Rede de Data Center: O que é, por que é importante e tipos

Não é mágico como os serviços de nuvem entregam dados e aplicativos críticos a qualquer momento e de qualquer lugar?

Não há nuvem sem um data center, uma instalação física dedicada que armazena, processa e dissemina dados e aplicativos para centralizar as operações de tecnologia da informação (TI) de uma organização. Ele garante a continuidade operacional ao armazenar ativos proprietários.

O design de data centers depende de múltiplos dispositivos físicos e baseados em rede, incluindo firewalls, sistemas de armazenamento, roteadores, switches e controladores de entrega de aplicativos. Soluções de rede de data center interconectam esses dispositivos e nós da infraestrutura do data center para facilitar a transmissão de dados. Sem elas, os dispositivos do data center não podem se comunicar entre si ou com redes externas.

Uma rede de data center (DCN) conecta as unidades de computação e armazenamento de um data center para alcançar desempenho ideal. Enquanto algumas empresas ainda usam redes de data center no local e servidores físicos, muitas estão migrando para ambientes nativos da nuvem.

Um data center deve conectar todos os dados que vivem em vários sites, data centers, nuvens públicas, nuvens privadas, nuvens híbridas e nuvens privadas virtuais. É aqui que entra a rede de data center. As redes modernas de data center usam virtualização de rede e segurança de pilha completa para garantir segurança robusta e gerenciamento centralizado.

Importância da rede de data center

A rede de data center é fundamental para criar uma infraestrutura de rede estável, confiável, escalável e segura. A DCN garante que a infraestrutura atenda às necessidades de comunicação de rede organizacional em evolução enquanto suporta computação em nuvem e virtualização. Além disso, as soluções de rede de data center empresarial melhoram com consistência operacional, automação e segurança – todos essenciais para entregar serviços de dados e aplicativos.

A rede de data center é crucial porque também:

• Centraliza recursos e mantém operações consistentes. As plataformas de rede de data center eliminam o esforço de conectar recursos através da nuvem, instalações no local e na borda (mais perto do destino dos dados). Essas soluções também garantem a aplicação consistente de políticas durante a integração de recursos. Além disso, você pode gerenciar tudo a partir de um único console.
• Automatiza o provisionamento de serviços de rede. As empresas de hoje precisam de velocidade e agilidade à medida que seus data centers automatizam tarefas, equilibram cargas de trabalho e programam redes. As ferramentas de rede de data center são mais eficientes do que administradores humanos ao lidar com essas tarefas e responder a mudanças dinâmicas de uso.
• Facilita a solução de problemas. Os sistemas de rede de data center ajudam as empresas a visualizar toda a rede e suas interconexões para solucionar problemas de rede.
• Melhora a segurança do data center. Como os data centers armazenam informações de alto valor e propriedade intelectual, eles são propensos a ataques cibernéticos. A rede de data center protege aplicativos e dados com controles de segurança integrados, incluindo capacidades de sistemas de detecção de intrusão (IDS), sistemas de prevenção de intrusão (IPS) e software de microsegmentação.

Como funciona a rede de data center?

As soluções de rede de data center suportam as demandas em mudança de usuários e aplicativos e automatizam tarefas de provisionamento de serviços de rede tradicionalmente manuais e propensas a erros. Elas criam um link digital entre dispositivos de data center e mantêm o ambiente de infraestrutura de TI organizacional seguro.

As plataformas DCN também gerenciam a desativação de aplicativos enquanto cumprem as políticas de desprovisionamento. Como resultado, as empresas podem facilmente evitar que políticas obsoletas afetem a conformidade, conectividade e segurança.

Infraestrutura de rede, servidor e armazenamento fornecem serviços de dados e gerenciam recursos de data center para soluções DCN. Por exemplo, a transição suave do tráfego de dados entre dispositivos no local, nuvens públicas ou centros de colocation só é possível com switches e roteadores. As ferramentas de rede de data center gerenciam todos os recursos de infraestrutura de data center para garantir que a entrega de serviços de dados atenda aos acordos de nível de serviço (SLAs). Essas soluções também ajudam as empresas a monitorar, diagnosticar e corrigir servidores e dispositivos de armazenamento ou rede.

Rede de campus vs. rede de data center vs. centro de operações de rede

Uma rede de campus suporta usuários e seus dispositivos. Uma rede de data center ajuda a infraestrutura de rede de uma empresa a processar dados para aplicativos e dispositivos. Um centro de operações de rede (NOC) torna possível para os gerentes de TI monitorar e controlar uma rede de comunicações.

Uma rede de campus ou rede de área de campus (CAN) conecta várias redes de área local (LANs) dentro de uma área geográfica limitada. Universidades, armazéns e escritórios corporativos usam CAN para compartilhamento fácil de arquivos, acesso à internet e transmissão de dados. Como os dados nunca deixam essas redes, os usuários experimentam menor latência e alta disponibilidade ao enviar e receber dados. As redes de campus também permitem que você controle os recursos de rede de forma eficiente.

