L’architettura spine-leaf è una tipologia di rete che oggi trova sempre più spazio all’interno dei data center. Infatti, oltre a sostenere le richieste di un traffico dati in costante crescita e nuove tecnologie in evoluzione, i moderni data center devono anche affrontare il delicato tema del proprio impatto ambientale.
Non è un caso che molti degli attuali data center stiano cercando di affidarsi a differenti architetture di networking, come l’architettura spine-leaf, una configurazione di connessione degli switch di tipo dorsale/foglia.
Questo genere di architettura è una soluzione particolarmente efficace ed è una valida alternativa per abbattere i costi, contenere le emissioni di carbonio ed ottimizzare il traffico di rete per i data center. Vediamo quindi come agisce la spine-leaf architecture e perché si sta imponendo come nuovo standard.
Come funziona l’architettura spine-leaf
L’architettura spine-leaf è una rete per data center che si compone principalmente di due livelli di commutazione o switch:
- Il primo è il livello leaf o foglia, formato da un gruppo di switch di accesso che aggregano il traffico dei server e si collegano direttamente al nucleo o spina dorsale della rete;
- Il secondo è il livello spine, una dorsale composta da switch interconnessi a tutti gli switch foglia in una topologia full-mesh;
Optare per un’architettura di questo tipo vuole dire passare a server virtualizzati, rimuovendo l’hardware obsoleto e inefficiente per assicurare che i data center possano sostenere le nuove esigenze aziendali. Così facendo, è possibile contenere e semplificare l’operatività, ridurre l’inquinamento ed incrementare l’efficienza.
Le reti private contenute in un data center si basano solitamente su un’infrastruttura ottimizzata per la comunicazione nord-sud tra server e client tramite switch core, distribuzione, aggregazione e accesso.
Oggi però la virtualizzazione e le applicazioni server più complesse hanno aumentato il numero di comunicazioni tra server, dette anche comunicazioni est-ovest, le quali possono creare sovraccarichi di traffico, colli di bottiglia rispetto alla larghezza di banda e una latenza inattesa.
In cosa si differenzia l’architettura spine-leaf dalle reti tradizionali?
Quando un’impresa fa un uso intensivo di reti decentralizzate (come le blockchain), le infrastrutture tradizionali non sono più affidabili. Ecco allora entrare in gioco l’architettura spine-leaf che si distingue nettamente dalle reti comuni su cui si fondano i data center.
Una tradizionale rete di data center poggia su un modello a 3 livelli:
- Gli switch di accesso si collegano ai server
- Gli switch di distribuzione o aggregazione garantiscono connessioni ridondanti agli switch di accesso
- I core switch assicurano un passaggio veloce tra switch di aggregazione, generalmente in coppie ridondanti per ottenere un’alta disponibilità.
Andando più nel dettaglio, una rete spine-leaf si distingue da quelle comuni per la rimozione del protocollo spanning tree (STP) e un maggiore uso di switch di configurazione fissa in confronto ai modelli modulari per la dorsale di rete. Infine, ci sarà una maggiore quantità di cavi da comprare e gestire, vista l’elevata interconnessione.
I benefici dell’architettura spine-leaf
Con il prevalere di infrastrutture cloud e containerizzate nei data center, il traffico est-ovest è in continuo aumento. Tale traffico si sposta lateralmente da un server all’altro e tale movimento è riconducibile soprattutto alle moderne applicazioni che si compongono di elementi distribuiti su più server o virtual machine.
Nei casi di traffico est-ovest, avere dei flussi ottimizzati a bassa latenza è indispensabile per prestazioni efficienti, specialmente per applicazioni a intenso utilizzo di dati. L’architettura spine-leaf è di grande aiuto nell’assicurare che il traffico sia a latenza bassa e prevedibile.
Altro vantaggio offerto da questa architettura è senza dubbio una riduzione delle spese, grazie all’incremento del numero di connessioni che ciascuno switch può gestire.
I data center necessitano di meno hardware in quanto gli switch più recenti trasportano e accettano il traffico in qualunque direzione, così che le imprese non possano sprecare larghezza di banda e connessioni.
Dunque, grazie alla spine-leaf architecture chi è addetto alla gestione dei data center può risparmiare denaro, visti i minori costi di manutenzione e implementazione. Infatti, con una migliore scalabilità si possono aggiungere altri switch spine e collegarli a ciascun leaf, con un aumento della capacità.
Per finire, altro beneficio evidente dall’utilizzo dell’architettura spine-leaf è l’abbattimento dell’impronta di carbonio e del fabbisogno energetico. Oggi le aziende di tutto il mondo impiegano hardware che lavorano intensamente e per lungo tempo, con grande surriscaldamento.
Inevitabilmente i data center classici hanno bisogno di maggiore raffreddamento e di conseguenza consumano più energia. Invece le architetture di nuova generazione spostano i dati più rapidamente, ottimizzano i livelli di traffico e usufruiscono di hardware che producono meno calore.
Anche i server virtualizzati che si surriscaldano più di quelli normali generano una minore quantità di calore poiché eseguono il medesimo carico di lavoro con meno server.
Appare allora chiaro come l’architettura spine-leaf sia decisamente più sostenibile perché in grado di ridurre i salti nella costruzione di una rete, riducendo il numero di switch di aggregazione e i percorsi ridondanti tra gli switch di accesso e di interconnessione. In aggiunta, i livelli di alimentazione e latenza richiesti diminuiscono con il dorso fogliare, contenendo notevolmente il raffreddamento generale.