Yüksek Bant Genişliği ve Düşük Gecikme Süresine Sahip Veri Merkezleri İçin Hangi Ağ Anahtarı Özellikleri Kritiktir?

Doğru seçimi veri Merkezi Anahtarı bir ağ mühendisi veya BT yöneticisi tarafından alınabilecek en önemli altyapı kararlarından biridir. Yüksek bant genişliği ve düşük gecikme süreli ortamlarda yanlış veri merkezi anahtarı (switch) özellikleri, darboğazlara, paket kaybında artışa ve hizmet seviyesi anlaşmalarının (SLA) ihlal edilmesine neden olabilir. Gerçekten önemli olan özellikleri anlamak, kuruluşların akıllıca yatırım yapmasına ve yüksek yük altında güvenilir şekilde ölçeklenebilen ağlar kurmasına yardımcı olur.

Talep yoğunluğu yüksek iş yükleri için tasarlanmış bir veri merkezi anahtarı (switch), tutarlı veri aktarım hızı, minimum iletim gecikmesi ve geniş tampon kapasitesi sağlamalıdır. Spine-leaf yapıyı, hiperbütünleşik altyapı katmanını ya da yüksek frekanslı işlem ağını tasarlıyorsanız, seçtiğiniz her veri merkezi anahtarı (switch), kesin performans ölçütlerini karşılamalıdır. Bu makale, yüksek bant genişliği ve düşük gecikme süreli bir ortamda herhangi bir veri merkezi anahtarının (switch) dağıtımı öncesinde değerlendirilmesi gereken kritik özellikleri detaylıca açıklar.

Veri Aktarım Hızı ve Bağlantı Noktası Yoğunluğu Özellikleri

Anahtarlama Kapasitesi ve İletim Hızı

Bir veri merkezi anahtarı için anahtarlama kapasitesi, tüm portlar üzerinden aynı anda işleyebileceği toplam bant genişliğini tanımlar. Terabit/sn olarak ölçülen anahtarlama kapasitesi, bir veri merkezi anahtarının gerçek zamanlı analiz veya finans sistemleri gibi gecikmeye duyarlı uygulamalarda kabul edilemez olan yoğunluk yaratmadan onlarca yüksek hızda sunucudan gelen toplu trafiği idare edip edemeyeceğini belirler. Yetersiz anahtarlama kapasitesine sahip bir veri merkezi anahtarı, zirve yük altında paket kaybına neden olur.

Saniyede milyon paket cinsinden ifade edilen iletim hızı da eşit derecede önemlidir. Bir veri merkezi anahtarı, kuyrukta gecikmeden kaynaklanan gecikmeyi önlemek için tüm aktif portlarda hat hızında paket iletimi yapmalıdır. Bir veri merkezi anahtarını değerlendirirken, küçük paketlerin iletimi büyük çerçevelere kıyasla anahtarlama ASIC’ini daha yoğun şekilde test ettiği için hem 64 bayt hem de 1518 bayt çerçeve boyutlarında tel hızında performansı destekleyen bir iletim hızına sahip olduğundan emin olun.

Port Hızı ve Yoğunluğu

Modern veri merkezi anahtarlaması dağıtımları, yüksek bant genişliğine sahip sunucu ve bağlantı noktası bağlantılarını desteklemek için yaygın olarak 25GbE, 100GbE veya 400GbE bağlantı noktası hızları gerektirir. Daha yüksek bağlantı noktası yoğunluğuna sahip bir veri merkezi anahtarı, yapı içinde gereken anahtar sayısını azaltır; bu da kablolaşmayı basitleştirir ve toplam sahip olma maliyetini düşürür. Bağlantı noktası yoğunluğu, ek agregasyon donanımı eklemeden tek bir veri merkezi anahtarının kaç adet sunucu veya raf üstü (top-of-rack) anahtarına hizmet verebileceğini doğrudan etkiler.

Omurga katmanı (spine-layer) dağıtımları için, birden fazla 100GbE veya 400GbE bağlantı noktası sunan bir veri merkezi anahtarı, aşırı talep (oversubscription) oluşmasını önlemek amacıyla gerekli agregasyon bant genişliğini sağlar. Bir veri merkezi anahtarında aşırı talep oranı, iş yükünün gerçek trafik profiline dikkatlice uyarlanmalıdır; çünkü yüksek aşırı talep oranına sahip bir veri merkezi anahtarı, sanallaştırılmış veya konteynerleştirilmiş ortamlarda doğu-batı (east-west) trafiği açısından kötü performans gösterebilir.

