بررسی ساختار دیتاسنترها از سنتی تا مدرن (وبینار رایگان تخصصی)

طراحی دیتاسنتر یکی از مهم‌ترین و پیچیده‌ترین موارد در پیاده‌سازی دیتاسنتر است. انتخاب ملزومات دیتاسنتر و خصوصا انتخاب بهترین معماری برای آن، به دانش و تخصص بالایی نیاز دارد. یک انتخاب نادرست می‌تواند هزینه‌های هنگفت مالی و زمانی را به سازمان‌ها تحمیل کند. در این مقاله قصد داریم به معرفی معماری سنتی و معماری مدرن دیتاسنترها بپردازیم و در کنار آن وبینار بررسی ساختار دیتاسنترها از سنتی تا مدرن را معرفی کنیم که به صورت عملی شما را با پیاده‌سازی معماری دو لایه مدرن آشنا می‌کند. با ما همراه باشید.

اطلاعات وبینار رایگان بررسی ساختار دیتاسنترها از سنتی تا مدرن

• تاریخ وبینار: 21 مرداد 1403
• زمان وبینار: 20 تا 21:30
• مدرس: مهندس علیرضا کریمی (متخصص شبکه‌های کامپیوتری‌)
• برگزارکننده: فالنیک ایران اچ پی

وبینار «بررسی ساختار دیتاسنترها از سنتی تا مدرن» جدیدترین وبینار شرکت فالنیک (برگزارکننده وبینارهای تخصصی شبکه) است. فالنیک ایران اچ پی با 30 سال سابقه مرجع تخصصی سرور، شبکه، مایکروسافت CRM و خدمات IT در ایران است که قوی‌ترین زیرساخت IT را به شما ارائه می‌دهد.

سرفصل‌های وبینار

• آشنایی با ساختار شبکه در دیتاسنتر و نیازمندی‌های خاص آن
• بررسی ساختار سنتی سه لایه‌ای و مشکلات آن
• معرفی معماری دو لایه‌ای Spine-Leaf 4
• آشنایی با پروتکل VxLAN و مفاهیم underlay و overlay 5
• معرفی BGP EVPN و نقش آن
• پیاده سازی موارد بالا در محیط شبیه ساز GNS3

جدول مقایسه ویژگی‌های معماری سه لایه‌ای (سنتی) و دولایه‌ای (مدرن) شبکه

در جدول زیر، نگاهی کلی به ویژگی‌های معماری سنتی و مدرن شبکه می‌اندازیم:

در ادامه این ویژگی‌ها را به شکل دقیق‌تری بررسی می‌کنیم.

بررسی ویژگی‌ها و معایب ساختار شبکه سه لایه‌ای

معماری سنتی دیتاسنترها براساس ساختار سه لایه‌ای طراحی می‌شد. ساختار شبکه سه لایه‌ای (Three-Tier Architecture) شامل سه لایه اصلی است که در ادامه آنها را معرفی می‌کنیم:

1. لایه دسترسی (Access Layer): این لایه نزدیک‌ترین بخش به سرورها، دستگاه‌های کاربران و سایر منابع شبکه است. وظیفه این لایه فراهم کردن اتصال شبکه به دستگاه‌ها و اطمینان از دسترسی به شبکه با استفاده از سوییچ‌های دسترسی (Access Switches) است.
2. لایه تجمع (Aggregation Layer): وظیفه این لایه جمع‌آوری ترافیک از لایه دسترسی و ارسال آن به لایه هسته است. این لایه بستری است که سرعت و کارایی شبکه، امنیت، پروتکل‌ها و خدمات شبکه (Qos و Vlan و...) بر روی آن قرار می‌گیرند.
3. لایه هسته (Core Layer): در این لایه، سوئیچ‌های هسته (Core Switches) قرار می‌گیرند که اصلی‌ترین وظیفه آنها فراهم کردن مسیرهای سریع و کارآمد برای جابجایی ترافیک شبکه بین لایه‌های تجمع است. این سوئیچ‌ها معمولاً دارای قابلیت‌های بسیار بالا و ظرفیت پردازشی زیاد هستند تا بتوانند ترافیک سنگین را مدیریت کنند.

