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IT 인프라

Arista 리프 스파인 아키텍처 - 블로그 시리즈 XNUMX부

크리슈나 쿠나풀리

24년 2021월 XNUMX일 - 4 분

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기존의 3계층 데이터 센터 네트워크

약 20년 전에는 네트워크 가용성 향상으로 인해 애플리케이션 수가 증가하여 더 많은 서버가 필요했습니다. 따라서 데이터 센터에 많은 수의 액세스 포트를 프로비저닝해야 했습니다. 당시에는 클라우드 컴퓨팅이 없었고 사설 데이터 센터가 표준이었습니다. 각 기업은 인프라에 투자해야 했으며 VLAN 주소 지정 공간이 데이터 센터 내에서 4094 VLAN으로 제한되어 있기 때문에 멀티 테넌시도 서비스 제공업체 네트워크로 제한되었습니다.

데이터 센터에 많은 수의 서버가 있기 때문에 액세스 스위치에는 서버에 연결하기 위해 더 많은 포트가 필요했습니다. 이들은 액세스 레이어를 형성했습니다. 이는 차례로 일반적으로 데이터 센터 행의 끝에 있는 배포/집계 계층으로 집계되어야 했습니다. 분배 스위치는 일반적으로 많은 액세스 스위치를 통합하기 위해 다수의 다운스트림 포트가 있는 모듈식 스위치였습니다.

다음 설계 고려 사항은 이러한 모든 분배 스위치를 높은 수준의 중복성을 가진 고대역폭, 저지연 전송 코어에 연결하는 것이었습니다. 코어 레이어의 기능은 라우팅 오버헤드가 최소화된 데이터 전송뿐입니다.

스위칭 기능은 VLAN 간 게이트웨이 역할을 하는 분배 계층과 함께 액세스 및 분배 계층으로 제한되었습니다. Core 계층은 스위칭에 참여하지 않고 라우팅에만 집중했습니다. 나머지 네트워크는 일반적으로 코어 또는 전용 분배 스위치 쌍에 연결됩니다. 모든 계층에서 이중화를 위해 여러 개의 업링크를 연결했으며 빠른 장애 조치를 위해 동일한 구성의 이중화 장치 쌍을 HA에 구성했습니다. 이것은 교차 링크를 사용하여 달성되었습니다. VSS는 그러한 인기 있는 구성 중 하나였습니다.

기존 3계층 데이터 센터의 문제

3계층 데이터 센터는 서버 가상화가 초기 단계였을 때 주로 남북 트래픽 흐름을 위해 설계되었습니다. 가상화가 보편화됨에 따라 애플리케이션은 데이터 센터와 경우에 따라 여러 데이터 센터에 분산된 여러 물리적 서버에 구축되었습니다. 이로 인해 1계층 아키텍처의 홉 수 문제가 드러났습니다. 트래픽 흐름은 Server1 -> Access1->Dist2->Core(하나 이상의 홉일 수 있음)->Dist2->Access2->Server4와 같습니다. 소스 및 대상 액세스 스위치 간에 최소 XNUMX개의 홉이 있어야 합니다.

두 번째이자 가장 중요한 요소 중 하나는 스패닝 트리였습니다. 너무 많은 STP 도메인을 관리하는 것은 문제가 있는 것으로 판명되었으며 사용 가능한 모든 업링크가 네트워크에서 사용되지 않았습니다. 새로운 애플리케이션을 프로비저닝하려면 민첩성이 필요했으며 네트워크 팀은 엄격한 Layer 2 설계로 작업하는 동안 애플리케이션의 동적 특성에 대처할 수 없었습니다.

마지막으로 VM 이동성은 중요한 워크로드에 대한 DR 및 HA 시나리오에 점점 더 필요하게 되었습니다. 대상 데이터 센터 L3 및 L2 설계로 인해 VM의 주소 재지정이 필요했기 때문에 이는 3계층 모델에서 구현하기 어려웠습니다. 이로 인해 응용 프로그램이 중단되었고 사용자 및 관리자 수준에서 재구성이 필요했습니다.

