Worum handelt es sich bei einer Datencenter-Fabric?

Worum handelt es sich bei einer Datencenter-Fabric?

In dieser modernen Datencenter-Architektur werden Netzwerkgeräte in zwei (und manchmal drei) äußerst engmaschig verbundene Schichten bereitgestellt, die die Fabric darstellen. Im Gegensatz zu mehrschichtigen Architekturen gestaltet eine Datencenter-Fabric die Netzwerkarchitektur flacher und verringert so die Distanz zwischen Endpunkten innerhalb des Datencenters. Das Ergebnis ist eine extrem hohe Effizienz und niedrige Latenz.

Spine/Leaf-Datencenter-Fabric-Architektur

 

Alle Arten von Datencenter-Fabrics haben dasselbe Ziel: Sie sorgen für eine solide Konnektivitätsschicht in physischen Netzwerken und verlagern die Komplexität der Bereitstellung von Netzwerkvirtualisierungen, Segmentierung, erweiterten Ethernet-Segmenten, Mobilität der Arbeitsauslastung und anderen Services in das Overlay, das über der Fabric liegt. Die Fabric selbst, gekoppelt mit einem Overlay, heißt Underlay.

Welche Probleme können mit Datencenter-Fabrics gelöst werden?

Da sich Anwendungen von monolithischen zu disaggregierten und Microservices-Mustern verlagern, ändern sich auch Datenstrommuster in Datencentern. Sie bewegen sich von Nord-Süd zwischen Geräten innerhalb und außerhalb des Datencenters zu Ost-West zwischen Geräten innerhalb des Datencenters.

Unternehmen, die nicht nur monolithische Anwendungen nutzen, wenden ebenfalls einen agilen IT-Ansatz an. Dabei werden Anwendungen schneller in kleinen Schritten bereitgestellt, die an die sich schnell verändernden Übertragungsanforderungen angepasst werden. Zudem setzen viele Unternehmen auf virtuelle Arbeitsabläufe, wie Container und virtuelle Maschinen, um rasche Kapazitätsänderungen auf mehreren kleineren physischen Servern zu handhaben.

Herkömmliche hierarchische Datencenter-Netzwerke werden diesen Anforderungen nur schwer gerecht. Deshalb ersetzen viele Unternehmen ihre hierarchischen Netzwerke mit flacheren und agileren Datencenter-Fabrics.

Wie funktioniert die Datencenter-Fabric?

Moderne Datencenter-Fabrics nutzen typischerweise eine zweischichtige Spine-and-Leaf-Architektur, die auch als Clos-Fabric bezeichnet wird. In dieser Fabric werden typischerweise drei Phasen durchlaufen, da Datenströme über drei Geräte ihr Ziel erreichen. Zum Beispiel fließt ein Ost-West-Datenstrom im Datencenter üblicherweise aufwärts, und zwar von einem bestimmten Server durch ein Leaf-Gerät zu einem Spine-Gerät und dann wieder abwärts durch ein weiteres Leaf-Gerät zum Zielserver.

In einer Fabric gibt es keinen Netzwerkkern, wodurch sich das Netzwerk grundlegend unterscheidet.

  • Während die Datennutzung in den Kern eines traditionellen hierarchischen Netzwerks verlagert werden kann (z. B. zur Richtlinienimplementierung), wird die Datennutzung in einer Spine-and-Leaf-Fabric in den Edge verlagert. Sie läuft entweder in Leaf-Geräten (wie Top-of-Rack oder Switches) oder in mit der Fabric vernetzten Endgeräten (die Arbeitsabläufe). Spine-Geräte fungieren dabei lediglich als Übertragungsschichten für Leaf-Geräte.
  • Spine-and-Leaf-Fabrics können einfach in das Netzwerk integriert werden, für das Ost-West-Datenströme sinnvoll sind. Dies ist nicht der Fall bei traditionellen hierarchischen Netzwerken.
  • Der Datenstrom in einer Spine-and-Leaf-Fabric – Ost-West oder Nord-Süd – wird gleich behandelt. Er wird von derselben Anzahl an Geräten verarbeitet. Dadurch können Fabrics mit hohen Anforderungen an Verzögerungen und Jitter erstellt werden.

Die Skalierung einer Spine-and-Leaf-Fabric wird duch die Anzahl der verfügbaren Ports beschränkt.

Auf Leaf-Geräten:

  • Nachgeschaltete Ports zur Verbindung von Endgeräten
  • Vorgeschaltete Ports zur Verbindung von Spine-Geräten

Auf Spine-Geräten:

  • Nachgeschaltete Ports zur Verbindung von Leaf-Geräten

Eine Erhöhung der Kapazität in einer Spine-and-Leaf-Fabric ist problemlos umsetzbar. Dafür werden einfach die benötigten zusätzlichen Spine- oder Leaf-Geräte zu den bereits bestehenden hinzugefügt. Dadurch kann eine Spine-and-Leaf-Fabric auf die gleiche Art und Weise wie Server oder Services „horizontal skaliert“ werden – indem gleichzeitig mehr Geräte hinzugefügt werden. Dies steht im Gegensatz zur „vertikalen Skalierung“, bei der die Kapazität bestehender Geräte erweitert wird. Dies ist der Fall in traditionellen hierarchischen Netzwerken.

Statt die Portkapazität zu erhöhen, kann auch die allgemeine Skalierbarkeit der Fabric gesteigert werden, indem mehrere Spine-and-Leaf-Fabric-Pods geschaffen und, wie nachstehend erklärt, in einer zusätzlichen Spine-ähnlichen Schicht vernetzt werden.

Exemplarisches Design für eine umfangreiche Fabric

Beispieldesign für eine groß angelegte Fabric.

 

Diese Pod-basierte Architektur ist in hoch skalierbaren Datencenter-Fabrics von Vorteil.

  • Erstellung sehr großer Fabrics im gesamten Netzwerk mit einem einzigen Gerätetyp (das Einzel-SKU-Design)
  • Verwaltung von Hardware- und Softwaregenerationen über mehrere Generationen
  • Einfache Datenstromsteuerung mithilfe von Technologien wie Segment-Routing

Implementierung von Juniper Networks

Die Datencenter-Fabric von Juniper Networks besteht aus zwei Hauptkomponenten.

  • Switches von Juniper bieten die leistungsstarken Plattformen mit hoher Dichte, die für den Aufbau innovativer, auf Tausende von Ports skalierbare Datencenter-Fabrics erforderlich sind.
  • Die gemeinsame Lösung von Juniper und Apstra erleichtert Ihnen das Management Ihrer physischen Datencenter-Infrastruktur. Das Apstra-Betriebssystem (AOS) ermöglicht es Ihnen, Ihre Datencenter-Fabric zu automatisieren, zu verwalten und zu überwachen – und simplifiziert so die Betriebsabläufe für Tag 0 und darüber hinaus.

Diese Lösungen unterstützen physische und virtualisierte Infrastrukturen, ermöglichen eine vereinfachte Verwaltung und erfüllen perfekt die Anforderungen von Virtualisierung, Cloud-Computing und Big Data.

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