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Underlay 网络之叶脊(Spine- Leaf)网络-北京赛维博信科技发展有限公司
来源:本文摘自网络,如有侵权请联系删除 | 作者:svbx001 | 发布时间: 2023-02-23 | 1892 次浏览 | 分享到:

 
低延迟和拥塞避免——无论源和目的地如何,叶脊网络中的数据流在网络上的跳数都相同,任意两个服务器之间都是Leaf—>Spine—>Leaf三跳可达的。这建立了一条更直接的流量路径,从而提高了性能并减少了瓶颈。
 
安全性和可用性高:传统的三层网络架构采用STP协议,当一台设备故障时就会重新收敛,影响网络性能甚至发生故障。叶脊架构中,一台设备故障时,不需重新收敛,流量继续在其他正常路径上通过,网络连通性不受影响,带宽也只减少一条路径的带宽,性能影响微乎其微。
通过ECMP进行负载均衡,非常适合使用 SDN 等集中式网络管理平台的环境。SDN 允许在发生阻塞或链路故障时简化流量的配置,管理和重新分配路由,使得智能负载均衡的全网状拓扑成为一个相对简单的配置和管理方式。
 
不过Spine-Leaf架构也有一定的局限性
 
其中一个缺点就是,交换机的增多使得网络规模变大。叶脊网络架构的数据中心需要按客户端的数量,相应比例地增加交换机和网络设备。随着主机的增加,需要大量的叶交换机上行连接到脊交换机。
 
脊交换机和叶交换机直接的互联需要匹配,一般情况下,叶脊交换机之间的合理带宽比例不能超过3:1。
 
例如,有48个10Gbps速率的客户端在叶交换机上,总端口容量为 480Gb/s。如果将每个叶交换机的 4 个 40G 上行链路端口连接到 40G 脊交换机,它将具有 160Gb/s 的上行链路容量。该比例为 480:160,即 3:1。数据中心上行链路通常为 40G 或 100G,并且可以随着时间的推移从 40G (Nx 40G) 的起点迁移到 100G (Nx 100G)。重要的是要注意上行链路应始终比下行链路运行得更快,以免端口链路阻塞。
叶脊网络也有明确的布线的要求。因为每个叶节点都必须连接到每个脊交换机,我们需要铺设更多的铜缆或光纤电缆。互连的距离会推高成本。根据相互连接的交换机之间的距离,叶脊架构所需要的高端光模块数量高于传统三层架构数十倍,这会增加整体部署成本。不过也因此带动了光模块市场的增长,尤其是100G、400G这样的高速率光模块。

Spine-Leaf 网络架构的应用
 
Facebook在2014年公开的数据中心架构是最具代表性的叶脊网络用例,此外谷歌第五代数据中心架构Jupiter也大规模采用了叶脊网络。
 

Facebook

Facebook从14年开始对自己原有的数据中心网络架构进行改造,原因就在于面对网络流量2-4倍的未来扩张,现有的三层网络架构难以胜任。因此,Facebook提出了自己的下一代数据中心网络——data center fabric网络架构(也称为F4网络),在原始叶脊网络基础上进行模块化组网,能够承载数据中心内部的大量东西流量的转发,并且保证了足够的扩展性。

 

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