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