Mô hình Switch đóng vai trò cốt lõi cốt truyện trong việc xây dựng và vận hành hệ thống mạng hiện đại. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, các kiến trúc mạng ngày nay không chỉ yêu cầu băng thông lớn mà cần phải có độ bền, khả năng mở rộng linh hoạt và bảo mật cao. Bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết các mô hình Switch phổ biến nhất năm 2025.
Tổng quan về kiến trúc mô hình Switch hiện nay
Sự phát triển của công nghệ thông tin có thể kéo dài theo nhu cầu băng thông và tốc độ xử lý dữ liệu ngày càng cao. Mạng kiến trúc dựa trên tiêu chuẩn ANSI/TIA-942-A hiện nay đã giúp cải thiện đáng kể độ đo và tối ưu băng thông trong trung tâm dữ liệu.
Theo báo cáo của IEEE, băng thông mạng trung bình tăng gấp đôi sau 12 tháng , trong khi băng thông máy chủ tăng gấp đôi sau 24 tháng . Xu hướng ảo hóa, điện toán đám mây và kết nối máy chủ với máy chủ đang sử dụng các lĩnh vực trung tâm dữ liệu hiện đại. Chính vì vậy, kiến trúc mô hình Switch cũng không ngừng thay đổi để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về tốc độ, độ ổn định và tính mở rộng.
Các nhà sản xuất đầu tiên đã giới thiệu nhiều mô hình mới hỗ trợ cổng 40G và 100G , giúp hệ thống vận hành mạnh mẽ hơn. Những cải tiến này đang từng bước thay thế cho kiến trúc mạng 3 tầng truyền thống vốn không phù hợp với yêu cầu băng thông lớn hiện nay.
Các mô hình Switch phổ biến
Switch là gì, các kiến trúc của nó ra sao? Các mô hình Switch hiện đại được thiết kế nhắm tới hiệu suất tối ưu, tăng khả năng kết nối và giảm thiểu tốc độ. Dưới đây là sáu kiến trúc Switch phổ biến nhất được ứng dụng trong hiện tại các dữ liệu trung tâm.
Kiến trúc 3 tầng truyền thống
Trong kiến trúc 3 tầng, cáp MPO 12/24 sợi quang và dây nhảy LC thường được sử dụng để kết nối giữa switch aggregation, switch core và switch access. Kết nối từ switch access tới server được thực hiện bằng cáp quang thông qua mô-đun SFP+ hay cáp đồng với dây nhảy RJ45. Các kết nối này phục vụ cho ứng dụng 10GbE.
Kiến trúc full mesh
Với kiến trúc full-mesh, tất cả các thiết bị switch được đều được kết nối chéo với nhau. Các thiết bị này thường không được sử dụng trong các khu vực thiết bị (EDA) và mô hình top-of-rack (TOR), kiến trúc full-mesh chỉ được ứng dụng chủ yếu trong mạng metropolitan hay các trung tâm dữ liệu mạng nhỏ.
Kiến trúc inter connected-mesh
Tương tự như kiến trúc full-mesh, kiến trúc interconnection-mesh có tính mở rộng cao hơn, giảm thiểu chi phí và là giải pháp rất tốt đối với các doanh nghiệp đang phát triển. Interconnection-mesh thường có từ 1 đến 3 switch interconnection (HDA hoặc EDA) và non-blocking ở mỗi nhóm.
Kiến trúc fat-tree
Kiến trúc fat-tree, hay có tên gọi khác là kiến trúc nhánh cây, là một trong những dạng kiến trúc được dùng để thay thế cho kiến trúc truyền thống. Kiến trúc dạng fat-tree thực hiện kết nối giữa các thiết bị switch trục (switch interconnection) và switch lá (switch accesss) để hỗ trợ hệ thống máy tính cluster hiệu suất cao. Để tạo mô hình mạng phẳng và dễ dàng mở rộng ở lớp 2, kiến trúc fat-tree sử dụng thêm cấu trúc non-blocking với độ trễ thấp. Kiểu trúc này thường được triển khai trong các trung tâm dữ liệu vừa hoặc lớn.
Trong hình minh họa, switch interconnection kết nối trực tiếp với switch access qua dây trunk MTP 12/24FO và module chuyển đổi (24 sợi quang) hoặc adapter MTP (12 sợi quang). Khác với mô hình dạng ba lớp truyền thống, kiến trúc fat-tree sử dụng ít switch aggregation và đường dự phòng để hỗ trợ 40GBase-SR giữa switch access và interconnection, nhờ đó giảm độ trễ và ít tiêu tốn điện năng một cách tối đa. Các kiến trúc full-mesh, interconnected-mesh, switch ảo và switch tập trung là những kiến trúc hỗ trợ cho tiêu chuẩn ANSI/TIA-942-A-1. Cũng như fat-tree, những kiến trúc switch mới này giúp giảm độ trễ tốt hơn và cung cấp băng thông tốc độ cao và tính ổn định tốt hơn hơn so với mô hình truyền thống, kể cả trên cổng non-blocking.
Kiến trúc virtal-switch
Kiến trúc virtual-switch xuất phát từ nguyên lý của kiến trúc dạng tập trung, dùng nhiều switch kết nối với nhau để tạo thành một switch ảo. Mỗi server được kết nối vào nhiều switch tạo ra đường dự phòng, tuy nhiên điều này đồng nghĩa với việc độ trễ của hệ thống cũng cao hơn. Nhược điểm của kiến trúc virtual-switch là không hỗ trợ khả năng mở rộng tốt dù giữa các switch ảo triển khai kiến trúc dạng fat-tree hay full-mesh.
Kiến trúc dạng tập trung
Trong kiến trúc tập trung, server được kết nối với tất cả Bộ chuyển mạch Switch giúp người dùng có thể dễ dàng điều khiển ở bất kì sever nào. Dù vậy, số lượng cổng hạn chế lại là nhược điểm có thể cản trở việc mở rộng kiến trúc này. Do vậy dạng kiến trúc tập trung chỉ được áp dụng chủ yếu trong các hệ thống sever nhỏ.
Kết luận
Nhìn chung, mô hình Switch hiện đại và đang thay đổi mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu của hạ tầng mạng thế hệ mới. Từ kiến trúc 3 tầng truyền thống đến fat-tree, full-mesh hay virtual-switch , mỗi mô hình đều mang lại ưu tiên riêng về hiệu suất và khả năng mở rộng.
Nếu bạn đang cần nâng cấp hệ thống mạng hoặc tư vấn thiết kế trung tâm dữ liệu, cách lắp đặt switch, hãy liên hệ Viễn Thông Xanh – đơn vị uy tín cung cấp giải pháp và thiết bị mạng chính hãng , giúp tối ưu hiệu suất, giảm chi phí và đảm bảo hệ thống vận hành ổn định lâu dài.
