網格結構化的布線模塊可以讓數據中心管理員最大限度地利用網絡投資。

在過去十年中，隨著網絡規模的增長，我們可以看到網絡從傳統的三層網絡架構向更平坦、更寬的脊葉架構的轉變。憑借其完全網狀的連接方式，脊葉架構為我們提供了我們所渴望的可預測的高速網絡性能，以及網絡交換結構中的可靠性。

但是在有諸多優點的同時，脊葉結構在結構化布線方面也提出了挑戰。在本文中，我們將研究如何構建和擴展一個4路脊柱，并逐步發展到更多的脊柱網絡（如16路脊柱），并在網絡發展過程中保持線速度切換能力和冗余。我們也將在結構化布線的主要區域內，探討兩種方法的優點和缺點：一種方法使用傳統的光纖跳線，另一種使用光學網格模塊。

發展簡史

自20世紀80年代作為局域網（LAN）協議問世以來，以太網以其簡單的算法和低廉的制造成本，一直是數據中心和互聯網發展的推動力。以太網交換機在切換之前會查看它接收到的每一個包。它只打開外層信封來讀取第2層的地址，而不用讀取IP地址。這允許以太網交換機非常快速地移動數據包。

盡管以太網效率很高，但隨著網絡規模的增大，它也存在一些缺點。在一個由多個以太網交換機組成的網絡中，為了阻止地址解析協議（ARP）請求等廣播包在網絡中泛濫和循環，使用了一種稱為生成樹協議（STP）的技術。STP阻塞冗余鏈接以防止網絡中發生循環。在STP技術上運行的網絡在主鏈路失敗時使用冗余鏈路作為故障轉移。這為基礎結構提供了彈性，代價是可用帶寬的利用率僅為一半。

過去很長的一段時間，我們都在使用生成樹的邏輯來構建網絡，直到我們遇到了一系列新的問題。第一個問題是我們的雙核網絡有限，沒有增長空間（為了服務越來越多的客戶，我們的網絡需要相應地增長）。第二個問題是延遲。如果我們有一個大的網絡，我們通常把它們分成更小的網絡，我們稱之為虛擬局域網（VLAN）。這將導致不同類型的數據流量具有不同的延遲。與通過第3層核心的不同VLAN之間的流量相比，在單個VLAN中通過第2層網絡的流量具有不同的延遲。

支持生成樹協議的典型三層網絡。冗余鏈接被阻止，以防止網絡循環。

脊葉架構簡介

現代電子商務、社交媒體和云應用程序大多使用分布式計算為客戶服務。分布式計算是指服務器與服務器進行對話并并行工作，以創建動態web頁面并回答客戶問題；它需要相同的延遲。等待結果會讓客戶不滿意。我們需要一個網絡架構，它可以均勻地增長，并為現代應用程序提供統一的延遲。

這些問題的解決方案來自于一種網絡架構，即今天所說的“脊葉架構”。自1952年Charles Clos首次引入多級電路交換網絡（也稱為Clos網絡）以來，這個想法就一直存在。這種網絡架構的主干稱為脊（Spin），每個葉（Leaf） 都通過脊連接到進一步擴展的網絡資源。只需添加更多的脊或葉交換機，網絡就可以均勻地增長，而不會改變網絡性能。

與傳統的3層架構相比，網絡的脊部分水平增長，約束了網絡的層數。例如，通過雙向脊網絡，我們可以建立網絡，支持多達6000臺主機，通過4路脊網絡，我們可以建立網絡多達12000臺主機，通過16路脊網絡，我們可以超過100，000臺10－GbE主機。

其次，所有的葉交換機都連接到架構中每個可用的脊交換機。這種完全網格化的架構允許任何連接到葉的主機只使用兩個躍點連接其他主機，即交換機到交換機連接。例如，從葉交換機1到脊交換機1，然后從脊交換機1到葉交換機10。因為整個脊層是用冗余方式構建的（在脊或葉交換機宕機的情況下），所以可以自動使用替代路徑和資源。

建立脊葉結構網絡的基本規則如下：

· 主要構建模塊是網絡葉交換機和網絡脊交換機。

· 所有主機只能連接到葉交換機。

· 葉交換機控制服務器之間的流量。

· 脊交換機在第2層或第3層的葉子交換機之間沿著最佳路徑向前切換流量。

· 葉交換機上的上行端口數量決定了脊交換機的最大數量。

· 脊交換機端口數量決定葉交換機的最大數量

這些原則影響交換機制造商設計其設備的方式。

仔細觀察一下脊交換機。如果我們觀察一個典型的脊交換機，第一眼我們注意到多個擴展槽，例如4或8個來接受不同的線卡，用于連接葉交換機上行鏈路。

在一個脊葉網絡結構中，葉交換機控制服務器之間的流量，而脊交換機沿著葉交換機之間的最佳路徑轉發流量。一個被稱為16路脊的架構可以擴展到支持超過100，000個10千兆位以太網主機。