Oversubscription in rete
In generale, oversubscription è un abbonamento per più di quello che è disponibile. Oversubscription rappresenta un modello di business intenzionale ed è una pratica diffusa in tutti i settori della vita. Ad esempio, le compagnie aeree si basano sul fatto che in genere non tutti i passeggeri arrivano per prendere il volo effettivo e alcuni annullano i loro voli. Quindi, le aziende di solito vendono più biglietti rispetto ai posti disponibili per gli aerei.
Ci sono diversi tipi di oversubscriptions in rete. IP dinamico e la porta (DIPP) NAT oversubscription permette la riusabilità di un indirizzo IP tradotto e la porta. Un dispositivo utilizza lo stesso indirizzo IP NAT e la stessa coppia di porte più volte (8, 4 o 2 volte) per connettersi a destinazioni diverse quando è abilitata un’oversubscription. Per impostazione predefinita, le sessioni 64k sono consentite per un singolo indirizzo IP pubblico. Se l’oversubscription è abilitato sul dispositivo, il numero massimo di sessioni viene moltiplicato per il tasso di oversubscription. Ad esempio, il limite predefinito di 64K sessioni simultanee consentite, se moltiplicato per un tasso di oversubscription di 8, genera 512K sessioni simultanee consentite. Ciò consente ai clienti di avere meno indirizzi IP pubblici.
NOTA: l’Oversubscription NAT funziona solo se la destinazione è diversa; pertanto, le sessioni sono identificate in modo univoco e non si verificano collisioni.
Un altro tipo di abbonamento è l’oversubscription della porta quando la larghezza di banda allocata alla porta dello switch è inferiore alla velocità di connessione dei dispositivi collegati alla porta. Ciò può accadere se la porta dello switch ha una particolare velocità di connessione, ma non può ottenere prestazioni wire-rate.
Oversubscription in reti a tre livelli
I data center e le reti del campus sono progettati con oversubscription. Ad esempio, la raccomandazione di oversubscription per il modello tradizionale a tre livelli (accesso, distribuzione e livello principale) in una rete del campus è 20:1 per le porte di accesso sull’accesso all’uplink di distribuzione (Figura 1). Il rapporto di oversubscription per la distribuzione ai collegamenti principali è 4: 1. Questo design a tre livelli è altamente oversubscribed con colli di bottiglia uplink e latenza aggiunto per il traffico est-ovest (traffico tra dispositivi nei data center). Pertanto, un modello spine-leaf è comunemente usato nei moderni data center, quindi la latenza è su livelli prevedibili e il numero di hop è ridotto al minimo.
Figura 1 – Rete campus a tre livelli con Oversubscription
Oversubscription nelle reti Leaf-spine a due livelli
Il modello Leaf-spine a due livelli, che è mainstream nei moderni data center, supera la tradizionale limitazione del modello di rete a tre livelli. La maggior parte del traffico di rete nei data center è da est a ovest, ad esempio, dal server di elaborazione allo storage situato in qualsiasi punto del data center. In un modello a tre livelli, il traffico attraversa due interruttori di aggregazione e un nucleo, mentre nella topologia Foglia-spina dorsale, deve solo salire a un interruttore spina dorsale e un altro interruttore foglia. Pertanto, la latenza è migliorata e il collo di bottiglia ridotto al minimo in architettura foglia-colonna vertebrale a due livelli. Gli switch spine si trovano nella parte superiore del livello e gli switch leaf sul livello inferiore con server collegati agli switch leaf nella parte superiore di ogni rack.
I server sono collegati solo agli switch leaf. Non vi è alcuna connessione tra gli interruttori a foglia. Il numero di switch leaf dipende dal numero di interfacce di rete necessarie per la connessione del server. Un altro interruttore foglia viene aggiunto al tessuto con uplink collegati a tutti gli interruttori spine se sono necessari più server. Il numero di uplink interruttore foglia determina il numero di interruttori spina dorsale e la densità della porta sull’interruttore spina dorsale limita il numero massimo di interruttori foglia. Tuttavia, il conteggio degli interruttori a foglia non può essere casuale o illimitato. Il rapporto di oversubscription accettabile dovrebbe essere 3:1 o anche meno e,.g., 2,5:1, per garantire che non vi è alcuna eccessiva contesa larghezza di banda quando tutti i server inviano traffico contemporaneamente. Il rapporto di oversubscription aumenta con il numero di server nel tessuto e viene ridotto aggiungendo più interruttori della colonna vertebrale al tessuto.
NOTA: un rapporto di oversubscription 3:1 significa che solo un terzo di tutto il traffico arriverà nella rete se ogni server invia a velocità di linea.
La figura 2 raffigura l’architettura di rete 100G Spine-leaf. Diciamo che vogliamo costruire un data center fabric con l’obiettivo di avere 960 server 10G in un unico fabric con oversubscription 2.4:1. Abbiamo gli interruttori leaf nella parte superiore del rack che supportano le porte 48 x 10GB per i server e le porte uplink 8 x 100G. L’interruttore della colonna vertebrale supporta 64X100G porte. Per coprire tutti i server 960, abbiamo bisogno di 20 switch leaf (server 960/ 48ports) e due switch leaf. Ogni interruttore foglia è collegato alla colonna vertebrale con due uplink 100G. Il numero massimo di server è 960 a 2.4: 1 oversubscription (48 x 10Gbps downlink ai server / 2 x 100Gbps uplink alla colonna vertebrale = 2.4).
Figura 2 – Topologia di rete Leaf-spine a due livelli con 960 server 10G in Fabric con Oversubscription 2.4:1
Se aggiungiamo altri due switch leaf, il rapporto di oversubscription sarà 1.2:1 (480G / 400G). Questo è vicino a 1: 1, quindi non ci sono colli di bottiglia di rete; quindi, leaf commuta il traffico in avanti senza perdita di pacchetti. Tuttavia, 1: 1 oversubscription può causare capacità in eccesso durante le ore non di punta. Probabilmente non incontreremo mai una situazione in cui tutte le porte ricevono traffico alla loro massima velocità di linea allo stesso tempo.
A 1:1 oversubscription
La progettazione ideale della rete tenta di avvicinarsi alla oversubscription 1:1 ma dipende interamente dalle applicazioni, dai modelli di traffico e dalla capacità necessaria agli amministratori. Quando si stima un rapporto di oversubscription del traffico di rete per una nuova rete, è necessario valutare il traffico previsto. Ciò include la comprensione delle applicazioni di servizio e delle funzionalità distribuite sulla rete e la determinazione dei servizi di rete. Per le reti esistenti, è indispensabile monitorare attentamente l’utilizzo della larghezza di banda con un analizzatore NetFlow/sFlow. Noction analizzatore di flusso può essere di aiuto qui. Si tratta di un ottimo strumento che fornisce approfondimenti sul volume e il rapporto del traffico est-ovest e nord-sud e le applicazioni che utilizzano la larghezza di banda. Consente agli ingegneri di ottimizzare le prestazioni delle reti e delle applicazioni, controllare l’utilizzo della larghezza di banda ed eseguire una migliore pianificazione della capacità di rete. NFA supporta NetFlow, J-Flow, sFlow, IPFIX e NetStream. Al prezzo di $299 / mese per licenza senza limiti sul numero di dispositivi di rete, interfacce o siti, NFA rappresenta una soluzione economica ed economica per la tua azienda.