Name: NVIDIA Networking: Các yếu tố cần xem xét trong thiết kế trung tâm dữ liệu (NVIDIA Networking: Data Center Design Considerations)
Uploaded: 2025-10-13T23:58:10.000Z
Duration: 17 min 59 s
Description: Thousands of YouTube videos with English-Chinese subtitles! Now you can learn to understand native speakers, expand your vocabulary, and improve your pronunciation...

Welcome to the Data Center Design Considerations course.

Chào mừng bạn đến với khóa học Thiết kế Trung tâm Dữ liệu.

The purpose of this unit is to equip you with the basic knowledge to understand the main data center requirements and how they can be fulfilled.

Mục đích của bài học này là trang bị cho bạn kiến thức cơ bản để hiểu các yêu cầu chính của trung tâm dữ liệu và cách chúng có thể được đáp ứng.

We'll start with defining what is a network topology and what are the considerations when choosing the right topology for one's needs.

Chúng ta sẽ bắt đầu bằng việc định nghĩa cấu trúc liên kết mạng là gì và những cân nhắc khi chọn cấu trúc liên kết phù hợp với nhu cầu của mỗi người.

Then we'll present two design the hierarchical network design that is considered the traditional design and the leaf spine used in modern data centers.

Sau đó, chúng ta sẽ trình bày hai thiết kế, thiết kế mạng phân cấp được coi là thiết kế truyền thống và lá-xương sống được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu hiện đại.

Later, we'll compare layer two versus Layer three designs and understand how their behavior and protocols impact network performance.

Sau đó, chúng ta sẽ so sánh thiết kế lớp hai với thiết kế lớp ba và hiểu cách hành vi và các giao thức của chúng ảnh hưởng đến hiệu suất mạng.

Let's start with an overview of general data center design considerations.

Hãy bắt đầu với tổng quan về các cân nhắc thiết kế trung tâm dữ liệu nói chung.

A data center is a facility used to house computer systems and associated components such as compute, network and storage systems.

Trung tâm dữ liệu là một cơ sở được sử dụng để chứa các hệ thống máy tính và các thành phần liên quan như tính toán, mạng và hệ thống lưu trữ.

A data center can be the size of a small server room to a few buildings.

Một trung tâm dữ liệu có thể có kích thước từ một phòng máy chủ nhỏ đến vài tòa nhà.

Geographically distributed, the data center is a critical business asset where companies run their workloads.

Phân tán địa lý, trung tâm dữ liệu là một tài sản kinh doanh quan trọng nơi các công ty vận hành khối lượng công việc của họ.

The modern data center has evolved from a facility containing an on premises infrastructure to one that connects on premises systems with cloud infrastructures where networks, applications and workloads are virtualized in multiple private and public clouds.

Trung tâm dữ liệu hiện đại đã phát triển từ một cơ sở chứa cơ sở hạ tầng tại chỗ thành một cơ sở kết nối các hệ thống tại chỗ với cơ sở hạ tầng đám mây, nơi mạng, ứng dụng và khối lượng công việc được ảo hóa trong nhiều đám mây riêng và đám mây công cộng.

Data centers require scalability, resiliency and security.

Trung tâm dữ liệu yêu cầu khả năng mở rộng, khả năng phục hồi và bảo mật.

The modern data center is also becoming more technologically advanced to provide better efficiency.

Trung tâm dữ liệu hiện đại cũng ngày càng tiên tiến hơn về công nghệ để mang lại hiệu quả tốt hơn.

Data center design is the process of planning all of a data center's essential computational and non computational parameters.

Thiết kế trung tâm dữ liệu là quá trình lập kế hoạch tất cả các tham số tính toán và phi tính toán thiết yếu của trung tâm dữ liệu.

Some are listed number and type of required servers, network layout, power, cooling and ventilation systems, physical data center security, disaster recovery and business continuity planning.

Một số được liệt kê là số lượng và loại máy chủ cần thiết, cấu trúc liên kết mạng, hệ thống điện, làm mát và thông gió, bảo mật vật lý trung tâm dữ liệu, kế hoạch phục hồi sau thảm họa và kế hoạch kinh doanh liên tục.

Modern data center design will incorporate many different aspects that will make it easy to manage and more efficient.

