O que é uma malha de data center?

O que é uma malha de data center?

Nesta arquitetura moderna de data center, os dispositivos de rede são implementados em duas (e, às vezes, três) camadas altamente interconectadas, representadas como uma malha. Ao contrário de arquiteturas tradicionais com vários níveis, uma malha de data center efetivamente nivela a arquitetura de rede, reduzindo a distância entre os endpoints dentro do data center. Esse design resulta em eficiência extrema e baixa latência.

Arquitetura de malha de data center spine-leaf.

 

As malhas de data center de todos os tipos compartilham outra meta de projeto. Elas fornecem uma camada sólida de conectividade na rede física e movem a complexidade de fornecer virtualização de rede, segmentação, segmentos Ethernet estendidos, mobilidade de carga de trabalho e outros serviços para um overlay que passa pelo topo da malha. A malha em si, quando pareada com um overlay, é chamada de underlay.

Quais problemas as malhas de data center resolvem?

Conforme os aplicativos passam de padrões de projeto monolíticos para desagregados e de microsserviços, os padrões de tráfego no data center também mudam. Eles mudam do norte/sul entre dispositivos dentro e fora do data center, para leste/oeste, entre dispositivos dentro do data center.

As organizações que vão além de aplicativos monolíticos também adotam uma abordagem de TI ágil, onde elas implementam aplicativos mais rapidamente em etapas menores e respondem a requisitos de transporte que podem mudar rapidamente. Além disso, muitas organizações estão mudando para cargas de trabalho virtualizadas, como contêineres e máquinas virtuais, para dar suporte a mudanças rápidas de capacidade ao longo do tempo em um conjunto menor de servidores físicos.

Os projetos de rede de data center hierárquicos tradicionais não são adequados para dar suporte a esses requisitos. Assim, muitas organizações estão substituindo suas redes hierárquicas por malhas de data center mais ágeis e niveladas.

Como funciona uma malha de data center?

As malhas de data center modernas normalmente usam uma arquitetura spine-and-leaf de dois níveis, também conhecida como malha Clos. Nesta malha normalmente existem três etapas, pois os dados passam por três dispositivos para alcançar seu destino. Por exemplo, o tráfego de data center leste/oeste normalmente viaja upstream de um determinado servidor por meio de um dispositivo leaf para um dispositivo spine e, em seguida, downstream através de outro dispositivo leaf para o servidor de destino.

Em um design de malha, não existe um núcleo de rede, o que muda a natureza fundamental da rede em si.

  • Embora a inteligência possa ser movida para o núcleo de uma rede hierárquica tradicional (por exemplo, para implementar normas), a inteligência em uma malha spine-and-leaf é movida para a borda. É implementado tanto em dispositivos leaf (como switches de top-of-rack, ou ToR), ou em dispositivos endpoint conectados à malha (as cargas de trabalho). Os dispositivos spine simplesmente agem como uma camada de tráfego para dispositivos leaf.
  • As malhas spine-and-leaf facilmente acomodam lugares na rede, onde os fluxos de tráfego leste/oeste fazem sentido, que não é o caso em um design hierárquico tradicional.
  • Todo o tráfego em uma malha spine-and-leaf — leste/oeste ou norte/sul — torna-se igual. É processado pelo mesmo número de dispositivos. Essa prática ajuda muito na construção de malhas com requisitos rígidos de atraso e jitter (variação da latência).

A escala de uma malha spine-and-leaf é limitada pelo número de portas disponíveis.

Em dispositivos leaf:

  • Portas downstream disponíveis para conectar endpoints
  • Portas upstream disponíveis para conectar dispositivos spine

Em dispositivos spine:

  • Portas downstream disponíveis para conectar dispositivos leaf

No entanto, adicionar capacidade a uma malha spine-and-leaf é fácil. Você simplesmente adiciona mais dispositivos spine ou leaf conforme necessário ao lado dos dispositivos existentes. Esta abordagem permite que uma malha spine-and-leaf "escale" da mesma maneira que os servidores e serviços fazem, adicionando mais dispositivos em paralelo. Isso contrasta com o "escalonamento" ao adicionar mais capacidade em dispositivos existentes, como em um design hierárquico tradicional.

Além de aumentar a capacidade das portas, é possível também aumentar a escalabilidade da malha ao criar vários pods de malha spine-and-leaf e interconectá-los com uma camada adicional tipo spine.

Design de exemplo para uma malha de grande escala

Design de exemplo para uma malha de grande escala.

 

Esse design baseado em pod tem vantagens em malhas de data center de grande escala.

  • Permite a construção de malhas muito grandes usando um único tipo de dispositivo em toda a rede (um design SKU único)
  • Permite o gerenciamento geracional de hardware e software ao longo do tempo
  • Facilita a orientação do tráfego usando tecnologias como roteamento de segmentos

Implementação da Juniper Networks

As soluções de malha de data center da Juniper incluem dois componentes principais.

  • Os switches da Juniper fornecem as plataformas de alto desempenho e densidade necessárias para criar malhas de data center inovadoras que se expandem para milhares de portas.
  • A solução conjunta da Juniper com a Apstra permite que você gerencie facilmente sua infraestrutura física do data center. O Apstra AOS permite que você automatize, gerencie e monitore sua malha de data center, simplificando as operações desde o primeiro dia.

Essas soluções acomodam infraestruturas físicas e virtualizadas, permitem o gerenciamento simplificado e atendem perfeitamente aos requisitos de virtualização, computação de nuvem e big data.