مدل 3 لایه‌ای قدیمی یا مدل 2 لایه‌ای «ستون فقرات برگ»؟
در مدل قدیمی سه سطح سوئیچ استفاده میشد که به سوئیچ های بالاترین سطح Core و لایه میانی Distribute یا Aggregation و به سوئیچ‌های پایینترین سطح Access گفته میشد که nodeها و سرورها به سوئیچ‌های پایینترین سطح یعنی لایه دسترسی متصل می‌شدند. این مدل مزایا و معایبی نیز دربرداشت که نیاز بود بهینه‌سازی شود.از جمله اینکه برای افزایش ظرفیت شبکه باید scale-up می‌شدند؛ یعنی سوئیچ‌ها با سوئیچ مشابه ولی با ظرفیت پورت بالاتر جایگزین شوند. به همین دلیل مدل «ستون فقرات - برگ» (Spine-Leaf) پیشنهاد و استفاده می‌شود.
از این مدل حتی برای طراحی و اجرای مراکز IXP نیز بهره برده می‌شود. چون این مدل قابلیت‌های فراوانی از جمله sclae out بودن دارد و براحتی مقیاس‌پذیر است و میتوان ظرفیت شبکه را افزایش داد.
چه تفاوت‌های بین معماری Spine-Leaf با طرح‌های سنتی شبکه وجود دارد؟
- سوئیچ های دسترسی (Access) به سرورها متصل می شوند.
- سوئیچ های تجمع یا توزیع (Aggregation/Distribution)، اتصالات اضافی را برای سوئیچ های دسترسی فراهم می کنند.
- سوئیچ‌های هسته (Core) حمل و نقل سریع بین سوئیچ‌های تجمع را فراهم می‌کنند، که معمولاً در یک جفت اضافی برای دسترسی بالا به هم متصل می‌شوند.
در ابتدایی‌ترین سطح، معماری spine-leaf یکی از این سطوح را فرو می‌ریزد، همانطور که در تصویر نشان داده شده است.
- حذف پروتکل درخت پوشا (STP)
- افزایش استفاده از سوئیچ های پورت ثابت بر روی مدل‌های مدولار برای ستون فقرات شبکه
- کابل کشی بیشتر برای خرید و مدیریت، با توجه به تعداد اتصالات بیشتر
- مقیاس‌سازی در مقابل افزایش مقیاس زیرساخت‌ها
چرا معماری spine-leaf محبوب‌تر می شود؟
با توجه به رواج زیرساخت‌های ابری و کانتینری در مراکز داده مدرن، ترافیک شرق به غرب همچنان در حال افزایش است. ترافیک شرق به غرب به صورت جانبی از سروری به سرور دیگر حرکت می‌کند. این تغییر در درجه اول توسط برنامه‌های کاربردی مدرن که دارای اجزایی هستند که در سرورها یا ماشین‌های مجازی بیشتری توزیع شده‌اند توضیح داده می‌شود.
با ترافیک شرق به غرب، داشتن جریان‌های ترافیکی کم تاخیر و بهینه برای عملکرد، به ویژه برای برنامه‌های حساس به زمان یا داده‌های فشرده ضروری است. معماری Spine-leaf به این امر کمک می‌کند و اطمینان می‌دهد که ترافیک همیشه همان تعداد hop از مقصد بعدی است، بنابراین تأخیر کمتر و قابل پیش‌بینی است.
ظرفیت نیز بهبود می‌یابد زیرا STP دیگر مورد نیاز نیست. در حالی که STP مسیرهای اضافی بین دو سوئیچ را فعال می‌کند، تنها یکی می تواند در هر زمان فعال باشد. در نتیجه، مسیرها اغلب بیش از حد مشترک می‌شوند. برعکس، معماری Spine-leaf بر پروتکل‌هایی مانند مسیریابی چند مسیری با هزینه برابر (ECPM) برای بارگیری ترافیک در تمام مسیرهای موجود و در عین حال جلوگیری از loop در شبکه متکی هستند.
علاوه بر عملکرد بالاتر، توپولوژی spine-leaf مقیاس‌پذیری بهتری را ارائه می‌دهد. سوئیچ‌های ستون فقرات (Spine) را می توان اضافه کرد و به هر برگ (Leaf) متصل کرد و ظرفیت را افزایش داد. به همین ترتیب، هنگامی که چگالی پورت مشکل‌ساز می‌شود، میتوان سوئیچ‌های برگ (leaf) جدید را به طور یکپارچه وارد کرد. در هر صورت، این «مقیاس‌پذیری» زیرساخت نیازی به معماری مجدد شبکه ندارد و زمان قطعی نیز وجود ندارد.