پایگاه دانش

معماری Hierarchical DCN چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟

معماری Hierarchical DCN سرنام (Hierarchical Data Center Network) رویکردی در ارتباط با معماری شبکه برای دیتاسنترها است که بر اساس ساختار سلسله مراتبی (Hierarchy) طراحی می‌شود. در این معماری، شبکه دیتاسنتر به چند سطح تقسیم می‌شود که هر سطح وظایف و عملکردهای خاصی را عهده‌دار است.

معماری Hierarchical DCN برای بهبود مقیاس‌پذیری، عملکرد و مدیریت شبکه‌ها در دیتاسنترها طراحی شده است. ساختار سلسله مراتبی این معماری اجازه می‌دهد که شبکه به صورت دقیقی سازماندهی شود. ساختار سلسله مراتبی معماری Hierarchical DCN عموما شامل سه سطح زیر است:

  • لایه مرکزی (Core Layer): این لایه بالاترین سطح از ساختار سلسله مراتبی است و به مدیریت ترافیک بین بخش‌های مختلف دیتاسنتر می‌پردازد. در این سطح، سوئیچ‌های با پهنای باند بالا قرار می‌گیرند و ارتباطات بین بخش‌های مختلف دیتاسنتر را تسهیل می‌کنند.
  • لایه تجمیع (Aggregation Layer): این لایه وظیفه تجمیع ترافیک از بخش‌های مختلف دیتاسنتر و همچنین ایجاد ارتباطات بین این بخش‌ها را بر عهده دارد. سوئیچ‌های این سطح به عنوان نقاط تماس میانی بین بخش‌ها عمل می‌کنند. این لایه پهنای باند بیشتری نسبت به لایه مرکزی دارند.
  • لایه دسترسی (Access Layer): این سطح پایین‌ترین سطح سلسله مراتبی است و وظیفه اتصال سرورها و دستگاه‌های شبکه به دیتاسنتر را بر عهده دارد. سوئیچ‌های این سطح به صورت مستقیم به سرورها و دستگاه‌های شبکه متصل هستند و ارتباطات درون بخشی را تسهیل می‌کنند.

اکنون اجازه دهید توضیحاتی بیشتری در ارتباط با عملکرد هر لایه ارائه کنیم. در لایه مرکزی سوئیچ‌های با پهنای باند بالا قرار می‌گیرند. این سوئیچ‌ها عموما به عنوان مرز بین دستگاه‌های شبکه در بخش‌های مختلف دیتاسنتر عمل می‌کنند. وظیفه اصلی این سطح، مدیریت ترافیک بین بخش‌های مختلف دیتاسنتر است. این لایه بسته‌ها را از طریق سوئیچ‌های خود عبور داده و فرآیند برقراری ارتباط با تسهیل می‌کند. به عنوان مثال، اگر یک بسته داده از سگمنت A به سگمنت B برود، بسته ابتدا از سوئیچ‌های لایه دسترسی سگمنت A عبور می‌کند و سپس از سوئیچ‌های لایه تجمیع به سمت سوئیچ‌های لایه تجمیع سگمنت B هدایت می‌شود.

لایه تجمیع  وظیفه تجمیع ترافیک از بخش‌های مختلف دیتاسنتر و برقراری ارتباط بین این بخش‌ها را بر عهده دارد. سوئیچ‌های این سطح به عنوان نقاط تماس میانی عمل می‌کنند و ترافیک را از سوئیچ‌های لایه دسترسی دریافت کرده و به سمت سوئیچ‌های لایه مرکزی هدایت می‌کنند. این سوئیچ‌ها پهنای باند بیشتری نسبت به سوئیچ‌های لایه دسترسی دارند تا ترافیک بیشتر را به سمت سوئیچ‌های لایه مرکزی منتقل کنند.

در لایه دسترسی، سرورها و دستگاه‌های شبکه مستقیما به شبکه دیتاسنتر متصل می‌شوند. سوئیچ‌های این سطح به عنوان نقطه اتصال مستقیم بین سرورها و دستگاه‌ها و سوئیچ‌های لایه تجمیع عمل می‌کنند. آن‌ها وظیفه تسهیل ارتباطات درون بخشی را دارند و بسته‌ها را از سرورها و دستگاه‌ها دریافت و به سمت سوئیچ‌های لایه تجمیع هدایت می‌کنند. در مجموع، ساختار سلسله‌مراتبی ارتباطات بین سطوح مختلف را تسهیل می‌کند. ساختار سلسله‌مراتبی مقیاس‌پذیری، عملکرد و مدیریت شبکه‌ها در دیتاسنترها را دقیق‌تر و هدفمندتر می‌کند.