또한 네트워크 OEM에 의한 SOC 기능의 개발은 선형에 가까운 라우팅 조회가 가능함을 의미했습니다. 라우팅을 코어 및 배포 레이어로만 제한할 필요가 없었고 액세스 레이어로 확장하여 스패닝 트리 문제를 완화할 수 있었습니다.

CLOS Non-Blocking Fabric 소개

3계층 데이터 센터에 대한 위의 문제로 인해 OEM은 아래 원칙을 사용하여 더 간단한 아키텍처를 고안하게 되었습니다.

  • 3단계 패브릭 - Ingress, Crossbar, Egress
  • 동일 비용 다중 경로 지정
  • 패브릭에는 스위치만 포함되어 있습니다.
  • 모든 스위치는 Layer2 및 Layer3 기능을 모두 갖춘 멀티레이어 스위치입니다.
  • 새로운 Spine 스위치를 추가하여 구독률을 높일 수 있습니다.
  • 새로운 리프 스위치를 추가하여 액세스 포트 수를 늘릴 수 있습니다.

리프 및 스파인 네트워크는 CLOS 아키텍처의 구현입니다.

스위치 역할 이해 – '잎'과 '등뼈'

CLOS 패브릭에는 이해해야 하는 새로운 스위치 역할이 있습니다. 리프 스위치는 액세스 스위치의 다른 이름입니다. CLOS 패브릭의 수신 및 송신 스위치는 모두 리프 스위치입니다.

또한 3단계 CLOS 패브릭에서 크로스바 기능의 또 다른 이름인 'Spine' 역할이 있습니다. 모든 '리프' 스위치가 이 레이어에 연결되기 때문에 패브릭의 스파인(Spine of the fabric)이라고 해서 이름이 붙여졌습니다.

각 리프는 네트워크의 모든 스파인에 연결하고 ECMP를 사용하여 전달에 사용 가능한 모든 경로를 활용해야 합니다. '스파인' 스위치는 서로 연결할 필요가 없으며 리프 스위치 간의 연결에만 사용됩니다.

외부 네트워크를 스파인 스위치에 연결할 수 있지만 패브릭의 경계를 형성하고 외부 네트워크에 연결하는 '보더 리프' 스위치라는 전용 스위치를 사용하는 것이 좋습니다.

Adva리프-스파인 아키텍처 사용 단계:

또한 adva리프-스파인 아키텍처를 사용하는 단계는 다음과 같습니다.

  • 비차단 – 스패닝 트리 차단 포트 없음
  • 대상 액세스 스위치에 대한 모든 사용 가능한 경로를 활용합니다.
  • 사용 가능한 경로 수 = 네트워크의 스파인 스위치 수입니다.
  • 대부분의 경우 1:1의 구독 비율을 달성할 수 있습니다.
  • 소스에서 대상으로의 네트워크는 항상 2개의 홉입니다.
  • 결정적 동서 교통 경로
  • 스패닝 트리 필요 없음 – 재수렴 중 학습 및 전달 지연 없음
  • 완전한 Layer 3 데이터 센터가 가능합니다.

Rahi는 기업이 시장에서 사용할 수 있는 다양한 공급업체의 최신 리프-스파인 솔루션을 식별하고 배포하는 데 도움을 줄 수 있습니다. Rahi는 전 세계적으로 확장성이 뛰어난 데이터 센터 네트워크를 배포한 경험이 풍부하고 1일차 구성 및 2일차 지원을 위한 전문 서비스 및 관리 서비스 팀을 경험했습니다.

더 알고 싶다면 읽어주세요 두 번째 부분

저자

  • Krishna는 네트워크 솔루션 설계자이자 소프트웨어 정의 네트워크의 초기 애호가입니다. 그는 일부 획기적인 프로젝트를 포함하여 전 세계적으로 실행되는 IP 네트워크를 설계하고 구현하는 데 15년 이상의 컨설팅 경험을 가지고 있습니다. 그는 높은 수준의 프로그래밍 가능성과 셀프 서비스를 갖춘 대규모 네트워크 설계를 전문으로 합니다.

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