Узнайте, как надежная топология сети центра обработки данных может повысить производительность, масштабируемость и экономическую эффективность современных инфраструктур.
Надежная топология сети центра обработки данных имеет решающее значение для обеспечения эффективной, масштабируемой и безопасной работы сети в современном цифровом ландшафте.
Вы инвестировали в высокопроизводительные сетевые коммутаторы и маршрутизаторы . Вы оптимизировали свои приложения для обработки запросов с минимальной задержкой . И все же производительность сети вашего центра обработки данных все еще не на должном уровне.
Причиной может быть неоптимальная топология сети центра обработки данных. Поскольку топологии сети играют ключевую роль в определении эффективности сетевого трафика в центре обработки данных, плохие топологии могут подорвать производительность, даже если ваши приложения и инфраструктура в остальном настроены на скорость.
Что такое топология сети в центрах обработки данных?
В центре обработки данных топология сети относится к структуре и расположению сетевого оборудования и его взаимосвязи с серверами.
Чтобы полностью понять, что это значит, давайте сделаем шаг назад и поговорим о том, как сетевой трафик движется внутри центра обработки данных. Обычно трафик в конечном итоге должен перемещаться к серверам и от них.
Однако обычно вы не разрешаете серверам напрямую взаимодействовать с внешними устройствами, поскольку это затруднит эффективную маршрутизацию трафика и может повысить риски безопасности .
Таким образом, вместо того, чтобы подключать серверы напрямую к Интернету, большинство центров обработки данных используют сетевую топологию, в которой сетевые маршрутизаторы и коммутаторы служат посредниками между серверами и внешним миром. Маршрутизаторы и коммутаторы могут выполнять операции, помогающие защитить и повысить эффективность потоков данных.
Топология сети — это точный способ расположения маршрутизаторов и коммутаторов относительно серверов.
Почему топология сети имеет значение?
Топология сети центра обработки данных важна по нескольким причинам:
-
Производительность сети : Производительность сети зависит от способности перемещать пакеты как можно быстрее и с минимальной задержкой между серверами и внешними конечными точками. Некачественная топология сети может создавать узкие места, которые снижают производительность сети.
-
Масштабируемость : объем сетевого трафика, проходящего через центр обработки данных, может меняться со временем. Чтобы приспособиться к этим изменениям, топологии сети должны быть достаточно гибкими для масштабирования.
-
Экономическая эффективность : сетевое оборудование может быть дорогим, а коммутаторы или маршрутизаторы, которые используются не в полной мере, являются неэффективным использованием денег. В идеале топология сети должна гарантировать, что коммутаторы и маршрутизаторы используются эффективно, но не приближаясь к точке, когда они становятся перегруженными и снижают производительность сети.
-
Безопасность : хотя безопасность не является основным фактором при проектировании сетевой топологии, поскольку можно реализовать политики безопасности с помощью любой распространенной сетевой архитектуры, топология играет определенную роль в определении того, насколько легко сегментировать серверы от Интернета и фильтровать вредоносный трафик.
Оптимизированная топология сети центра обработки данных может обеспечить бесперебойную работу сложных инфраструктур. Изображение: Alamy
Типы топологий сетей центров обработки данных
Существует несколько способов проектирования сетевой топологии центра обработки данных. Вот наиболее распространенные из них:
1. Трехуровневая топология
Традиционно большинство центров обработки данных использовали так называемую трехуровневую сетевую топологию. В рамках этой конструкции сетевые ресурсы организованы в три уровня:
-
Уровень доступа : обеспечивает прямое подключение к устройствам конечного пользователя, позволяя осуществлять связь с сетью.
-
Уровень распределения : действует как посредник, объединяя трафик с коммутаторов доступа и применяя политики для управления маршрутизацией и безопасностью.
-
Основной уровень : обеспечивает высокоскоростное и надежное соединение между уровнями распределения и внешними сетями, обрабатывая магистральный трафик.
Трехуровневая топология относительно проста в реализации. Ее главный недостаток в том, что она не очень гибкая и не легко масштабируется, поскольку относительно небольшое количество коммутаторов и маршрутизаторов должно обрабатывать большой объем сетевого трафика. Следовательно, эти устройства, как правило, являются дорогими моделями высокого класса — это означает, что если вы хотите увеличить их емкость, вам придется добавить более дорогостоящее оборудование.