نحوه ارتباط بین سوئیچ‌های لایه دسترسی و لایه تجمیع به چه صورتی است؟

به طور کلی، ارتباط بین سوئیچ‌های لایه دسترسی و لایه تجمیع در معماری Hierarchical DCN به دو روش End-of-Row و Top-of-Rack انجام می‌شود. در مدل End-of-Row، هر سوئیچ لایه دسترسی به صورت مستقیم به یک یا چند سوئیچ لایه توزیع متصل می‌شود. سوئیچ‌های لایه دسترسی در یک ردیف قرار می‌گیرند و وظیفه اتصال سرورها و دستگاه‌های شبکه به شبکه را دارند. ترافیک از سرورها و دستگاه‌ها به سمت سوئیچ‌های لایه دسترسی جریان دارد و سپس از طریق ارتباطات تکمیلی، به سوئیچ‌های لایه تجمیع هدایت می‌شود. این روش مناسب برای دیتاسنترهایی است که تعداد تجهیزات زیادی دارند و نیاز به پیکربندی سریع و آسان دارند.

در مدل Top-of-Rack هر سوئیچ لایه دسترسی مستقیما به یک سوئیچ لایه تجمیع متصل می‌شود. هر سوئیچ لایه دسترسی در نزدیکی سرورها و دستگاه‌ها قرار دارد و به صورت مستقیم به آن‌ها متصل می‌شود. ترافیک بین سرورها و دستگاه‌ها از طریق سوئیچ‌های لایه دسترسی عبور می‌کند و سپس به سوئیچ‌های لایه تجمیع هدایت می‌شود. این روش مناسب برای دیتاسنترهایی است که تعداد سرورها و دستگاه‌های کمتری دارند و نیاز به ارتباطات سریع و مستقیم با سرورها دارد.

در هر دو روش، سوئیچ‌های لایه دسترسی و لایه تجمیع با استفاده از پروتکل‌ها و فناور‌هایی مثل اترنت، VLAN و Link Aggregation با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این ارتباطات به منظور انتقال ترافیک بین سطوح و تسهیل ارتباطات درون بخشی و بین بخشی استفاده می‌شوند. هر روش بر اساس نیازها و محدودیت‌های شبکه دیتاسنتر مورد استفاده قرار می‌گیرد و انتخاب بین آن‌ها به نوع معماری دیتاسنتر شما و نیازها بستگی دارد.

معماری Hierarchical DCN به چه صورتی کار می‌کند؟

همان‌گونه که اشاره کردیم معماریHierarchical DCN  یک ساختار شبکه‌ای است که برای سازماندهی و مدیریت شبکه در مراکز داده استفاده می‌شود. این معماری به صورت سلسله مراتبی سوئیچ‌ها را در دیتاسنتر سازماندهی می‌کند. در معماری فوق ارتباط بین سه لایه سلسله مراتبی است، به طوری که سوئیچ‌های لایه دسترسی به سوئیچ‌های لایه تجمیع متصل می‌شوند و سپس سوئیچ‌های لایه تجمیع به سوئیچ‌های لایه مرکزی متصل می‌شوند. این ساختار سلسله مراتبی بهبود مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری شبکه را فراهم می‌کند و همچنین به توزیع بار کمک می‌کند. با سازماندهی سلسله مراتبی از سوئیچ‌ها و استفاده از سوئیچ‌های لایه تجمیع و لایه هسته، ترافیک بهبود می‌یابد و امکان انتقال داده‌ها از یک نقطه به نقاط دیگر در دیتاسنتر به صورت سریع و کارآمد فراهم می‌شود.

Hierarchical DCN به چه صورتی پیاده‌سازی می‌شود؟

معماری Hierarchical DCN به صورت سلسله مراتبی از سوئیچ‌ها و لینک‌ها پیاده‌سازی می‌شود. در این معماری، شبکه دیتاسنتر به چندین لایه تقسیم می‌شود که همان‌گونه که اشاره کردیم دسترسی (Access Layer)، لایه تجمیع (Aggregation Layer) و لایه هسته (Core Layer) است که هر یک وظیفه‌ای خاصی را بر عهده دارند. در لایه دسترسی (Access Layer) سرورها، دستگاه‌ها و کلاینت‌ها به شبکه دیتاسنتر متصل می‌شوند. این سوئیچ‌ها معمولا برای مدیریت ترافیک درون شبکه دیتاسنتر و کنترل دسترسی به منابع مورد استفاده قرار می‌گیرند. در لایه تجمیع (Aggregation Layer) ترافیک از سوئیچ‌های لایه دسترسی جمع‌آوری می‌شود و به سمت لایه هسته هدایت می‌شود. سوئیچ‌های لایه تجمیع بین لایه دسترسی و لایه هسته قرار می‌گیرند و ترافیک را مدیریت می‌کنند. این سوئیچ‌ها مسئولیت ایجاد اتصالات بین سوئیچ‌های لایه دسترسی و لایه هسته را دارند. لایه هسته (Core Layer) ترافیک بین سوئیچ‌های لایه تجمیع را منتقل می‌کند.  سوئیچ‌های لایه مرکزی به عنوان مرکز ترافیک و ارتباط بین لایه‌ها عمل می‌کنند. در هر لایه، سوئیچ‌ها و لینک‌ها باید به شکل مناسبی طراحی و پیکربندی شوند و تا بتوانند به نیازهای دیتاسنتر پاسخ دهند. همچنین، برای برقراری ارتباط بین لایه‌ها باید از پروتکل‌های مسیریابی و تکنولوژی‌های مناسب نیز استفاده ‌شود.

