Sieci coraz mniej klasyczne

Mniej warstw - większa efektywność

Popularyzacja standardu 10Gigabit Ethernet, a jednocześnie technologii wirtualizacyjnych powoduje, że klasyczna trójwarstwowa architektura sieci stosowana w centrach danych ulega modyfikacji i będzie ustępować prostszej architekturze dwuwarstwowej.

Nowa generacja przełączników z interfejsami 10GbE (10 Gb/s) i mechanizmami asynchronicznej komunikacji zapobiegającymi blokowaniu transmisji (non-blocking) umożliwia bezpośrednie łączenie interfejsów serwerowych z przełącznikami rdzeniowymi, z pominięciem klasycznej warstwy agregacyjnej.

Tego typu architektura, w której wyeliminowane zostają pośredniczące w transmisji danych przełączniki agregacyjne, pozwala na zwiększenie wydajności sieci, zmniejszenie opóźnień i strat pakietów.

Jest to więc rozwiązanie bardzo pożądane z punktu widzenia systemów zwirtualizowanych, w których następuje zwiększenie liczby aplikacji uruchamianych na fizycznych serwerach, a w efekcie - wzrost wymagań na przepustowość interfejsów I/O. Jednocześnie w zyskujących popularność systemach o zintegrowanej infrastrukturze (unified fabric), obsługujących różne protokoły, takie jak FC i Ethernet, rosną wymagania na małe opóźnienia i minimalizację strat pakietów. W tym wypadku uproszczenie architektury jest również korzystnym rozwiązaniem.

Klasyczna architektura sieci korporacyjnej lub centrum przetwarzania danych składa się z trzech warstw: przełączników dostępowych, agregacyjnych i rdzeniowych.

Jej zastąpienie bardziej wydajną i efektywną architekturę dwuwarstwową ma jednak ograniczenia. Ta druga wymaga zapewnienia wysokiej przepustowości warstwy rdzeniowej, co może być trudne i nieopłacalne szczególnie w dużych sieciach korporacyjnych, gdzie warstwa agregacyjna ułatwia skalowanie i optymalizowanie przepustowości sieci.

Ale w centrach przetwarzania danych jest to rozwiązanie, które niewątpliwie będzie zyskiwać popularność, zwłaszcza, że wkrótce - wraz z pojawieniem się nowej generacji interfejsów 40Gigabit oraz 100Gigabit Ethernet - budowa systemów o architekturze dwuwarstwowej będzie jeszcze łatwiejsza.

Klasyczne funkcje zaczynają przeszkadzać

Niektóre standardowe funkcje przełączników sieciowych, takie jak store-and-forward czy Spanning Tree Algorithm, zostaną najprawdopodobniej wyeliminowane w nowych generacjach sprzętu.

Rosnące wymagania minimalizacji opóźnień w transmisji pakietów powodują też, że klasyczna architektura przełączników wykorzystująca funkcję store-and-forward, a więc gromadzenie pakietów w pamięci buforowej przed ich dalszym przesłaniem, staje się nieefektywna. Bo tego typu rozwiązania, w przypadku systemu trójwarstwowego, prowadzą do opóźnień transmisji sięgających nawet 80 mikrosekund, co dla wielu aplikacji jest niedopuszczalne. Stąd też można oczekiwać popularyzacji znanej już techniki przełączania typu cut-through, która ogranicza lub w ogóle eliminuje buforowanie danych w przełączniku i umożliwia zmniejszenie opóźnień w transmisji na linii przełącznik-przełącznik z typowych 15-50 mikrosekund do zaledwie 2-4.

Można też oczekiwać, że rosnące wymagania dotyczące przepustowości i minimalizacji opóźnień spowodują, że nowe generacje przełączników przestaną korzystać z klasycznego mechanizmu Spanning Tree Algorithm. Obecnie wszystkie przełączniki warstwy 2 wykorzystują tę funkcję do określenia optymalnej drogi dla przesyłanych pakietów. Później transmisja jest realizowana przy wykorzystaniu tylko jednej, optymalnej ścieżki, a inne dostępne kanały są nieaktywne dopóty, dopóki nie pojawi się problem z przesyłaniem danych.

Technologie umożliwiające jednoczesne wykorzystanie wielu dostępnych kanałów do przesyłania pakietów są więc atrakcyjną alternatywą, która najprawdopodobniej już wkrótce zacznie być powszechnie wykorzystywana w nowych generacjach sprzętu sieciowego.