Thiết kế trung tâm dữ liệu hiện đại sẽ kết hợp nhiều khía cạnh khác nhau để dễ dàng quản lý và hiệu quả hơn.

We won't cover in this unit all data center design aspects, but we will focus on networking considerations.

Chúng ta sẽ không đề cập trong phần này tất cả các khía cạnh thiết kế trung tâm dữ liệu, nhưng chúng ta sẽ tập trung vào các cân nhắc về mạng.

One important design aspect is the network layout or topology.

Một khía cạnh thiết kế quan trọng là bố cục mạng hoặc cấu trúc liên kết mạng.

A network topology is the schematic arrangement of elements such as links and nodes, which ultimately constitutes the structure of the network.

Cấu trúc liên kết mạng là cách sắp xếp sơ đồ của các yếu tố như liên kết và nút, cuối cùng tạo nên cấu trúc của mạng.

It describes not just how devices on the network are connected, but

Nó mô tả không chỉ cách các thiết bị trên mạng được kết nối, mà

also how data moves from one node to another.

còn cách dữ liệu di chuyển từ nút này sang nút khác.

The following are key considerations when choosing a network.

Sau đây là những cân nhắc chính khi chọn một mạng.

Availability Enterprises that run critical applications need maximum availability of their network resources.

Tính sẵn sàng Các doanh nghiệp chạy các ứng dụng quan trọng cần tính sẵn sàng tối đa cho tài nguyên mạng của họ.

High availability features must be considered throughout the network.

Các tính năng có tính sẵn sàng cao phải được xem xét trong toàn bộ mạng.

Hardware and software, network protocols, as well as environmental and power features all contribute to the overall availability of the network.

Phần cứng và phần mềm, các giao thức mạng, cũng như các tính năng về môi trường và nguồn điện đều đóng góp vào tính sẵn sàng tổng thể của mạng.

Reliability in many of the industries, even brief downtime and delays are unacceptable.

Độ tin cậy Trong nhiều ngành, ngay cả thời gian ngừng hoạt động và chậm trễ ngắn cũng không thể chấp nhận được.

For this reason, network reliability is a fundamental consideration.

Vì lý do này, độ tin cậy của mạng là một cân nhắc cơ bản.

Performance the topology of a network is key to determining its performance.

Hiệu suất Cấu trúc liên kết mạng là chìa khóa để xác định hiệu suất của nó.

Choosing the right topology can increase performance while making it easier to locate faults, troubleshoot errors, and

Chọn đúng cấu trúc liên kết có thể tăng hiệu suất đồng thời giúp dễ dàng xác định lỗi, khắc phục sự cố và

more effectively allocate resources across the network.

phân bổ tài nguyên hiệu quả hơn trên toàn mạng.

Future Growth if the network is expected to grow in size in the mid to long term.

Tăng trưởng trong tương lai Nếu mạng dự kiến sẽ tăng quy mô trong trung và dài hạn.

Choose a network topology that's easy to add new nodes without negatively affecting performance or the user experience.

Chọn một cấu trúc liên kết mạng dễ dàng thêm các nút mới mà không ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất hoặc trải nghiệm người dùng.

You can choose a topology that is perfectly suited to your needs, but it may not be affordable.

Bạn có thể chọn một cấu trúc liên kết phù hợp với nhu cầu của mình, nhưng nó có thể không có giá cả phải chăng.

There will probably be a lower priced alternative that's nearly as effective.

Có lẽ sẽ có một giải pháp thay thế giá thấp hơn nhưng hiệu quả gần như tương đương.

The hierarchical design separates a network into distinct layers where each layer has its role in the network.

Thiết kế phân cấp tách mạng thành các lớp riêng biệt, mỗi lớp có vai trò trong mạng.

This hierarchical network design is most effective for north south traffic patterns where a majority of the data goes in and out of the data center, such as client server applications.

Thiết kế mạng phân cấp này hiệu quả nhất cho các mẫu lưu lượng bắc nam, nơi phần lớn dữ liệu đi vào và ra khỏi trung tâm dữ liệu, chẳng hạn như các ứng dụng máy khách máy chủ.

The model scales somewhat well because of its modularity, but

Mô hình có khả năng mở rộng khá tốt nhờ tính mô-đun, nhưng

may be subject to bottlenecks if uplinks between layers are oversubscribed.

có thể gặp phải tình trạng tắc nghẽn nếu các đường kết nối giữa các lớp bị quá tải.

