ProCloud Yandex
26.09.2023
читать 3 минуты

Что такое сеть Клоза?

/upload/iblock/ec8/3qvrnzc33i73172tpdgh99rl7hbd6cto/compatible_GettyImages_1403828056.jpg

Сеть Клоза - это тип неблокирующей многоступенчатой коммутационной сети, используемой сегодня в крупных коммутационных сетях центров обработки данных. Эта концепция была предложена в 1950-х годах для повышения эффективности телефонных коммутационных сетей и снижения стоимости их обслуживания. Архитектура сети Клоза оказалась весьма эффективной при маршрутизации вызовов в доступных в то время механических телефонных системах, хотя со временем она уступила место технологиям, поддерживающим более современные системы.

Однако в 1990-х годах принципы сети Клоза вновь проявились в сетях центров обработки данных, предложив эффективную топологию для оптимизации работы коммутаторов в сетях передачи данных Ethernet. И по сей день данная архитектура служит основой для многих взаимосвязанных сетей, в том числе в крупных ЦОД, на базе которых создаются "облака".

История сети Клоза

Сети Клоза названы в честь исследователя Чарльза Клоза, который впервые предложил свой проект сети в 1952 году. Он доказал, что его модель способна решить проблемы надежности и стоимости электромеханических коммутаторов, использовавшихся в то время в телефонных сетях. Концепция сети была предложена Эдсоном Эрвином в 1938 году, однако именно Чарльз Клоз продемонстрировал ее практическое применение в телефонных сетях.

Чарльз разработал проект сети, обеспечивающей неблокируемое соединение "многие-ко-многим" и минимизирующей количество кросс-пойнтов, необходимых для поддержки коммутации вызовов. Точки пересечения — это электромеханические релейные механизмы в коммутаторе типа кроссбар (тип матричного коммутатора, который когда-то широко использовался для маршрутизации телефонных вызовов). До появления сети Клоза количество перекрестных точек должно было равняться количеству входов, умноженному на количество выходов. Такой подход, известный как n-квадрат, мог быстро привести к огромному количеству точек пересечения, что приводило к значительным затратам.

Клоз использовал математическую теорию, чтобы доказать возможность достижения неблокируемой связности в коммутационном массиве. Для достижения такой связности коммутаторы были организованы в трехступенчатую архитектуру, включающую среднюю ступень, расположенную между входной и выходной ступенями. При такой схеме каждый входной коммутатор подключается к каждому магистральному коммутатору, который, в свою очередь, подключается к каждому выходному коммутатору, как показано на рисунке. В результате чего была получена неблокируемая топология, требующая меньшего количества перекрестных точек, чем более традиционные для того времени коммутационные сети.

Что такое сеть Клоза?

Сеть клоза позволяла телефонным вызовам проходить по разным маршрутам и не блокироваться другими вызовами, что часто происходило в старых сетях, основанных на выделенных соединениях. Кроме того, данная топология могла быть масштабирована для обеспечения бОльшего объема вызовов при сохранении прежнего уровня обслуживания.

Архитектура Клоза в современном ЦОД

Со временем электромеханическая коммутация уступила место более новым технологиям, и необходимость в конструкции Клоза отпала. Тем не менее, благодаря повышению эффективности, данный подход вновь стал актуальным в 1990-х годах с появлением высокопроизводительных коммутаторов в сетях ЦОД. Сеть Клоза могла обеспечить неблокируемое соединение во взаимосвязанной сети Ethernet коммутаторов без необходимости использования портов в количестве n-квадрат.

Во многих современных центрах обработки данных архитектура Клоза реализуется в виде схемы "leaf-spine", где уровень "spine" представляет коммутаторы на магистральном уровне, а уровень "leaf" - пограничные коммутаторы на входе и выходе, как показано на рисунке. Эту схему часто называют "сложенной сетью Клоза", поскольку она основана на идее свертывания среднего слоя вдоль его оси, в результате чего концептуально получается двухуровневая схема. Эту схему также иногда называют топологией утолщенного дерева (fat-tree). Цель данной топологии в уменьшении общего количества требуемых коммутаторов и портов.

Что такое сеть Клоза?

Эффективность сети Клоза пропорциональна количеству портов в сети. Наибольшие преимущества от использования архитектуры получают крупные сети, содержащие тысячи и десятки тысяч портов. Топология отличается высокой надежностью и исключительно хорошо подходит для связи внутри одного ЦОД. Кроме того, эта схема поддерживает легкое масштабирование, позволяя добавлять коммутаторы с минимальным влиянием на общую топологию.

Топология Клоза иногда используется для создания пятиступенчатых сетей. В этом случае каждый “spine” магистральный коммутатор разбивается на более мелкие сети Клоза с собственными входным, магистральными и выходным уровнями. Хотя пятиступенчатая структура добавляет дополнительные расходы на планирование и обслуживание, она позволяет центрам обработки данных объединять несколько кластеров в единую сеть.

Spine – leaf архитектура может быть расширена и за пределы пяти ступеней. Можно создавать сети с семью и даже более ступенями, если число ступеней нечетное. Однако эти варианты сетей Клоза не так распространены, как трех- и пятиступенчатые.

Новости
5 апреля 202405.04.2024
читать 1 минутучитать 1 мин
ProCloud CPO Диана Беда в рейтинге ИТ-лидеров от Global CIO
28 марта 202428.03.2024
читать 1 минутучитать 1 мин
Запуск новой локации: Казахстан
6 марта 202406.03.2024
читать 1 минутучитать 1 мин
ProCloud №1 в Рейтинге облачных провайдеров 2023