> Leaf -> Spine Switch -> Leaf Switch -> Server), γεγονός που εξασφαλίζει προβλέψιμη καθυστέρηση. Επειδή ένα πακέτο χρειάζεται να περάσει μόνο από ένα spine και ένα άλλο leaf για να φτάσει στον προορισμό.
Πώς λειτουργεί το Spine-Leaf;
Διακόπτης Leaf: Είναι ισοδύναμος με τον διακόπτη πρόσβασης στην παραδοσιακή τριεπίπεδη αρχιτεκτονική και συνδέεται απευθείας στον φυσικό διακομιστή ως TOR (Top Of Rack). Η διαφορά με τον διακόπτη πρόσβασης είναι ότι το σημείο οριοθέτησης του δικτύου L2/L3 βρίσκεται τώρα στον διακόπτη Leaf. Ο διακόπτης Leaf βρίσκεται πάνω από το δίκτυο 3 επιπέδων και ο διακόπτης Leaf βρίσκεται κάτω από τον ανεξάρτητο τομέα μετάδοσης L2, γεγονός που λύνει το πρόβλημα BUM του μεγάλου δικτύου 2 επιπέδων. Εάν δύο διακομιστές Leaf πρέπει να επικοινωνήσουν, πρέπει να χρησιμοποιήσουν δρομολόγηση L3 και να το προωθήσουν μέσω ενός διακόπτη Spine.
Διακόπτης Spine: Ισοδύναμο με έναν κεντρικό διακόπτη. Το ECMP (Πολλαπλή Διαδρομή Ίσου Κόστους) χρησιμοποιείται για τη δυναμική επιλογή πολλαπλών διαδρομών μεταξύ των διακοπτών Spine και Leaf. Η διαφορά είναι ότι το Spine πλέον παρέχει απλώς ένα ανθεκτικό δίκτυο δρομολόγησης L3 για τον διακόπτη Leaf, έτσι ώστε η κίνηση βορρά-νότου του κέντρου δεδομένων να μπορεί να δρομολογηθεί από τον διακόπτη Spine αντί απευθείας. Η κίνηση βορρά-νότου μπορεί να δρομολογηθεί από τον διακόπτη edge παράλληλα με τον διακόπτη Leaf στον δρομολογητή WAN.
Σύγκριση μεταξύ της αρχιτεκτονικής δικτύου Spine/Leaf και της παραδοσιακής αρχιτεκτονικής δικτύου τριών επιπέδων
Πλεονεκτήματα του Spine-Leaf
Επίπεδα:Ένας επίπεδος σχεδιασμός μειώνει τη διαδρομή επικοινωνίας μεταξύ των διακομιστών, με αποτέλεσμα τη μείωση της καθυστέρησης, η οποία μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση των εφαρμογών και των υπηρεσιών.
Καλή επεκτασιμότητα:Όταν το εύρος ζώνης είναι ανεπαρκές, η αύξηση του αριθμού των ridge switches μπορεί να επεκτείνει οριζόντια το εύρος ζώνης. Όταν αυξάνεται ο αριθμός των servers, μπορούμε να προσθέσουμε leaf switches εάν η πυκνότητα θυρών είναι ανεπαρκής.
Μείωση κόστους: Κυκλοφορία προς βορρά και νότο, είτε εξερχόμενη από κόμβους φύλλων είτε εξερχόμενη από κόμβους κορυφογραμμής. Ροή ανατολής-δύσης, κατανεμημένη σε πολλαπλές διαδρομές. Με αυτόν τον τρόπο, το δίκτυο κορυφογραμμής φύλλων μπορεί να χρησιμοποιεί διακόπτες σταθερής διαμόρφωσης χωρίς την ανάγκη για ακριβούς αρθρωτούς διακόπτες, και στη συνέχεια να μειώσει το κόστος.
Χαμηλή καθυστέρηση και αποφυγή συμφόρησης:Οι ροές δεδομένων σε ένα δίκτυο Leaf ridge έχουν τον ίδιο αριθμό αλμάτων σε όλο το δίκτυο ανεξάρτητα από την πηγή και τον προορισμό, και οποιοιδήποτε δύο διακομιστές είναι Leaf - >Spine - >Leaf τριών αλμάτων προσβάσιμοι ο ένας από τον άλλον. Αυτό δημιουργεί μια πιο άμεση διαδρομή κυκλοφορίας, η οποία βελτιώνει την απόδοση και μειώνει τα σημεία συμφόρησης.
