Nowe standardy w centrach danych

W architekturze trójwarstwowej (warstwa rdzenia, agregowania i dostępu) komputery PC, drukarki, serwery i inne urządzenia sieciowe są podłączone do przełączników brzegowych, które zbierają dane i komunikują się z dużo wydajniejszymi przełącznikami, instalowanymi w warstwie agregowania. Przełączniki te wymieniają z kolei dane z najwydajniejszymi przełącznikami i routerami, zawiadującymi całym ruchem w rdzeniu sieci LAN.

Sieci dwuwarstwowe mają jeszcze jedną zaletę. Mogą z powodzeniem (i dużo lepiej niż sieci trójwarstwowe) obsługiwać tzw. chmury obliczeniowe, o których tyle się mówi ostatnio. Chmury takie powinny być obsługiwane przez szybkie połączenia, przez które można przesyłać zarówno pakiety TCP/IP, jak i pakiety wymieniane z systemami pamięci masowych. Właśnie wtedy dwuwarstwowe sieci LAN, wykorzystujące połączenia Ethernet 10 Gb/s, pokazują swoje zalety. Nie tylko dużą przepustowość, ale i bardzo małe opóźnienia.

W typowej sieci LAN, składającej się z trzech warstw (często z przełącznikami gigabitowymi w warstwie agregowania), opóźnienia przy przesyłaniu pakietów wynoszą ok. 50 do 100 mikrosekund. Tyle właśnie czasu potrzeba, aby pakiet wysłany przez komputer PC dotarł do rdzenia sieci LAN. W zwirtualizowanych centrach danych i chmurach obliczeniowych to stanowczo za dużo.

Aby środowiska takie pracowały poprawnie, opóźnienia przy przesyłaniu pakietów muszą być mniejsze niż 10 mikrosekund. Można to osiągnąć, przechodząc na Ethernet 10 Gb/s i eliminując wszelkiego rodzaju bufory na dane (znajdujące się między stacją wysyłającą pakiety i stacją docelową). Dlatego należy stosować przełączniki, które obsługują pakiety natychmiast (w trybie "cut-through"), a nie - jak ma to miejsce w przypadku standardowych przełączników - w trybie "store-and-forward". Opóźnienie w przypadku przesyłania pakietów między dwoma przełącznikami pracującymi w trybie "store-and-forward" wynosi ok. 20 do 40 mikrosekund. Po zastąpieniu tych przełączników przełącznikami działającymi w trybie "cut-through", opóźnienie to wynosi tylko ok. 2 do 4 mikrosekund, czyli dziesięciokrotnie mniej.

Nowe standardy w centrach danych

Konwergencja sieci LAN i SAN

W kontekście rozważań o sieciach opartych na dwóch i trzech warstwach warto poruszyć zagadnienie wirtualizowania serwerów. Wirtualizując serwery, powodujemy, że chcąc nie chcąc zaczynają one pełnić w sieci rolę przełączników dostępowych. Zwirtualizowane serwery zawierają wirtualny przełącznik (ulokowany w obszarze nadzorcy wirtualnej maszyny). Wtedy sieć dwuwarstwowa jest najlepszym rozwiązaniem, ponieważ pakiety trafiają bezpośrednio z warstwy dostępowej do rdzenia sieci (przypominamy - warstwy agregowania już nie ma) w czasie krótszym niż 10 mikrosekund.

Pozostaje jeszcze problem z algorytmem Spaning Tree. W centrach danych nowej generacji należy go unikać. Obecnie wszystkie przełączniki Layer 2 wykorzystują ten protokół, w celu określenia optymalnej ścieżki, łączącej jedną stację z drugą. Po zdefiniowaniu takiej ścieżki jest ona wykorzystywana do przesyłania danych (jako optymalna i najlepsza), a pozostałe (jeśli takie istnieją) są traktowane jako zapasowe, które można ewentualnie użyć w przypadku wystąpienia np. jakiejś awarii.

W wirtualnych środowiskach obliczeniowych, w których dane powinny być przesyłane przez wszystkie możliwe połączenia, protokół taki nie zdaje egzaminu. Potrzebne są przełączniki, które pracują dużo bardziej inteligentnie, zdolne przesyłać pakiety przez wszystkie dostępne ścieżki, a nie tylko tę wyznaczoną przez Spanning Tree.


TOP 200