Đối với một trung tâm dữ liệu nhỏ thì chỉ cần kết nối với nhau bằng một bộ chuyển mạch Ethernet duy nhất có thể là đủ nhưng với một trung tâm dữ liệu quy mô lớn hơn, lên đến hàng chục hàng tram nghìn máy chủ thì cần sử dụng hệ thống phân cấp các bộ định tuyến và chuyển mạch chẳng hạn như ở trong hình 6.30
Ở đầu phân cấp, Border router kết nối với access routers. Bên dưới mỗi access routers, có ba cấp switch. Mỗi access router kết nối với một switch cấp 1 và mỗi switch cấp 1 kết nối với nhiều switch cấp 2 và một bộ cân bằng tải. Mỗi switch cấp 2 lần lượt kết nối với nhiều rack thông qua các TOR switch ( switch cấp 3) của các rack. Tất cả các liên kết thường sử dụng Ethernet cho các giao thức lớp liên kết và lớp vật lý, với sự kết hợp của cáp đồng và cáp quang.
Với thiết kế phân cấp như vậy, có thể mở rộng quy mơ một trung tâm dữ liệu lên hàng trăm nghìn máy chủ.
Mặc dù kiến trúc phân cấp thông thường vừa mô tả giải quyết được vấn đề về quy mơ, nhưng nó bị hạn chế về dung lượng từ máy chủ đến máy chủ. Để hiểu hạn chế này, hãy xem xét lại Hình 6.30 và giả sử mỗi máy chủ kết nối với TOR switch của nó bằng liên kết 10 Gbps, trong khi các liên kết giữa các switch là các liên kết Ethernet 100 Gbps. Hai máy chủ trong cùng một rack ln có thể giao tiếp ở tốc độ 10 Gbps đầy đủ, chỉ bị giới hạn bởi tốc độ của bộ điều khiển giao diện mạng của máy chủ. Tuy nhiên, nếu có nhiều luồng đồng thời trong mạng trung tâm dữ liệu, tỷ lệ tối đa giữa hai máy chủ trong các rack khác nhau có thể ít hơn nhiều.
Nhóm 15 37 Có một số giải pháp có thể cho vấn đề này:
• Một giải pháp khả thi cho hạn chế này là triển khai các thiết bị chuyển mạch và bộ định tuyến tốc độ cao hơn. Nhưng điều này sẽ làm tăng đáng kể chi phí của trung tâm dữ liệu, bởi vì các thiết bị chuyển mạch và bộ định tuyến với tốc độ cổng cao là rất đắt.
• Giải pháp thứ hai cho vấn đề này, có thể được áp dụng bất cứ khi nào có thể, là đồng định vị các dịch vụ và dữ liệu liên quan càng gần nhau càng tốt (ví dụ: trong cùng một rack hoặc trong một rack gần đó) để giảm thiểu giao tiếp giữa các tủ mạng thông qua router switches cấp 2 hoặc cấp 1. Nhưng điều này chỉ có thể tiến xa hơn, vì u cầu chính trong các trung tâm dữ liệu là tính linh hoạt trong việc bố trí các dịch vụ và tính tốn. Ví dụ, một cơng cụ tìm kiếm Internet quy mơ lớn có thể chạy trên hàng nghìn máy chủ trải rộng trên nhiều rack với yêu cầu băng thông đáng kể giữa tất cả các cặp máy chủ. Tương tự như vậy, một dịch vụ điện toán đám mây (như Amazon Web Services hoặc Microsoft Azure) có thể muốn đặt nhiều máy ảo bao gồm dịch vụ của khách hàng trên các máy chủ vật lý có dung lượng lớn nhất bất kể vị trí của chúng trong trung tâm dữ liệu. Nếu các máy chủ vật lý này được trải rộng trên nhiều rack, tắc nghẽn mạng như mơ tả ở trên có thể dẫn đến hiệu suất kém.
• Giải pháp cuối cùng là tăng cường kết nối giữa TOR switch và switch cấp 2, và giữa switch cấp 2 và switch cấp 1. Ví dụ, như thể hiện trong Hình 6.31, mỗi switch TOR có thể được kết nối với nhiều switch cấp 2, sau đó cung cấp nhiều đường dẫn liên kết và chuyển mạch giữa các rack. Trong hình 6.31, có bốn đường dẫn riêng biệt giữa switch cấp 2 đầu tiên và switch cấp 2 thứ hai, cùng nhau cung cấp tổng dung lượng 400 Gbps giữa hai switch cấp 2 đầu tiên. Tăng mức độ kết nối giữa các tầng có hai lợi ích đáng kể: tăng dung lượng và tăng độ tin cậy (vì sự đa dạng đường dẫn) giữa các thiết bị chuyển mạch
Nhóm 15 38