Spine+Leaf叶脊网络架构

Posted 2022-12-04 CodeSavior

最近在一张组网图中看到了一个网络组件上面标注Spine查了查资料总结如下

起源

Spine+Leaf两层设备的扁平化网络架构来源于CLOS网络，CLOS网络以贝尔实验室的研究人员Charles Clos命名，他在1952年提出了这个模型，作为克服电话网络中使用的机电开关的性能和成本相关挑战的一种方法。Clos用数学理论来证明，如果交换机按层次结构组织，在交换阵列（现在称为结构）中实现非阻塞性能是可行的，主要是通过组网来形成非常大规模的网络结构，本质是希望无阻塞。在此之前，要实现“无阻塞的架构”，只能采用 NxN 的 Cross-bar 方式。

Charles Clos提出的设计是他分为三层网络架构的CLOS模型。其架构模型如下图所示

转变

我们将网络沿Middle设备对折，将入节点和出节点放在一侧，我们将得到与前面讨论过的Spine+Leaf相同的网络架构，如下图所示

优势

这样的组网方式中，任何两台服务器之间的通信不超过三台设备，每个Spine和Leaf节点全连接，它提供了更为可靠的组网连接，因为Spine层面与Leaf层面是全交叉连接，任一层中的单交换机故障都不会影响整个网络结构。因此，任一层中的一个交换机的故障都不会使整个结构失效。

同时，从上面的图我们可以看到，Spine层由3台设备组成。 每台Leaf设备有3个上行链路连接到每个Spine。 此拓扑中支持的Leaf的最大数量由每个Spine设备的最大端口数决定。 因此，如果我们的Spine交换机支持40×40GE连接，叶子设备的最大数量将是40.

缺点

这种新兴的网络拓扑结构不可能是完美的，其中一个缺点就是，交换机的增多使得网络规模变大。叶脊拓扑网络结构的数据中心需要按客户端的数量，相应比例的增加交换机和网络设备。随着主机的增加，需要大量的叶交换机(leaf)上行连接到脊交换机(spine)。脊交换机和叶交换机直接的互联需要匹配，一般情况下，叶脊交换机之间的合理带宽比例不能超过3:1。叶脊网络也有明确的布线的要求。叶脊层之间的电缆数量增加是数据中心管理人员面临的挑战，甚至需要用光纤来连接。

参考文献：

https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100023543?section=j00z

https://blog.51cto.com/dannyswallow/1754832