Tanie sieci z "fat tree"

Większość administratorów sądzi, że wydajność sieci komputerowej obsługującej duże centrum danych można zwiększyć przede wszystkim przez zainstalowanie w niej szybkich, a więc i drogich, przełączników. Z tezą tą polemizują niektórzy eksperci.

Większość administratorów sądzi, że wydajność sieci komputerowej obsługującej duże centrum danych można zwiększyć przede wszystkim przez zainstalowanie w niej szybkich, a więc i drogich, przełączników. Z tezą tą polemizują niektórzy eksperci.

Według nich, administratorzy często wydają niepotrzebnie mnóstwo pieniędzy na zakup najnowszych routerów czy przełączników obsługujących połączenia Ethernet 10 Gb/s. Podobny efekt można równie dobrze osiągnąć, wprowadzając do architektury sieci odpowiednie zmiany.

W publikacji "A Scalable, Commodity Data Center Network Architecture" naukowcy udowadniają, że zamiast stosowania standardowej trójwarstwowej architektury, można równie dobrze wykorzystać tradycyjne przełączniki i zastosować rozwiązanie typu "fat tree". Kosztuje to znacznie mniej, a przynosi podobne rezultaty. Naukowcy twierdzą, że zbudowanie dużej korporacyjnej sieci komputerowej (składającej się z kilku tysięcy węzłów), opartej na zwykłych przełącznikach i architekturze "fat tree", kosztuje siedem razy mniej niż zbudowanie takiej samej sieci bazującej na drogich przełącznikach i standardowej architekturze.

Dwie architektury: tradycyjna i "fat tree"

Dwie architektury: tradycyjna i "fat tree"

"Fat tree" opiera się na pomyśle takiego połączenia przełączników Ethernet zainstalowanych w sieci, aby wszystkie elementy przełączające i routujące pakiety były identyczne. Przy czym "identyczne" odnosi się tu do sposobu, w jaki urządzenia te obsługują pakiety. Jest to więc swego rodzaju unifikacja. To zupełnie odmienne podejście do funkcjonowania sieci, niż to reprezentowane przez zwolenników budowania sieci według trójwarstwowej architektury, która zakłada, że w sieci można wyróżnić następujące warstwy, wymieniające ze sobą pakiety w specyficzny sposób: warstwa rdzenia, agregowania połączeń i warstwa brzegowa, świadcząca swe usługi użytkownikom końcowym.

Architektura "fat tree" zakłada, że w sieci nie ma warstwy agregowania, w której wolniejsze połączenia są agregowane i pakiety są dalej przesyłane przez jedno szybkie połączenie. Zamiast tej warstwy, sieć "fat tree" wykorzystuje specjalne protokoły obsługiwane przez standardowe, tanie przełączniki, zdolne wykorzystywać optymalnie wszystkie dostępne w sieci połączenia. Administrator nie musi wtedy stosować drogich urządzeń, tylko zaopatrzyć się w nowe oprogramowanie oraz wprowadzić do topologii sieci niewielkie zmiany.

Naukowcy zastosowali w swoim rozwiązaniu dwupoziomowe tabele routingu oraz specjalne metody klasyfikowania ruchu pakietów, które pozwalają przesyłać szybko pakiety z jednego miejsca sieci w drugie w taki sposób, aby w żadnym węźle sieci nie dochodziło do zatorów.

Informatycy pracują cały czas nad dwiema istotnymi kwestiami: jakie dokładnie zmiany i do których elementów oprogramowania zarządzającego routerami i przełącznikami należy je wprowadzić, aby te w pełni pracowały zgodnie z wymogami stawianymi przez architekturę "fat tree".

Drugi problem dotyczy okablowania. W sieciach nowej generacji, opartych na przełącznikach Ethernet 10 GB/s, liczba kabli i połączeń została znacznie zredukowana. Architektura "fat tree" wymaga stosowania większej ilości kabli, ponieważ połączenia są tu wolniejsze. Przełącznik Ethernet 10 GB/s prześle pakiety z szybkością 10 Gb/s przez jeden kabel, podczas gdy przełącznik Ethernet 1 Gb/s może to zrobić pod warunkiem, że wykorzystuje 10 kabli. Biorąc jednak pod uwagę fakt, że sieć "fat tree" jest 7 razy tańsza, inwestycja w nią warta jest choćby rozważenia.


TOP 200