Cloud computing, virtualization, Big data and related trends have come together to transform data centers.

Điện toán đám mây, ảo hóa, Big data và các xu hướng liên quan đã cùng nhau thay đổi các trung tâm dữ liệu.

Modern data center environments are becoming much more dependent on east west traffic as more data moves between servers and storage nodes in order to meet end user demands.

Môi trường trung tâm dữ liệu hiện đại ngày càng phụ thuộc nhiều hơn vào lưu lượng đông tây khi nhiều dữ liệu di chuyển giữa các máy chủ và các nút lưu trữ để đáp ứng nhu cầu của người dùng cuối.

The network design needs to serve the modern data center's increasing demand for server to server communication, scalability and resiliency in the past few years, many data centers have transitioned to a leaf spine design to overcome the limitations of the hierarchical design.

Thiết kế mạng cần phục vụ nhu cầu ngày càng tăng của trung tâm dữ liệu hiện đại về giao tiếp máy chủ với máy chủ, khả năng mở rộng và khả năng phục hồi. Trong vài năm qua, nhiều trung tâm dữ liệu đã chuyển sang thiết kế lá-xương sống để khắc phục những hạ

A leaf spine architecture is a two layer full mesh topology composed of a leaf layer and a spine layer.

Kiến trúc lá-xương sống là một cấu trúc liên kết mạng dạng lưới toàn phần hai lớp bao gồm lớp lá và lớp xương sống.

The spine switches connect the leaf switches with one another, whereas the leaf switches connect servers to the network.

Các switch xương sống kết nối các switch lá với nhau, trong khi các switch lá kết nối máy chủ với mạng.

For that reason, the leaf switches are also referred to as the top of the rack switches or TORs.

Vì lý do đó, các switch lá còn được gọi là switch đỉnh tủ rack hay TOR.

Every leaf switch is connected to every spine switch, and obviously vice versa.

Mọi switch lá đều được kết nối với mọi switch xương sống và ngược lại.

The leaf spine architecture has many advantages, as listed here.

Kiến trúc lá-xương sống có nhiều ưu điểm, như được liệt kê ở đây.

If the network reaches a certain scale, a third level of switches should be considered.

Nếu mạng đạt đến một quy mô nhất định, nên xem xét thêm một cấp độ switch thứ ba.

In this case, the upmost level, called the superspine or core, is used to interconnect the spine switches.

Trong trường hợp này, cấp độ cao nhất, gọi là superspine hoặc core, được sử dụng để kết nối các switch xương sống.

Nhưng các quy tắc tương tự vẫn được áp dụng.

Now that we know that the leaf spine design is the best choice for modern data centers, let's see whether the network should be configured to operate at Layer two or Layer three.

Bây giờ chúng ta đã biết thiết kế lá-xương sống là lựa chọn tốt nhất cho các trung tâm dữ liệu hiện đại, hãy xem liệu mạng có nên được cấu hình để hoạt động ở lớp hai hay lớp ba hay không.

Chúng ta sẽ bắt đầu với lớp hai.

In a Layer two network, networking devices are configured for switching, meaning they make Layer two forwarding decisions.

Trong một mạng lớp hai, các thiết bị mạng được cấu hình để chuyển mạch, nghĩa là chúng đưa ra các quyết định chuyển tiếp lớp hai.

They build and maintain a Mac address table that maps Mac addresses to exit ports.

Chúng xây dựng và duy trì bảng địa chỉ MAC ánh xạ địa chỉ MAC tới các cổng thoát.

The switches process ethernet frames and forward them based on the destination Mac address that is matched against the Mac address.

Các switch xử lý các khung ethernet và chuyển tiếp chúng dựa trên địa chỉ MAC đích được khớp với bảng địa chỉ MAC.

Table Overall, a layer 2 network does not scale well and provides lower bandwidth and performance than a Layer three network.

Nhìn chung, mạng lớp hai không có khả năng mở rộng tốt và cung cấp băng thông cũng như hiệu suất thấp hơn mạng lớp ba.

Also, it's harder to achieve redundancy and multipath support.

Ngoài ra, việc đạt được khả năng dự phòng và hỗ trợ đa đường dẫn khó khăn hơn.