تفاوت بین سوئیچ‌های لایه تجمیع و لایه مرکزی در معماری سلسله مراتبی

در معماری فوق، سوئیچ‌های لایه تجمیع و لایه مرکزی تفاوت‌هایی دارند. این تفاوت‌ها به شرح زیر هستند:

موقعیت فیزیکی:

  • سوئیچ‌های لایه تجمیع معمولا در لبه (Edge) شبکه دیتاسنتر قرار می‌گیرند و بین لایه دسترسی و لایه هسته قرار دارند.
  • سوئیچ‌های لایه مرکزی در قلب شبکه دیتاسنتر قرار می‌گیرند و به عنوان مرکز ترافیک و ارتباط بین لایه‌ها عمل می‌کنند.

مقیاس پوششی:

  • سوئیچ‌های لایه تجمیع معمولا برای پوشش نواحی کوچکتر و محدودتری استفاده می‌شوند. آن‌ها ترافیک را از سوئیچ‌های لایه دسترسی جمع‌آوری کرده و به لایه مرکزی ارسال می‌کنند.
  • سوئیچ‌های لایه مرکزی برای پوشش نواحی گسترده‌تر و شبکه دیتاسنتر استفاده می‌شوند. آن‌ها مسئول جابجایی ترافیک بین سوئیچ‌های لایه تجمیع هستند و ارتباطات بین لایه‌ها را فراهم می‌کنند.

کارایی و پهنای باند:

  • سوئیچ‌های لایه تجمیع عموما برای مدیریت ترافیک درون شبکه دیتاسنتر و کنترل دسترسی به منابع استفاده می‌شوند. آن‌ها معمولا دارای کارایی و پهنای باند متوسط تا بالا هستند.
  • سوئیچ‌های لایه مرکزی باید برای تسریع ترافیک و ایجاد ارتباط پایدار بین لایه‌ها را تضمین کنند و ظرفیت سوییچینگ خوبی داشته باشند.

پروتکل‌های مسیریابی:

  • سوئیچ‌های لایه تجمیع معمولا از پروتکل‌های مسیریابی داخلی مانند  OSPF  سرنام (Open Shortest Path First) یا IS-IS سرنام (Intermediate System to Intermediate System) استفاده می‌کنند.
  • سوئیچ‌های لایه مرکزی برای مسیریابی بین شبکه‌های دیتاسنتر مورد استفاده قرار می‌گیرند و از پروتکل‌های مسیریابی خارجی مثل BGP سرنام (Border Gateway Protocol) استفاده می‌کنند.

آیا معماری Hierarchical DCN در دیتاسنترهای بزرگ‌تر استفاده می‌شود؟

پاسخ مثبت است. معماری سلسله مراتبی (Hierarchical) در شبکه‌های دیتاسنتر بزرگتر استفاده می‌شود. این معماری شبکه در دیتاسنترهایی که شامل تعداد زیادی سرور، ذخیره‌سازی‌ها، و سرویس‌های شبکه هستند، بسیار مناسب است. از طریق تقسیم واحدهای شبکه به لایه‌های مختلف، این معماری به مدیریت و مقیاس‌پذیری بهتر شبکه کمک می‌کند. در معماری سلسله مراتبی، شبکه دیتاسنتر به سه لایه اصلی تقسیم می‌شود که هر لایه وظایف و نقش خاص خود را در شبکه دارد و فرآیند تفکیک ترافیک محلی و خارجی را ساده می‌کند.

