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Switches ToR y ToRs populares en arquitecturas de centros de datos

Switches ToR y ToRs populares en arquitecturas de centros de datos

Oficial de FS 2019-06-27

El esquema Top of rack (ToR) o esquema de conexión punto a punto dentro del bastidor o (rack) es una arquitectura común en las conexiones switch a servidor. Según el resultado de una encuesta realizada en 2015, el esquema ToR resultó ser la arquitectura más utilizada tanto en centros de datos de coubicación, como en centros de datos empresariales. Según los análisis recientes, la arquitectura ToR se despliega ampliamente, e incrementarán los despliegues en el futuro. De esta forma, el switch ToR también se ha convertido en una de las soluciones más requeridas.

¿Qué aspecto tiene un ToR? ¿Un switch ToR se coloca en la parte superior del bastidor?

Gracias por sus preguntas. Un switch ToR podría estar ubicado en la parte superior del bastidor, aunque no necesariamente tiene que ser así. También se puede ubicar en la parte inferior o central del bastidor. Además, luego de haber observado multiples instalaciones, los ingenieros descubrieron que la ubicación en la parte superior del bastidor es la mejor debido a la fácil accesibilidad y a la mejor gestión de los cables.

Los beneficios de los ToR son muchos y en resumen son:

  •  El cobre se queda dentro del bastidor "In Rack";
  •  Menos costes en cableado
  •  Arquitectura modular y flexible en el bastidor “per rack”
  •  A prueba de futuro para velocidades más altas

En un diseño de ToR, se debe colocar al menos un switch de red en cada rack. Luego, los servidores dentro del rack se conectan al switch, normalmente a través de un cable de cobre. Seguidamente, los switches de cada rack se conectan al switch ToR.

En la topología leaf-spine actual, los switches ToR son los switches leaf que luego se conectan a los switches spine. Por ejemplo, los servidores 10G están conectados a un switch 10G ToR/leaf (que también tiene puertos 40G) a través de un cable SFP+ 10G (cable de cobre de conexión directa), o mediante un cable Cat6a/Cat7 y un transceptor 10GBASE-T. Luego, el switch 10G se conecta a un switch leaf-spine 40G.

La combinación de ToR y leaf-spine ha resuelto algunos problemas que existían en la topología tradicional de tres niveles (acceso-agregación-núcleo), como por ejemplo, el "tráfico" en el switch de nivel superior. En una topología de red de tres niveles, el tráfico de datos tomará una única ruta "best path" o "mejor ruta" que es eligida entre un conjunto de rutas alternativas, hasta el punto en el que se congestiona, para luego eliminar los paquetes.

En la topología leaf-spine, para evitar que se elija una ruta de enlace ascendente, la ruta se elige aleatoriamente para que la carga de tráfico se distribuya uniformemente entre los switches de nivel superior. Si uno de los switches de nivel superior fallara, solo degradaría ligeramente el rendimiento a través del centro de datos.

Dado que el esquema ToR es el diseño más popular de la arquitectura del centro de datos, las popularidad de los switches ToR aumenta cada vez más. A continuación presentamos algunos switches ToR de alto rendimiento con diferentes velocidades de datos de switch a servidor, que van desde 1G hasta 100G.

 

Velocidad de datos predominante de switch a servidor Modelo de Switch Tipo de puerto Capacidad de conmutación Latencia Tasa de redireccionamiento de paquetes
1G Dell Networking S3048-ON 48*SFP, 4*SFP+ 260 Gbps (full-duplex), 130 Gbps (half-duplex) 1000Base-T: < 3.7 µs, 10G: < 1.8 µs 131 Mpps
HPE 5900AF-48G-4XG-2QSFP+ 48*SFP, 4*SFP+, 2*QSFP+ 336 Gbps 10G: < 1.5 µs 250 Mpps
10G Cisco Nexus 5672UP 48*SFP+, 6*QSFP+ 1.44 Tbps ~ 1 µs at any packet size 1.07 Bpps
Juniper QFX5100-48S 48*SFP+, 6*QSFP+ 1.44 Tbps 550 ns-3 µs 1.08 Bpps
25G Arista 7280SR2-48YC6 48*SFP28, 6*QSFP28 1.8 Tbps 3.8 µs 1.6 Bpps
Mellanox SN2410 48*SFP28, 8*QSFP28 2 Tbps 300 ns 2.98 Bpps
40G FS S8050-20Q4C 20*QSFP+, 4*QSFP28, 4*SFP+ 2.4 Tbps 612 ns 1.2 Bpps
100G Arista 7280CR-48 48 QSFP28, 8 QSFP+ 10.24Tbps ~ 3.8 µs 5.76 Bpps

Los switches ToR que hemos presentamos en el anterior cuadro son compatibles con las características L2/L3, pila doble IPv4/IPv6, protocolo de puente del centro de datos, y FCoE. Por lo general, los switches ToR tienen que ser multipuerto y de baja latencia porque tienen que tratar con el tráfico de diferentes capas.

En la actualidad, las velocidades de datos de 1G y 10G siguen contribuyendo a la mayor parte de todas las conexiones de switch a servidor. Los switches ToR de 40G y 100G que pueden admitir múltiples velocidades de datos aún no son muchos. El modelo 40G y el modelo 100G que mencionamos anteriormente son unos de los pocos switches ToR multipuerto de alta velocidad que tienen baja latencia y alto rendimiento.


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