Uma rede de data center interconecta servidores, firewalls e outros dispositivos físicos e virtuais para processar a troca de dados com latência ultra-baixa. Ao contrário das redes de campus, as redes de data center seguem uma política de enfileiramento sem perdas para evitar que os dispositivos travem.

Um centro de operações de rede (NOC) ou centro de gerenciamento de rede é um local centralizado que uma equipe de TI usa para monitorar a saúde e o desempenho da rede e prevenir interrupções ou falhas na rede. O NOC monitora a infraestrutura, firewalls, sistemas sem fio e dispositivos de rede para detectar e resolver problemas à medida que surgem.

Tipos de redes de data center

As redes de data center usam conexões físicas e sem fio para interconectar servidores, nós e outros dispositivos. Com base na arquitetura de data center em nuvem (como os data centers conectam servidores, switches e infraestrutura de cabeamento), o design de data center se enquadra em uma das três categorias: três camadas, árvore gorda e DCell.

1. Rede de data center de três camadas

Um design de rede de data center de três camadas é a arquitetura mais comum em data centers. Consiste em três camadas de switches de rede: central, agregação e acesso. A camada central possui capacidades avançadas de roteamento e permite que os data centers se conectem à internet. A camada de agregação ou distribuição gerencia uplinks da camada de acesso junto com firewalls e balanceamento de carga. A camada de acesso é o nível mais baixo no modelo de rede de três camadas. Ela contém switches tradicionais de topo de rack (TOR) que conectam nós clientes à rede e entregam pacotes de dados para dispositivos de usuário final.

Então, como funciona uma rede de três camadas?

Primeiro, um pacote chega à camada central e é roteado via switches de distribuição. A camada de distribuição então encaminha o pacote para a camada de acesso, que conecta os servidores. Os pacotes experimentam aumento de latência à medida que passam por três saltos físicos. Adicione o tráfego de servidor para servidor a isso, e o número de saltos aumenta ainda mais. As redes de três camadas são ideais para tráfego de norte para sul, mas sofrem com pacotes perdidos e sobrecargas de buffer durante o tráfego intra-data center.

As redes de data center de três camadas também introduziram a configuração do protocolo de árvore de expansão (STP) para evitar looping. O looping realmente acontece com frequência em uma topologia de rede quando a troca de dados ocorre em uma LAN com caminhos redundantes. A falha da árvore de expansão pode resultar em looping contínuo.

Os níveis superiores em uma arquitetura de três camadas usam equipamentos de rede de nível empresarial caros e que consomem muita energia. Esses níveis permanecem superlotados devido ao aumento das demandas de computação em nuvem. Como resultado, os designs de rede de data center de três camadas sofrem com tolerância a falhas, escalabilidade, largura de banda seccional e eficiência energética.

As redes de data center de árvore gorda abordam os problemas dos designs de rede de três camadas.

2. Rede de data center de árvore gorda

A topologia CIos é uma arquitetura de comutação em múltiplos estágios, não bloqueante, que minimiza os requisitos de número de portas em uma rede interconectada. As DCNs de árvore gorda a usam para resolver problemas de largura de banda de seção transversal e oversubscription das redes de três camadas. A topologia CIos permite que as redes de árvore gorda implantem switches de rede adicionais para acessar as camadas central e de agregação.

A principal diferença entre a topologia de árvore gorda e outras é que uma rede de árvore gorda apresenta um número igual de links que conectam um switch ao seu switch pai e switches de camada inferior. A topologia consiste em k pods, cada um com (k/2) servidores, switches de camada de acesso e switches de camada de agregação. Cada pod também inclui (k/2) switches centrais que se ligam a um switch de camada de agregação. O número máximo de pods em uma DCN de árvore gorda é igual ao número de portas em cada switch, o que causa problemas de escalabilidade.

Estruturas de rede baseadas em árvore provaram ser insuficientes para escalabilidade. Essas redes não conseguiam acompanhar o aumento do uso de largura de banda de rede de atividades de alta largura de banda e o algoritmo MapReduce, um modelo de programação que processa enormes quantidades de dados dividindo-os em pedaços gerenciáveis. Como resultado, a estrutura de rede DCell surgiu em 2008.

3. Rede de data center DCell

As DCNs baseadas em DCell usam estruturas DCell híbridas, tolerantes a falhas e escaláveis, centradas no servidor, para lidar com falhas de rack, servidor e link. O DCell conecta um servidor de data center a outros com sua estrutura recursiva. Essa interconexão entre servidores usando mini-switches evita gargalos de largura de banda de rede única. Ninguém precisa gastar mais em roteadores caros ou switches centrais.

O DCell 0 é o bloco de construção de uma arquitetura de rede DCell. Ele inclui n servidores e um switch de rede de commodities que se conecta ao servidor. Uma célula DCell 1 conecta muitos dos blocos DCell 0, a célula DCell 2 conecta blocos DCell 1, e assim por diante. Devido ao seu design escalável, um DCell de quatro níveis com seis servidores na célula 0 pode acomodar até 3,26 milhões de servidores.