معماری سلسله مراتبی چه مزایایی در مقایسه با معماری دیگری دارد؟

معماری سلسله مراتبی (Hierarchical Architecture) در مقایسه با معماری‌های دیگر، مزایای متعددی دارد. برخی از این مزایا به شرح زیر هستند:

  • تفکیک و مدیریت بهتر ترافیک: با تقسیم شبکه به لایه‌های مختلف، معماری سلسله مراتبی امکان تفکیک ترافیک محلی و بین شبکه‌ها را فراهم می‌کند. این امر باعث می‌شود تا ترافیک‌های مختلف به صورت جداگانه مدیریت شوند و تداخل‌ها کاهش یابد.
  • افزایش قابلیت مقیاس‌پذیری: با استفاده از معماری سلسله مراتبی، افزودن سرورها و دستگاه‌ها به شبکه دیتاسنتر بسیار آسانتر می‌شود. با توسعه لایه دسترسی و لایه تجمیع، تعداد سرورها و دستگاه‌ها افزایش می‌یابد و شبکه به به شکل بهتری مقیاس‌پذیری خود را حفظ می‌کند.
  • کاهش پهنای باند مورد نیاز: با تفکیک ترافیک محلی و ترافیک بین شبکه‌ها، معماری سلسله مراتبی باعث کاهش پهنای باند مورد نیاز برای انتقال ترافیک بین لایه‌ها می‌شود. این امر باعث بهبود عملکرد و کارایی شبکه می‌شود.
  • سادگی مدیریت: با تقسیم شبکه به لایه‌های مختلف، مدیریت شبکه به صورت جداگانه برای هر لایه امکان‌پذیر می‌شود. این امر باعث سادگی و شفافیت در مدیریت شبکه می‌شود و امکان پیکربندی و نگهداری آسان‌تر را فراهم می‌کند.
  • افزایش امنیت شبکه: با تقسیم شبکه به لایه‌های مختلف، معماری سلسله مراتبی امکان اعمال سیاست‌های امنیتی متناسب با هر لایه را فراهم می‌کند. این امر باعث افزایش امنیت شبکه در برابر حملات و نفوذهای مختلف می‌شود.

مزایا و معایب معماری Hierarchical DCN

معماری Hierarchical DCN دارای مزایا و معایب خاصی نسبت به سایر معماری‌های شبکه دیتاسنتر دارد. برخی از مزایا و معایب این معماری به شرح زیر است

مزایا:
  1.  مقیاس‌پذیری: معماری Hierarchical DCN قابلیت مقیاس‌پذیری بالا را فراهم می‌کند. با افزایش ترافیک و نیاز به افزایش ظرفیت شبکه، می‌توان سوئیچ‌های لایه دسترسی و لایه تجمیع را به سادگی افزایش داد و شبکه را به صورت سلسله مراتبی گسترش داد.
  2.  مدیریت بهتر ترافیک: با استفاده از معماری Hierarchical DCN، ترافیک در دیتاسنتر بهبود می‌یابد. سوئیچ‌های لایه تجمیع و لایه هسته می‌توانند به عنوان گره‌های ترافیکی و مدیریتی عمل کنند و ترافیک را به صورت بهینه توزیع کنند.
  3.  قابلیت اطمینان بالا: با ساختار سلسله مراتبی، معماری Hierarchical DCN قابلیت اطمینان بالایی را فراهم می‌کند. در صورت بروز خطا در یک سوئیچ یا لینک، تاثیر آن محدود به لایه مربوطه است و تمام شبکه را تحت تاثیر قرار نمی‌دهد. در این حالت، شاید افت سرعت را به شکل موقتی تجربه کنیم
  4.  تفکیک و ایزوله‌سازی: با استفاده از سلسله مراتبی، لایه‌های مختلف از یکدیگر جدا می‌شوند و قابلیت ایزوله‌سازی بین بخش‌های مختلف دیتاسنتر را فراهم می‌کنند. این ایزوله‌سازی می‌تواند امنیت و کنترل دسترسی به منابع را تقویت کند.
معایب:
  1.  پیچیدگی: معماری Hierarchical DCN نسبت به سایر معماری‌ها پیچیدگی بیشتری دارد. نیاز به طراحی و پیاده‌سازی درست و دقیق این معماری می‌تواند زمان‌بر و مستلزم تخصص فنی باشد.
  2.  هزینه: ساختار سلسله مراتبی معماری Hierarchical DCN ممکن است نیاز به سوئیچ‌های بیشتری داشته باشد که می‌تواند هزینه را افزایش دهد. همچنین، ممکن است نیاز به تجهیزات شبکه پیشرفته‌تری برای سوئیچ‌های لایه تجمیع و لایه هسته باشد که نیازمند بودجه بیشتری است.

اصل مهمی که باید به آن دقت کنید این است که معماری Hierarchical DCN نسبت به سایر معماری‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارد و انتخاب معماری مناسب بستگی به نیازها و شرایط خاص سازمان شما دارد. برای اطمینان از انتخاب صحیح، توصیه می‌شود با متخصصان شبکه مشورت کنید و بررسی دقیق‌تری درباره معماری‌های مختلف انجام دهید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Set your categories menu in Header builder -> Mobile -> Mobile menu element -> Show/Hide -> Choose menu
سبد خرید