Gecikme ve Tampon Mimarisi

Kesintisiz (Cut-Through) Karşılaştırması ile Depola ve İlet (Store-and-Forward) Anahtarlama

Gecikme, zaman duyarlı ortamlarda kullanılan veri merkezi anahtarlarının belki de en çok incelenen teknik özelliğidir. Kesintisiz iletim (cut-through) modunda çalışan bir veri merkezi anahtarı, çerçeveyi tam olarak almadan önce iletimine başlar ve gecikmeyi yalnızca birkaç yüz nanosaniyeye kadar düşürür. Veri merkezi anahtarında sakla-ve-iletmek (store-and-forward) modu, çerçevenin tamamını okuduktan sonra iletim yapar; bu durum mikrosaniye düzeyinde gecikme ekler ancak tam hata denetimini sağlar. Düşük gecikme gerektiren iş yükleri için, kesintisiz iletimi destekleyen bir veri merkezi anahtarı seçmek pratik bir avantajdır.

Bir veri merkezi anahtarının iletim gecikmesi, yalnızca boşta (idle) ölçüm sonuçlarına dayanmak yerine tam yük koşullarında ölçülmelidir. %10 kullanım oranında düşük gecikme elde eden ancak %80 veya %90 kullanım oranında önemli ölçüde performans kaybeden bir veri merkezi anahtarı, yoğun trafik dönemlerinde SLA gereksinimlerini karşılayamaz. Veri merkezi anahtarı üreticilerinden, farklı trafik yükleri altında port bazlı gecikme ölçümlerini her zaman talep edin.

Tampon Boyutu ve Trafik Yönetimi

Tampon mimarisi, bir veri merkezi anahtarı (switch) paketleri düşürmeden trafik patlamalarını nasıl işlediğini tanımlar. Yüzeyel tamponlara sahip bir veri merkezi anahtarı çok düşük ortalama gecikme süresi sağlayabilir ancak yüksek bant genişliğine sahip depolama veya yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) trafik modellerinde yaygın olarak görülen mikro-patlamalar sırasında paketleri düşürür. Derin tamponlu veri merkezi anahtarı tasarımları, geçici yoğunluğu emerek kuyrukta düşme (tail-drop) olaylarını önlemek için küçük bir miktar ortalama gecikme süresinden vazgeçer.

Veri merkezi anahtarındaki hizmet kalitesi (QoS) özellikleri, gecikmeye duyarlı trafiğin öncelikli iletimini sağlamak amacıyla trafiğin önceliklendirilmesine olanak tanır. Ağırlıklı döngüsel (weighted round-robin) veya kesin öncelikli sıralama (strict-priority queuing) özelliklerini destekleyen bir veri merkezi anahtarı, farklı trafik sınıflarının nasıl ele alınacağını yöneticilere ayrıntılı kontrol imkânı sunar. Ağda aynı anda depolama, ses ve hesaplama trafiği karışımı taşınırken, bir veri merkezi anahtarının QoS derinliği ve esnekliğinin değerlendirilmesi hayati öneme sahiptir.

Dayanıklılık, Ölçeklenebilirlik ve Yönetim Özellikleri

Yedeklilik ve Yüksek Kullanılabilirlik

Üretim sınıfı bir veri merkezi anahtarı (switch), donanım bakım işlemleri sırasında kesintisiz çalışma sürelerini korumak için sıcak tak-çıkart (hot-swappable) güç kaynakları ve fan modüllerini desteklemelidir. Şasi tabanlı bir veri merkezi anahtarında yedekli yönetici (supervisor) modülleri, kontrol düzleminin iletim düzlemini kesintiye uğratmadan devreye girmesine olanak tanır ve planlanan ya da plansız arızalara karşı koruma sağlar. Devamlı yönlendirme (non-stop forwarding) ve zararsız yeniden başlatma (graceful restart) özelliklerini destekleyen bir veri merkezi anahtarı, yönetici modül geçişi sırasında yönlendirme protokolü yakınsamasının trafik akışını kesintiye uğratmasını önler.