Добавление такого оборудования не является ни простым, ни быстрым, и может быть неэффективным с точки зрения затрат, если объемы трафика колеблются, а обширные возможности коммутации и маршрутизации требуются лишь изредка. В этом случае вы получите дорогостоящее оборудование, которое будет недоиспользовано.
По этим причинам трехуровневая топология, как правило, не идеальна для центров обработки данных, объемы сетевого трафика которых колеблются, хотя она может хорошо работать, когда уровни трафика постоянны и предсказуемы.
2. Верхняя часть стойки
В топологии центра обработки данных top-of-rack вы устанавливаете сетевые коммутаторы в каждой серверной стойке . Таким образом, топология top-of-rack упрощает добавление мощности быстро и экономически эффективно.
Поскольку объем трафика, который должен обрабатывать каждый коммутатор, меньше, чем в трехуровневой топологии (где к одному коммутатору можно подключить несколько стоек), подход с размещением наверху стойки позволяет использовать менее дорогие коммутаторы.
Таким образом, топология top-of-rack упрощает добавление мощности дешево и быстро. Конструкции top-of-rack также масштабируются естественным образом в зависимости от мощности центра обработки данных, поскольку чем больше серверных стоек вы добавляете, тем больше коммутаторов вы добавляете.
Недостатком является то, что вам придется устанавливать и обслуживать больше коммутаторов, что увеличивает операционную нагрузку на команды, отвечающие за развертывание и управление сетевым оборудованием. Конструкции Top-of-rack также могут снижать эффективность в ситуациях, когда серверная стойка не отправляет или не получает достаточно трафика для использования своих коммутаторов на полную мощность.
3. Коммутируемая фабрика
Коммутируемая матрица в некоторых отношениях похожа на трехуровневую топологию, но с большим количеством коммутаторов ее становится легче масштабировать. Она также напоминает топологию top-of-rack, с ключевым отличием в том, что серверы не назначаются постоянно определенному коммутатору, что позволяет более эффективно использовать емкость коммутатора.
Коммутируемая фабрика в некоторых отношениях похожа на трехуровневую топологию, но с коммутируемой фабрикой у вас больше коммутаторов, что упрощает масштабирование. Она также похожа на топологию top-of-rack, с основным отличием в том, что серверы не назначаются на конкретный коммутатор, поэтому проще использовать емкость коммутатора более эффективно.
Основным недостатком коммутируемых фабрик является их сложность: их сложно проектировать и внедрять, поскольку необходимо балансировать трафик и постоянно реструктурировать связи между серверами и коммутационной фабрикой.
4. Гибридная топология
Гибридная топология — это не конкретный тип, а скорее комбинация нескольких подходов. Например, вы можете разработать топологию, в которой некоторые серверные стойки имеют выделенные коммутаторы, а другие серверы подключаются к более гибкой серверной фабрике. Такой подход приведет к топологии top-of-rack для одной части вашей сети и коммутируемой фабрике для других.
Как выбрать топологию сети для вашего центра обработки данных
При выборе подходящей для вашего центра обработки данных топологии сети следует учитывать следующие ключевые факторы:
-
Требования к масштабируемости : если вы ожидаете высокую степень колебаний сетевого трафика, то, скорее всего, лучше подойдет топовая или коммутируемая структура, поскольку она легче масштабируется.
-
Финансовые ресурсы : Трехуровневые топологии могут иметь более высокую первоначальную стоимость, поскольку вам необходимо приобрести дорогие коммутаторы и маршрутизаторы корпоративного класса. С другой стороны, топ-оф-рэковые и коммутируемые конструкции часто требуют более высоких текущих расходов, поскольку вам необходимо добавлять оборудование по мере масштабирования и заменять отдельные коммутаторы, если они выходят из строя.
-
Эксплуатационные ресурсы : если у вас мало технических специалистов центра обработки данных, способных управлять оборудованием, рассмотрите возможность использования более простой топологии, например трехуровневой.
-
Физические ограничения : хотя сетевое оборудование и подключаемые к нему кабели обычно не занимают слишком много места по сравнению с серверами, физические ограничения пространства могут стать проблемой в небольших центрах обработки данных или серверных комнатах. В таком случае трехуровневая топология, как правило, работает лучше, поскольку она не требует так много отдельных сетевых устройств или кабелей.