مشکلات ساختار سه لایه‌ای شبکه

ساختار سه لایه‌ای شبکه یک معماری سنتی در دیتاسنترها است که چند مشکل اساسی دارد. در ادامه این مشکلات را بررسی می‌کنیم:

• مقیاس‌پذیری محدود: با افزایش تعداد دستگاه‌ها و ترافیک شبکه، مقیاس‌پذیری این ساختار سخت خواهد شد. افزایش تعداد لایه‌های تجمع و دسترسی ممکن است باعث پیچیدگی و افزایش تأخیر شبکه شود.
• تأخیر بالا: در این ساختار، به دلیل اینکه ترافیک باید از چندین لایه عبور کند، زمان تأخیر (Latency) افزایش می‌یابد که می‌تواند عملکرد شبکه را تحت تأثیر قرار دهد.
• پیچیدگی مدیریت: مدیریت و نگهداری این ساختار به دلیل تعداد بالای سوئیچ‌ها و تجهیزات شبکه پیچیده است و نیاز به تنظیمات و پیکربندی‌های مداوم دارد.

این مشکلات باعث شد متخصصان شبکه به معماری دو لایه‌ای روی بیاورند. در ادامه این معماری، ویژگی‌ها و مزایای آن را مرور می‌کنیم.

ساختار شبکه دو لایه‌ای در طراحی دیتاسنترها

ساختار شبکه دو لایه‌ای، که به عنوان معماری «Spine-Leaf» شناخته می‌شود، یکی از معماری‌های مدرن برای دیتاسنترها است که برای بهبود مقیاس‌پذیری و کارایی شبکه طراحی شده است. این ساختار شامل دو لایه اصلی است: لایه Leaf و لایه Spine.

• لایه Leaf: لایه Leaf شامل سوئیچ‌های دسترسی است که مستقیماً به سرورها و دستگاه‌های پایانی متصل می‌شوند. وظیفه این لایه اتصال دستگاه‌های نهایی به شبکه و فراهم کردن دسترسی به لایه Spine است.
• لایه Spine: لایه Spine شامل سوئیچ‌های با ظرفیت بالا است که به عنوان ستون فقرات شبکه عمل می‌کنند. این لایه وظیفه دارد ترافیک بین سوئیچ‌های Leaf را با سرعت بالا جابجا کند.

مزایای معماری دو لایه‌ای نسبت به معماری سه لایه‌ای

با ظهور تکنولوژی‌های جدیدتر و با توجه به کاستی‌های معماری سه لایه‌ای، در دیتاسنترهای مدرن از ساختارهای دو لایه‌ای (Spine-Leaf) استفاده می‌شود. این ساختار مزایایی نسبت به معماری سه لایه‌ای دارد که می‌توان این مزایا را در موارد زیر خلاصه کرد:

• مقیاس‌پذیری بهتر: در ساختار Spine-Leaf، هر سوئیچ Leaf می‌تواند به هر سوئیچ Spine متصل شود. این کار باعث می‌شود که اضافه کردن سرورها یا سوئیچ‌های جدید به شبکه به سادگی انجام شود و مقیاس‌پذیری به طور افقی (Horizontal Scalability) بهبود یابد.
• تأخیر کمتر: در معماری دو لایه‌ای، ترافیک تنها از دو لایه عبور می‌کند که باعث کاهش تأخیر شبکه می‌شود. این مزیت برای برنامه‌ها و سرویس‌هایی که به زمان تأخیر حساس هستند، بسیار مفید است.
• کاهش پیچیدگی: با کاهش تعداد لایه‌ها، مدیریت و نگهداری شبکه ساده‌تر می‌شود. لایه‌های کمتر به معنای تنظیمات و پیکربندی‌های کمتر است.
• عملکرد و ترافیک متعادل‌تر: به دلیل ساختار مش، بار ترافیک به طور متعادل بین سوئیچ‌های Spine توزیع می‌شود که این امر به عملکرد بهتر و جلوگیری از تراکم در نقاط خاص شبکه منجر می‌شود.
• افزایش پهنای باند: معماری Spine-Leaf به افزایش پهنای باند کلی شبکه کمک می‌کند. هر سوئیچ Leaf به چندین سوئیچ Spine متصل است که پهنای باند بین لایه‌ها را افزایش می‌دهد.
• سادگی در طراحی و پیاده‌سازی: طراحی و پیاده‌سازی ساختار دو لایه‌ای ساده‌تر است، زیرا نیاز به تنظیمات پیچیده‌ای برای لایه‌های متعدد ندارد.