Υψηλή ασφάλεια και διαθεσιμότητα:Το πρωτόκολλο STP χρησιμοποιείται στην παραδοσιακή αρχιτεκτονική δικτύου τριών επιπέδων και όταν μια συσκευή παρουσιάσει βλάβη, θα συγκλίνει ξανά, επηρεάζοντας την απόδοση του δικτύου ή ακόμα και την αποτυχία. Στην αρχιτεκτονική leaf-ridge, όταν μια συσκευή παρουσιάσει βλάβη, δεν υπάρχει ανάγκη επανασύγκλισης και η κίνηση συνεχίζει να διέρχεται από άλλες κανονικές διαδρομές. Η συνδεσιμότητα δικτύου δεν επηρεάζεται και το εύρος ζώνης μειώνεται μόνο κατά μία διαδρομή, με μικρή επίδραση στην απόδοση.
Η εξισορρόπηση φορτίου μέσω ECMP είναι ιδανική για περιβάλλοντα όπου χρησιμοποιούνται κεντρικές πλατφόρμες διαχείρισης δικτύου όπως το SDN. Το SDN επιτρέπει την απλοποίηση της διαμόρφωσης, της διαχείρισης και της αναδρομολόγησης της κίνησης σε περίπτωση αποκλεισμού ή βλάβης της σύνδεσης, καθιστώντας την έξυπνη εξισορρόπηση φορτίου σε πλήρη τοπολογία πλέγματος έναν σχετικά απλό τρόπο διαμόρφωσης και διαχείρισης.
Ωστόσο, η αρχιτεκτονική Spine-Leaf έχει ορισμένους περιορισμούς:
Ένα μειονέκτημα είναι ότι ο αριθμός των μεταγωγέων αυξάνει το μέγεθος του δικτύου. Το κέντρο δεδομένων της αρχιτεκτονικής δικτύου leaf ridge πρέπει να αυξάνει τους μεταγωγείς και τον εξοπλισμό δικτύου αναλογικά με τον αριθμό των πελατών. Καθώς αυξάνεται ο αριθμός των κεντρικών υπολογιστών, απαιτείται μεγάλος αριθμός leaf switches για την ανοδική σύνδεση με τον μεταγωγέα ridge.
Η άμεση διασύνδεση των διακοπτών κορυφογραμμής και φύλλου απαιτεί αντιστοίχιση και, γενικά, η λογική αναλογία εύρους ζώνης μεταξύ των διακοπτών φύλλου και κορυφογραμμής δεν μπορεί να υπερβαίνει το 3:1.
Για παράδειγμα, υπάρχουν 48 πελάτες με ρυθμό 10Gbps στο leaf switch με συνολική χωρητικότητα θύρας 480Gb/s. Εάν οι τέσσερις θύρες uplink 40G κάθε leaf switch είναι συνδεδεμένες στο 40G ridge switch, θα έχει χωρητικότητα uplink 160Gb/s. Η αναλογία είναι 480:160 ή 3:1. Οι uplinks των κέντρων δεδομένων είναι συνήθως 40G ή 100G και μπορούν να μεταφερθούν με την πάροδο του χρόνου από ένα σημείο εκκίνησης 40G (Nx 40G) σε 100G (Nx 100G). Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η uplink θα πρέπει πάντα να εκτελείται πιο γρήγορα από την downlink, ώστε να μην μπλοκάρεται η σύνδεση θύρας.
Τα δίκτυα Spine-Leaf έχουν επίσης σαφείς απαιτήσεις καλωδίωσης. Επειδή κάθε κόμβος-φύλλο πρέπει να είναι συνδεδεμένος με κάθε διακόπτη-σπείρα, πρέπει να τοποθετήσουμε περισσότερα καλώδια χαλκού ή οπτικών ινών. Η απόσταση της διασύνδεσης αυξάνει το κόστος. Ανάλογα με την απόσταση μεταξύ των διασυνδεδεμένων διακοπτών, ο αριθμός των οπτικών μονάδων υψηλής τεχνολογίας που απαιτούνται από την αρχιτεκτονική Spine-Leaf είναι δεκάδες φορές υψηλότερος από αυτόν της παραδοσιακής αρχιτεκτονικής τριών επιπέδων, γεγονός που αυξάνει το συνολικό κόστος ανάπτυξης. Ωστόσο, αυτό έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη της αγοράς οπτικών μονάδων, ειδικά για οπτικές μονάδες υψηλής ταχύτητας όπως 100G και 400G.
Ώρα δημοσίευσης: 26 Ιανουαρίου 2026
