معرفی
معماری Leaf-spine یک راه حل شبکه مدرن، مقیاس پذیر و کارآمد است که در مرکز داده و محیط های ابری محبوبیت پیدا کرده است. این طراحی نوآورانه مزایای بی شماری را نسبت به توپولوژی های شبکه سنتی ارائه می دهد و آن را به گزینه ای ایده آل برای مشاغلی تبدیل می کند که به دنبال زیرساخت های شبکه قوی و انعطاف پذیر هستند. در این مقاله، تاریخچه، عملکرد، انواع، برنامه‌ها و چشم‌اندازهای آینده معماری Leaf-spine را بررسی خواهیم کرد و ارتباط آن با ارائه‌دهندگان سرور پراکسی مانند OneProxy را بررسی خواهیم کرد.
تاریخچه معماری برگ و ستون فقرات
منشاء معماری Leaf-spine را می توان به اوایل دهه 2000 ردیابی کرد، زمانی که مراکز داده در مقیاس بزرگ و ارائه دهندگان خدمات ابری شروع به تجربه رشد قابل توجهی کردند و با چالش های شبکه ای قابل توجهی مواجه شدند. معماری شبکه سلسله مراتبی سنتی، مانند مدل سه لایه، به طور فزاینده ای برای مقابله با تقاضاهای روزافزون برای پهنای باند، تأخیر کم و قابلیت اطمینان بالا ناکافی می شوند.
اولین اشاره به معماری Leaf-spine در مقالات تحقیقاتی و کنفرانس های صنعتی در حدود سال 2011، با پذیرش اولیه آن توسط غول های فناوری بزرگ مانند گوگل، فیس بوک و آمازون ظاهر شد. این سازمان‌ها به یک راه‌حل شبکه‌ای مقیاس‌پذیر نیاز داشتند که بتواند ترافیک عظیم داده را مدیریت کند، تداخل بین سوئیچ‌ها را کاهش دهد و تنگناهای پهنای باند ذاتی در طراحی‌های سنتی را از بین ببرد. معماری برگ و ستون فقرات پاسخی بود که آنها به دنبال آن بودند.
اطلاعات دقیق در مورد معماری برگ و ستون فقرات
معماری Leaf-spine یک طراحی شبکه دو لایه است که شامل سوئیچ های برگ و سوئیچ های ستون فقرات است که به صورت غیر مسدود کننده و قابل پیش بینی به هم متصل شده اند. برخلاف مدل‌های سلسله مراتبی، که در آن دستگاه‌ها در لایه‌ها چیده شده‌اند، معماری Leaf-spine بر ساختاری انعطاف‌پذیرتر و مسطح‌تر تکیه می‌کند و اطمینان می‌دهد که هر سوئیچ برگ مستقیماً به هر کلید ستون فقرات متصل می‌شود.
ساختار داخلی و اصول کار
در معماری Leaf-spine، سوئیچ‌های برگ به عنوان سوئیچ دسترسی عمل می‌کنند و مستقیماً به دستگاه‌های پایانی مانند سرورها، ذخیره‌سازی و سایر دستگاه‌های شبکه متصل می‌شوند. از سوی دیگر، سوئیچ های ستون فقرات به عنوان لایه اصلی عمل می کنند و تمام سوئیچ های برگ را به هم متصل می کنند. هر سوئیچ برگ به هر سوئیچ ستون فقرات متصل می شود و یک شبکه مش کامل را تشکیل می دهد.
اصول کار معماری Leaf-spine بر اساس تئوری شبکه Clos است که توسط چارلز کلوس در سال 1952 ایجاد شد. طبق این نظریه، زمانی که تعداد سوئیچ های ستون فقرات برابر یا بیشتر از تعداد سوئیچ های برگ، اطمینان حاصل شود که هر سوئیچ برگ می تواند بدون اختلاف با هر سوئیچ برگ دیگری ارتباط برقرار کند.
ویژگی های کلیدی معماری برگ و ستون فقرات
معماری Leaf-spine دارای چندین ویژگی کلیدی است که آن را از توپولوژی های شبکه سنتی متمایز می کند:
-
مقیاس پذیری: افزودن دستگاه های جدید یا افزایش ظرفیت شبکه ساده است و نیازی به پیکربندی مجدد کل شبکه ندارد. این ویژگی آن را به یک راه حل ایده آل برای مراکز داده با رشد سریع تبدیل می کند.
-
زمان تاخیر کم: با داشتن اتصال مستقیم هر سوئیچ برگ به هر سوئیچ ستون فقرات، معماری Leaf-spine تاخیرهای پیمایش بسته ها را به حداقل می رساند و در نتیجه تأخیر کم و عملکرد برنامه بهبود می یابد.
-
پهنای باند بالا: معماری Leaf-spine با ارائه مسیرهای متعدد بین سوئیچ های برگ و ستون فقرات، پهنای باند کل را افزایش می دهد و از انتقال کارآمد داده ها و کاهش تراکم اطمینان حاصل می کند.
-
افزونگی و انعطاف پذیری: طراحی مش کامل معماری، افزونگی شبکه را افزایش می دهد، زیرا در صورت خرابی لینک یا سوئیچ، ترافیک می تواند به سرعت تغییر مسیر دهد و منجر به بهبود تحمل خطا می شود.
-
الگوهای ترافیکی قابل پیش بینی: هر سوئیچ برگ دارای تعداد مساوی اتصال به سوئیچ های ستون فقرات است که منجر به الگوهای ترافیکی قابل پیش بینی و مدیریت ساده شبکه می شود.
انواع معماری برگ و ستون فقرات
بر اساس تعداد سوئیچ‌های ستون فقرات که استفاده می‌کنند، می‌توان معماری‌های برگ-پایه را به دو نوع اصلی طبقه‌بندی کرد: کلوز 3 مرحله ای و کلوز 5 مرحله ای. انتخاب نوع بستگی به نیازهای خاص شبکه و مقیاس مرکز داده دارد.
معماری کلوس 3 مرحله ای
در معماری 3 مرحله ای Clos، هر سوئیچ برگ به هر سوئیچ ستون فقرات متصل می شود و تعداد سوئیچ های ستون فقرات برابر است با جذر تعداد سوئیچ های برگ. این نوع تعادل بین سادگی و مقیاس پذیری برقرار می کند و آن را برای مراکز داده با اندازه متوسط مناسب می کند.
معماری کلوس 5 مرحله ای
معماری 5 مرحله‌ای Clos، همچنین به‌عنوان کلوز در مقیاس فوق‌العاده شناخته می‌شود، یک لایه اضافی از سوئیچ‌ها بین سوئیچ‌های برگ و ستون فقرات را در خود جای داده است. این طراحی امکان مقیاس‌پذیری حتی بیشتر را فراهم می‌کند، زیرا تعداد سوئیچ‌های ستون فقرات می‌تواند در مقایسه با Clos 3 مرحله‌ای کوچک‌تر باشد، در حالی که همچنان اتصال غیر مسدود کننده را حفظ می‌کند.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد راه‌های استفاده از معماری Leaf-spine، چالش‌ها و راه‌حل‌های آنها، به بخش بعدی ادامه می‌دهیم.