We'll explore the reasons for that in the following slides.

Chúng ta sẽ tìm hiểu lý do cho điều đó trong các slide tiếp theo.

Let's focus on redundancy and multipath support A redundant network design allows for network availability by duplicating elements such as switches or links, so that if an element fails, critical applications are not disrupted.

Hãy tập trung vào khả năng dự phòng và hỗ trợ đa đường dẫn. Thiết kế mạng dự phòng cho phép mạng hoạt động liên tục bằng cách nhân đôi các thành phần như switch hoặc liên kết, do đó nếu một thành phần bị lỗi, các ứng dụng quan trọng sẽ không bị gián đoạn.

Redundancy attempts to eliminate any single point of failure in the network.

Khả năng dự phòng cố gắng loại bỏ bất kỳ điểm lỗi đơn lẻ nào trong mạng.

In this example, each leaf switch has a link to each of the spine switches so that there are two available paths for the host to communicate.

Trong ví dụ này, mỗi switch lá có một liên kết đến mỗi switch xương sống, do đó có hai đường dẫn khả dụng để máy chủ giao tiếp.

Let's assume that when host A communicates with host C, the path is via Spine 1.

Giả sử khi máy chủ A giao tiếp với máy chủ C, đường dẫn sẽ đi qua Xương sống 1.

But what happens if the link between Leaf 1 and Spine 1 fails?

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu liên kết giữa Lá 1 và Xương sống 1 bị lỗi?

There is another available path via Spine 2 that can now be used for traffic forwarding.

Sẽ có một đường dẫn khả dụng khác qua Xương sống 2 có thể được sử dụng để chuyển tiếp lưu lượng truy cập.

This is the idea of a redundant network design.

Đây là ý tưởng của thiết kế mạng dự phòng.

There is an active path and a backup path.

Sẽ có một đường dẫn đang hoạt động và một đường dẫn dự phòng.

If the active path fails, the backup path takes over.

Nếu đường dẫn đang hoạt động bị lỗi, đường dẫn dự phòng sẽ tiếp quản.

But if there are two available paths, why not use them both at the same time?

Nhưng nếu có hai đường dẫn khả dụng, tại sao không sử dụng cả hai cùng lúc?

This will allow for load balancing the traffic, hence providing twice the bandwidth and better resource utilization.

Điều này sẽ cho phép cân bằng tải lưu lượng truy cập, do đó cung cấp băng thông gấp đôi và sử dụng tài nguyên tốt hơn.

This is the advantage of multipath support.

Đây là ưu điểm của hỗ trợ đa đường dẫn.

Multipath is a strategy where traffic forwarding to a single destination can occur over multiple paths.

Đa đường dẫn là một chiến lược mà việc chuyển tiếp lưu lượng truy cập đến một đích duy nhất có thể xảy ra qua nhiều đường dẫn.

It can substantially increase bandwidth by load balancing traffic over multiple paths.

Nó có thể tăng đáng kể băng thông bằng cách cân bằng tải lưu lượng truy cập qua nhiều đường dẫn.

However, it may be difficult to deploy it, especially in a layer 2 network.

Tuy nhiên, việc triển khai nó có thể gặp khó khăn, đặc biệt là trong mạng lớp hai.

Hãy cùng xem xét lý do tại sao lại như vậy.

We already know that a redundant network design Requires additional redundant layer 2 links to provide a backup path in case of a link or switch failure.

Chúng ta đã biết rằng thiết kế mạng dự phòng yêu cầu thêm các liên kết lớp hai dự phòng để cung cấp đường dẫn sao lưu trong trường hợp xảy ra lỗi liên kết hoặc lỗi chuyển mạch.

Those redundant links allow multiple paths between a pair of nodes.

Các liên kết dự phòng đó cho phép có nhiều đường dẫn giữa một cặp nút.

Well, that sounds terrific, because that's exactly what we're trying to achieve.

Chà, nghe thật tuyệt vời, vì đó chính xác là những gì chúng ta đang cố gắng đạt được.

But because of the behavior of layer two networks, this creates a layer two loop that eventually results in traffic denial.

Nhưng do hành vi của mạng lớp hai, điều này tạo ra một vòng lặp lớp hai cuối cùng dẫn đến việc từ chối lưu lượng truy cập.