Bağlantı toplama (link aggregation) ve hızlı başarısızlık geçişi (fast failover) yetenekleri, yedekli bir yapıda çalışan herhangi bir veri merkezi anahtarı için de kritik öneme sahiptir. ECMP, MLAG veya benzeri çoklu yol (multi-pathing) teknolojilerini destekleyen bir veri merkezi anahtarı, trafiği birden fazla yukarı bağlantı (uplink) üzerinden aynı anda yük dengelemeye imkân tanır ve tek nokta başarısızlığı riskini ortadan kaldırır. Bu özellikler, bir veri merkezi anahtarını yalnızca tek bir aktif yukarı bağlantı yoluna güvenmeye kıyasla çok daha dayanıklı hale getirir.

Otomasyon ve Programlanabilirlik

Modern veri merkezi ortamları, açık API'ler, NETCONF, YANG modelleri veya telemetri akışı aracılığıyla otomasyonu destekleyen bir veri merkezi anahtarı (switch) gerektirir. Güçlü programlanabilirliğe sahip bir veri merkezi anahtarı, daha hızlı sağlama, gerçek zamanlı izleme ve orkestrasyon platformlarıyla entegrasyonu mümkün kılar. Fabrikadaki her veri merkezi anahtarından akış halinde telemetri toplama yeteneği, ağ operasyonları ekiplerine uygulamaları etkilemeden önce tıkanıklığı, asimetrik yönlendirmeyi ve donanım anormallıklarını tespit etmeleri için gerekli görünürlüğü sağlar.

Segment yönlendirme, VXLAN ve EVPN desteği de artık yazılım tanımlı veya çok kiracılı ortamlarda dağıtılan herhangi bir kurumsal veri merkezi anahtarı için giderek daha fazla beklenen özelliklerdir. Bu örtü (overlay) ve altta yatan (underlay) teknolojileri destekleyen bir veri merkezi anahtarı, dinamik fabrika otomasyonuna katılabilir; bu da manuel yapılandırma yükünü azaltır ve altyapı boyunca yeni iş yüklerinin daha hızlı sağlanmasını sağlar.

SSS

100GbE dağıtımları için bir veri merkezi anahtarı (switch) hangi anahtarlama kapasitesine sahip olmalıdır?

100GbE veri merkezi anahtarı (switch) dağıtımı için anahtarlama kapasitesi, tüm portlarda aynı anda tam çift yönlü (full duplex) hat hızında trafiği destekleyecek kadar yüksek olmalıdır. Bir 48 portlu 100GbE veri merkezi anahtarı (switch) seviyesinde aşırı yüklenmeyi (oversubscription) önlemek için yaklaşık olarak en az 9,6 Tbps’lik bir anahtarlama kapasitesi gerektirir. Veri merkezi anahtarınızın (switch) ASIC’inin, planladığınız özel port yapılandırması için engelsiz (non-blocking) mimariyi desteklediğinden her zaman emin olun.

Arabellek (buffer) boyutu, trafik patlamaları sırasında veri merkezi anahtarının (switch) performansını nasıl etkiler?

Arabellek boyutu, veri merkezi anahtarının paket bırakmadan kısa süreli trafik patlamalarını ne kadar iyi emdiğini doğrudan belirler. Çok az arabellek belleğine sahip bir veri merkezi anahtarı, mikropatlama sırasında kuyruk kesme (tail-drop) olayları yaşar ve bu da yeniden iletim oranlarını ve uygulama gecikmesini artırır. Depolama veya yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) iş yükleri için, daha büyük entegre ya da harici DRAM arabelleklerine sahip bir veri merkezi anahtarı seçmek, dalgalı trafik desenlerine karşı toleransı önemli ölçüde artırır.

Kesintisiz geçiş (cut-through) modunda çalışan bir veri merkezi anahtarı, her zaman düşük gecikme gerektiren ortamlar için daha mı iyidir?

Veri merkezi anahtarı üzerindeki kesintisiz iletim modu (cut-through mode), tam çerçeve almadan önce çerçeve iletimini başlatarak iletim gecikmesini azaltır. Ancak bağlantı hataları mevcut olduğunda, hata denetimi atlandığından, kesintisiz iletim modunda çalışan bir veri merkezi anahtarı bozuk çerçeveleri yayabilir. Çoğu düşük gecikmeli ortamda, hata oranları yükseldiğinde depola-ve-ileti (store-and-forward) yöntemiyle geri dönen uyarlanabilir anahtarlama (adaptive switching) özelliğini destekleyen bir veri merkezi anahtarı, düşük gecikme ve trafik bütünlüğü arasında en iyi dengeyi sağlar.