معرفی VxLAN و BGP EVPN در معماری دو لایه‌ای

در معماری شبکه دو لایه‌ای (Spine-Leaf)، استفاده از VXLAN و BGP EVPN می‌تواند به بهبود کارایی، مقیاس‌پذیری و مدیریت شبکه کمک کند. در ادامه به بررسی نقش هر یک از این تکنولوژی‌ها در این معماری می‌پردازیم.

VXLAN (Virtual Extensible LAN)

VXLAN یک تکنولوژی کپسوله‌سازی شبکه است که به منظور افزایش تعداد شبکه‌های مجازی فراتر از محدودیت‌های VLAN‌های سنتی طراحی شده است. این فناوری با استفاده از شناسه 24 بیتی VNID، امکان ایجاد 16 میلیون شبکه مجازی را فراهم می‌کند و با کپسوله کردن بسته‌های Ethernet در بسته‌های UDP، آنها را از طریق زیرساخت شبکه IP منتقل می‌کند. با استفاده از VXLAN، می‌توان ماشین‌های مجازی و منابع شبکه را بدون نگرانی از محدودیت‌های فیزیکی و مکان‌یابی، در سراسر دیتاسنتر جابجا کرد.

BGP EVPN (Ethernet VPN)

BGP EVPN یک پروتکل کنترل شبکه است که برای مدیریت و توزیع اطلاعات مسیریابی در شبکه‌های مجازی استفاده می‌شود. این پروتکل اطلاعات مربوط به MAC و IP دستگاه‌ها را در شبکه توزیع می‌کند و به عنوان یک پروتکل کنترل برای VXLAN عمل می‌کند. BGP EVPN با استفاده از BGP، امکان مسیریابی پیشرفته، مقیاس‌پذیری بالا، و پشتیبانی از Multihoming را فراهم می‌کند.

وبینارهای برگزار شده توسط فالنیک

سلسه وبینارهای شرکت فالنیک به مسائل کاربردی و مهم دنیای شبکه‌ها می‌پردازد. این وبینارها که تاکنون بیش از 2700 شرکت‌کننده متخصص شبکه داشته است، در عناوین زیر برگزار شده:

• وبینار رایگان «جایگاه نرم‌افزار زبیکس در پشتیبانی» مدرس: مهندس محمد نصیری
• وبینار رایگان «مهاجرت از IPv4 به IPv6» مدرس: مهندس عباس ولی زاده
• وبینار رایگان «مجازی‌سازی سرور و دیتاسنتر» مدرس: مهندس مهدی شلاهی
• وبینار رایگان «بررسی سرورهای نسل 11 HPE و مقایسه آن با سرورهای نسل 10» مدرس: مهندس مهرداد چاوشیان

با پیگیری صفحه فالنیک (ایران اچ پی) در پنل ایسمنیار، وبینارهای بعدی این شرکت را از دست ندهید.

نکته‌های طلایی مقاله

در این مقاله به بررسی ساختار دیناسنترهای مدرن و سنتی پرداختیم و هر کدام از ساختارهای سه لایه‌ای دو لایه‌ای در معماری دیتاسنترها را مرور کردیم. به طور کلی می‌توان ویژگی‌های این دو معماری را به شکل زیر خلاصه کرد:

معماری دو لایه‌ای (Spine-Leaf):

• ویژگی‌ها: شامل دو لایه اصلی Leaf و Spine است که هر سوئیچ Leaf به هر سوئیچ Spine متصل می‌شود.
• مزایا: مقیاس‌پذیری بالا، کاهش تأخیر، مدیریت ساده‌تر، توزیع ترافیک متعادل‌تر، پهنای باند بیشتر.
• معایب: نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه برای پیاده‌سازی VXLAN و BGP EVPN، پیچیدگی در تنظیمات اولیه.

معماری سه لایه‌ای (Access- Aggregation-Core):

• ویژگی‌ها: شامل سه لایه Access، Aggregation و Core است که هر کدام وظایف خاص خود را دارند.
• مزایا: مناسب برای شبکه‌های کوچک‌تر و سنتی، قابلیت اعمال سیاست‌های امنیتی در لایه‌های مختلف.
• معایب: مقیاس‌پذیری محدود، تأخیر بیشتر، مدیریت پیچیده‌تر، هزینه بالاتر

امیدواریم معرفی این وبینار و مطالعه این مقاله، برای شما مفید بوده باشد.