Data Center Networks Universidade Federal do Rio de Janeiro

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1 Data Center Networks Universidade Federal do Rio de Janeiro
Departamento de Engenharia Eletrônica e Computação Redes II Aluna: Camilla Gueiros

2 Data Center Networks Data Center é um grande sistema, tanto físico quanto lógico, composto por vários equipamentos a fim de proporcionar uma rede segura e complexa ou prestar algum tipo de serviço via rede. Geralmente é composto por equipamentos de telecomunicações e de armazenamento.  Talvez a principal característica de um Data Center esteja na redundância e rapidez da rede.

3 Data Center Networks Topologia – Fat Tree A Fat tree é a topologia mais utilizada em data centers por sua maior eficiência. A principal característica que difere uma Fat-tree de um árvore comum é a disposições de suas conexões. Enquanto que numa árvore computacional o links ficam numerosos à medida que vão existindo filhos, na fat-tree os links se tornam mais numerosos “fatter” a medida que se direcionam à raiz.

4 Data Center Networks Fat Tree Compartilhamento de banda entre hosts.
Um conceito muito importante no data Center é o Oversubscription. Ele determina a capacidade de compartilhamento de banda ente hosts. 1:1 -> Seria um host comunicando-se aleatoriamente com outro host em banda total. 3:1 -> Cada host só utilizaria 33% da banda para comunicar-se com outro host aleatoriamente. Na fat-tree todos se comunicariam na banda total ( penalidade quantidade de switch).

5 Data Center Networks Rota na Origem
 A especificação da rota na origem é baseada na utilização do filtro de Bloom. O identificador utilizado corresponde ao endereço MAC do switch. O esquema básico adotado para operacionalização do filtro de Bloom consiste na programação do ToR para adicionar, nos campos src-MAC e dst-MAC do cabeçalho do quadro Ethernet, o filtro de Bloom contendo a rota. Na seqüência, o ToR encaminha o quadro para o Aggr de subida. Deve ser ressaltado que não há necessidade de incluir o identificador do Aggr de subida no filtro de Bloom já que esta informação é implícita ao ToR. Nos próximos saltos, apenas três encaminhamentos são realizados utilizando o iBF.

6 Data Center Networks Filtro de Bloom
Um filtro de Bloom é uma estrutura de dados que identifica se determinado elemento está ou não presente nessa estrutura. É implementado como um vetor de m bits, com n elementos inseridos por k funções de hash independentes. Cada elemento, ao ser inserido no filtro, passa por uma função de hash cuja ação consiste na atribuição do valor 1 ao bit na posição do vetor associada ao resultado do hashing. Para verificar se algum elemento está presente, os resultados de todas as k funções de hash devem possuir o valor 1 no vetor. Basta um único dos bits anteriores apresentar o valor zero para concluir que o elemento não está presente. Neste caso, não há possibilidade da ocorrência de falsos negativos. Um falso positivo ocorre quando todos os resultados das k funções de hash em um elemento, que não foi inserido, apresentam o valor 1.

7 Data Center Networks Novos Estudos
Universidade da Califórnia em San Diego, através de três de seus alunos, Mohammad Al-Fares, Alexander Loukissas and Amin Vahdat, realizou um estudo propondo um rearranjo de protocolos de topologia de modo que à mesma fat tree, antes mencionada, possa utilizar uma banda com plena capacidade de banda e velocidae (10 GigE)  para todos os seus end-host. Uma das considerações por parte dos autores é tecnologia x custo. Entretanto o cenário observado por eles é outro. A Internet vem aumentando demasiadamente e com ela as técnicas e tecnologias, porém o inter-domínio não. Eles representam um gargalo de 10-15% do tréfego.

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9 Data Center Networks A empresa ECESSA localizada na Inglaterra tornou disponível um documento apontando a algumas deficiências do BGP. Nos últimos anos, qualquer empresa que quisesse uma rede de internet ou data center confiável de médio ou grande porte recorria ao BGP4. Mesmo assim, ela esbarrara em alguns contrapontos:             - É um protocolo caro para obter e manter. BGP necessita de uma “expertise” própria, geralmente difícil de achar. Além disso, seus roteadores high-end são geralmente caros. Muito raramente, empresas possuem administradores e reparadores de redes com know-how para assumir uma rede BGP. Aliado a isso, em alguns países, estes números só estão disponíveis para ISP grandes, conseqüentemente, empresas pequenas obrigatoriamente não têm essa opção.              - Traz consigo problemas de latência. Com BGP. Host gateway trocam informações de roteamento baseado na informação da tabela. Caso ocorra alguma mudança em suas tabelas o sistema demora cerca de 30 minutos para convergir a informação e sincronizá-la novamente.              - BGP necessita de manutenção de um provedor de ISP. Provedores não se comprometem em assinar uma espécie de documento permitindo comunicação de controle entre os roteadores. Quando ocorre alguma falha de comunicação, a organização tem que esperar até que o provedor identifique e concerte o erro.               - Traz dificuldades na capacidade de gerenciar tráfego. O BGP faz decisão por tráfego binário forçando a organização a usar seu primeiro link para qualquer configuração de tráfego. Ocorre também a falta de capacidade para direcionar a informação para o melhor link. O BGP não trás controle para a identificação de como o tráfego deverá ser roteado dinamicamente baseado em sua linha de saturação, custo ou performance.

10 Data Center Networks Rack Manager: É responsável pelo gerenciamento dos novos fluxos que chegam ao switch e a respectiva configuração destes fluxos através dos serviços de diretório e topologia. O Rack Manager mantém uma base de dados em cache com informações dos servidores descobertos em cada switch edge e um mapeamento entre IP, MAC e porta do switch edge no qual estes servidores estão anexados. Geralmente é composto por KVM ( keyboard, vídeo, Monitor) para auxiliar na configuração do sistema.

11 Data Center Networks Um aparelho que conecta segmentos da ethernet. Existe um pequena distinção entre switches que podemos tomar nota. Primeiramente, o switch mais comum ao qual muitas pessoas se i referem chama-se hub switch e não possuí nenhum tipo de roteamento. Switch que utilizam roteamento de pacotes geralmente são chamadas de switch multilayers ou switch layer 3.