You probably recall from the previous unit how broadcast frames are handled by the switches.

Bạn có lẽ còn nhớ từ bài trước về cách các khung quảng bá được xử lý bởi các bộ chuyển mạch.

Chúng được quảng bá trong mạng.

The broadcast frames circulate endlessly in the network, consuming all available bandwidth.

Các khung quảng bá cứ luẩn quẩn mãi trong mạng, tiêu tốn hết băng thông có sẵn.

This phenomenon is called a broadcast storm and it must be avoided.

Hiện tượng này gọi là bão quảng bá và cần phải tránh.

Otherwise bandwidth is unavailable for normal network traffic.

Nếu không băng thông sẽ không còn cho lưu lượng mạng thông thường.

So the simple conclusion is that a redundant layer 2 network design causes broadcast storms.

Vậy kết luận đơn giản là thiết kế mạng lớp hai có dự phòng sẽ gây ra bão quảng bá.

Does that mean we can't have a redundant layer two network?

Điều đó có nghĩa là chúng ta không thể có mạng lớp hai có dự phòng sao?

We can and should have a redundant physical design.

Chúng ta có thể và nên có thiết kế vật lý dự phòng.

But logically there can only be one active path at a time between any pair of end nodes.

Nhưng về mặt logic, chỉ có thể có một đường dẫn hoạt động tại một thời điểm giữa bất kỳ cặp nút cuối nào.

We'll now present the protocol that provides this capability.

Bây giờ chúng ta sẽ giới thiệu giao thức cung cấp khả năng này.

Spanning Tree Protocol, or stp, ensures a loop free logical topology for Ethernet networks.

Giao thức Spanning Tree, hay STP, đảm bảo cấu trúc liên kết logic không có vòng lặp cho mạng Ethernet.

It allows a network design that includes redundant links and provides automatic backup paths if an active link fails.

Nó cho phép thiết kế mạng bao gồm các liên kết dự phòng và cung cấp các đường dẫn sao lưu tự động nếu một liên kết đang hoạt động bị lỗi.

STP achieves that by identifying redundant links and putting the redundant ports in blocking state.

STP đạt được điều đó bằng cách xác định các liên kết dư thừa và đặt các cổng dư thừa ở trạng thái chặn.

Then, when a topology change occurs, SDP reacts and moves block ports to forwarding state.

Sau đó, khi có sự thay đổi cấu trúc liên kết, SDP phản ứng và chuyển các cổng bị chặn sang trạng thái chuyển tiếp.

It is important to mention that the convergence time of SDP is between 30 to 50 seconds, during which data traffic is not served.

Điều quan trọng cần đề cập là thời gian hội tụ của SDP từ 30 đến 50 giây, trong thời gian đó lưu lượng dữ liệu không được phục vụ.

Maybe this convergence time was acceptable in the 1980s when STP was initially developed, but

Có lẽ thời gian hội tụ này có thể chấp nhận được vào những năm 1980 khi STP ban đầu được phát triển, nhưng

no modern data center can tolerate such a long convergence time.

không có trung tâm dữ liệu hiện đại nào có thể chấp nhận thời gian hội tụ dài như vậy.

Rapid Spanning Tree Protocol, or RSTP was introduced in the 1990s to provide rapid recovery after a topology change.

Giao thức Rapid Spanning Tree, hay RSTP, được giới thiệu vào những năm 1990 để cung cấp khả năng phục hồi nhanh chóng sau khi thay đổi cấu trúc liên kết.

There are different enhancements to support faster convergence, and we won't discuss the details here.

Có những cải tiến khác nhau để hỗ trợ hội tụ nhanh hơn, và chúng ta sẽ không thảo luận chi tiết ở đây.

In general, RSTP allows the switches to almost immediately react to a topology change and start negotiating port states.

Nói chung, RSTP cho phép các switch phản ứng gần như ngay lập tức với sự thay đổi cấu trúc liên kết và bắt đầu đàm phán trạng thái cổng.

In addition, RSTP provides alternate ports that immediately move to forwarding state if a port becomes unavailable.

Ngoài ra, RSTP cung cấp các cổng thay thế ngay lập tức chuyển sang trạng thái chuyển tiếp nếu một cổng không khả dụng.