Wirbelsäule

Mar 12, 2023

„Die Spine-and-Leaf-Netzwerkarchitektur überwindet die Einschränkungen traditioneller Netzwerke, bringt jedoch auch eigene Herausforderungen mit sich“, sagt David Posner, Vizepräsident für Konnektivität und Peripheriegeräte bei Tripp Lite by Eaton

Die Spine-and-Leaf-Netzwerkarchitektur überwindet die Einschränkungen der herkömmlichen dreistufigen Netzwerkarchitektur und bietet eine hohe Bandbreite und geringe Latenz für die Server-zu-Server-Kommunikation.

Eine Standardmethode zum Verbinden eines Spine-and-Leaf-Netzwerks verwendet Breakout-Kassetten und ein dichtes Netz aus Glasfaser-Cross-Connects. Diese Methode führt jedoch zu Kabelsalat und Installationsfehlern. Speziell angefertigte Spine-Leaf-Faser-Patchpanels meistern diese Herausforderungen.

Herkömmliche Rechenzentren nutzen eine dreistufige Netzwerkarchitektur bestehend aus Core-Switches, Verteilungs-/Aggregations-Switches und Zugriffs-Switches (auch Top-of-Rack oder ToR genannt). Diese Architektur ist für die Nord-Süd-Kommunikation zwischen Clients und Servern optimiert.

Die Einführung von Virtualisierung und anderen komplexen Serveranwendungen hat jedoch die Server-zu-Server-Kommunikation erheblich verbessert.

Die traditionelle dreistufige Netzwerkarchitektur ist nicht in der Lage, diesen erhöhten Ost-West-Verkehr effizient zu bewältigen, da eine Überbelegung zu Bandbreitenengpässen führt und unterschiedliche End-to-End-Routen zu unvorhersehbaren Latenzzeiten führen.

Die dreischichtige Netzwerkarchitektur ist außerdem anfällig für Ausfallzeiten, da der Ausfall eines einzelnen Upstream-Switches den Netzwerkzugriff Downstream unterbrechen kann.

Die innovative Spine-and-Leaf-Architektur überwindet die Einschränkungen der traditionellen dreistufigen Netzwerkarchitektur und bietet eine hohe Bandbreite und geringe Latenz für die Server-zu-Server-Kommunikation.

In der Spine-and-Leaf-Architektur ist jeder Access-Switch (Leaf) der unteren Ebene mit jedem Core-Switch (Spine) der oberen Ebene in einem vollständigen Mesh verbunden.

Der Netzwerkverkehr wird gleichmäßig auf die Spine-Switches verteilt, wodurch Bandbreitenengpässe vermieden werden. Und da der Netzwerkverkehr von Blatt zu Blatt immer die gleiche Anzahl an Geräten durchläuft, wird die Latenz vorhersehbarer und beherrschbarer.

Auch die Ausfallsicherheit des Netzwerks wird verbessert, da Spine-Switches redundant ausgelegt sind und Switch-Ausfälle automatisch kompensieren. Wenn das Netzwerk mehr Bandbreite benötigt, lässt sich das Netzwerk durch Hinzufügen von Spine-Switches problemlos skalieren. Und wenn im Rack mehr Ports benötigt werden, kann ohne Ausfallzeit ein weiterer Leaf-Switch hinzugefügt werden.

Eine gängige Methode zur Verbindung der Spine-and-Leaf-Netzwerkarchitektur verwendet Breakout-Kassetten, um die MTP/MPO-Ports an den Netzwerk-Switches in einzelne Lanes zu unterteilen.

Glasfaserkabel verbinden dann jeden Leaf-Switch mit jedem Spine-Switch in einer Mesh-Topologie. Wie aus der Maschenbeschreibung hervorgeht, ist hierfür ein dickes Kabelnetz erforderlich.

Beispielsweise erfordert ein Netzwerk mit acht Leaf-Switches und vier Spine-Switches 32 Glasfaserkabel und 64 Verbindungen. (Die Anzahl der Leaf-Switches ist durch die Portanzahl der Spine-Switches begrenzt, und die Anzahl der Spine-Switches ist durch die Uplink-Portanzahl der Leaf-Switches begrenzt.)

Eine komplizierte Verkabelung erhöht die Wahrscheinlichkeit von Installationsfehlern, deren Diagnose und Fehlerbehebung schwierig und zeitaufwändig ist. Dadurch wird es auch schwieriger, das Netzwerk zu aktualisieren oder zu ändern.

Spine-Leaf-Fiber-Patchpanels überwinden diese Einschränkungen durch strukturierte Verkabelung. Obwohl es möglich ist, modulare Paneele mit Kassetten zu verwenden, erhöht das Hinzufügen von Kassettenverbindungen die Einfügungsdämpfung.

Speziell entwickelte Patchpanels reduzieren die Installationskosten und vermeiden Einfügungsverluste, die sich auf die Netzwerkleistung auswirken. Sie tragen außerdem dazu bei, Kabelverbindungsfehler zu vermeiden, deren Suche und Behebung zeitaufwändig und kostspielig ist. Die Patchpanels enthalten ein vollmaschiges, nicht blockierendes Gewebe, wodurch Kabelsalat vermieden und die Komplexität verringert wird.

Am vorherigen Beispiel eines Netzwerks mit acht Leaf-Switches und vier Spine-Switches reduziert sich der Verkabelungsbedarf von 32 Glasfaserkabeln (64 Verbindungen) auf 16 MTP/MPO-Glasfaserkabel (32 Verbindungen).

Die in einer sauberen Umgebung hergestellten und vollständig getesteten Patchpanels verfügen über eine begrenzte lebenslange Garantie und funktionieren garantiert wie vorgesehen und risikofrei. Verbindungen sind leicht zu identifizieren, zu verfolgen und zu ändern. Die Panels und Kabel können auch problemlos wiederverwendet werden, wenn ein Netzwerk für Geräte-Upgrades umgebaut wird.

Durch den Deal wird auch das Edge-Angebot erweitert

Ciarán Forde (Eaton) kam zu uns auf der DCD>London, um zu diskutieren, wie sich Energieentwicklungen radikal auf den Bau von Datenanlagen auswirken werden und wie sich Rechenzentren auf die bevorstehenden Veränderungen vorbereiten können

Mit der sich schnell weiterentwickelnden Technologie kann gespeicherte Energie, die Rechenzentren nicht benötigen, an das Netz zurückverkauft werden und eine zusätzliche Einnahmequelle für den Infrastruktureigentümer darstellen.