O DCell também usa um algoritmo de roteamento de fluxo direcional (DFR) para distribuir uniformemente o tráfego entre links e servidores DCell. Como resultado, você pode minimizar o ponto único de falha que uma estrutura de árvore normal frequentemente experimenta.

Outras redes de data center bem conhecidas incluem Camcube, JellyFish, FiConn e BCube.

Gerenciamento de rede de data center

As redes de data center dependem de software de gerenciamento de infraestrutura de data center (DCIM) para gerenciamento eficiente de rede. O DCIM define diretrizes para gerenciar dispositivos de data center e infraestrutura associada. Além disso, você obtém visibilidade de 360° na configuração de rede do data center, componentes e dependências. Considere monitorar as seguintes áreas para um gerenciamento eficiente de DCN.

• Disponibilidade em tempo real revela quão eficientemente um data center responde às demandas de desempenho e conectividade. Alta disponibilidade significa que sua rede pode funcionar continuamente sem falhas. Use ferramentas de monitoramento de rede de data center para identificar e resolver problemas de rede antes que causem qualquer interrupção.
• Monitoramento de largura de banda usa análise de crescimento de aplicativos e padrões de uso para controlar o consumo de largura de banda. Os sistemas de rede de data center com capacidades de monitoramento de largura de banda analisam métricas de desempenho como descartes, perda de pacotes, velocidade de tráfego e erros para ajudar a planejar a capacidade. Como resultado, você pode prevenir congestionamento de tráfego e garantir desempenho superior da rede.
• Gerenciamento de configuração de rede previne que a configuração incorreta de ativos de data center cause interrupções ou perda de receita. O software de rede de data center com capacidades de gerenciamento de configuração de rede e ciclo de vida de dispositivos ajuda você a configurar rapidamente dispositivos e backups e atender aos requisitos de conformidade.

Benefícios da rede de data center

As soluções de rede de data center melhoram a escalabilidade e aceleram a entrega de serviços. Elas apresentam capacidades de identificação de causa raiz e análises integradas essenciais para conectar dispositivos de segurança, roteamento e comutação. Abaixo estão alguns benefícios que você pode perceber com a rede de data center.

• Simplicidade operacional. Arquiteturas de rede díspares com múltiplas ferramentas de comutação de hardware, sistemas operacionais e planos de licenciamento complicam as operações de TI para muitas organizações. Os sistemas de rede de data center dependem de arquitetura de microsserviços para garantir operação idêntica para todos os switches e em todos os domínios de rede empresarial.
• Entrega de serviço mais rápida. Tradicionalmente, os data centers usavam camadas de infraestrutura isoladas. Como resultado, as equipes de TI gastavam horas executando solicitações e tarefas de infraestrutura manualmente. As ferramentas de rede de data center facilitam operações de TI mais eficientes e tarefas de provisionamento de serviços em múltiplos ambientes de infraestrutura de rede.
• Solução de problemas fácil. As ferramentas de rede de data center também ajudam você a identificar problemas em redes físicas e virtuais. Essa facilidade de diagnóstico garante resolução mais rápida.

Melhores soluções de rede de data center

Escolher a solução de rede de data center certa é crítico para o fluxo de dados contínuo entre ativos de TI e data centers. Explore as principais ferramentas que ajudam a criar conexões estáveis entre ativos de infraestrutura.

Para ser incluído nesta categoria, o produto de software deve:

• Transferir dados entre dispositivos e ativos de data center.
• Conectar data centers com soluções de computação em nuvem.
• Permitir que os usuários gerenciem requisitos de rede.

*Abaixo estão as cinco principais soluções de rede de data center do Relatório Grid® de Outono de 2024 da G2. Algumas avaliações podem ser editadas para clareza.

VMware NSX conecta aplicativos em data centers, contêineres e ambientes multi-nuvem com virtualização de rede e segurança de pilha completa.

O que os usuários mais gostam:

“VMware NSX Data Center é a solução perfeita para todas as necessidades de rede em data centers que executam múltiplas tecnologias de nuvem. Sua compatibilidade com as principais tecnologias de nuvem o torna o melhor do mercado.”

- Revisão do VMware NSX, Siddhant R.

O que os usuários não gostam:

“Redundância e sua flexibilidade para escalar.”

- Revisão do VMware NSX, Ronald T.

2. ManageEngine OpManager

ManageEngine OpManager possui capacidades de monitoramento de rede essenciais para gerenciar redes, rastrear firewalls e analisar largura de banda.

O que os usuários mais gostam:

“Ajuda a identificar problemas de saúde de servidores ou sistemas na organização. Gostei mais do cálculo de limite e do monitor de rede nesta ferramenta. É fácil de implantar em sistemas.”

- Revisão do ManageEngine OpManager, Surekha K.

O que os usuários não gostam:

“ManageEngine OpManager é uma solução remendada. Os componentes não parecem funcionar uns com os outros e têm maneiras diferentes de fazer tarefas semelhantes, como adicionar credenciais. Isso tornou o cuidado e a alimentação da ferramenta mais trabalhosos do que qualquer trabalho que pudesse ter economizado.”

- Revisão do ManageEngine OpManager, Benjamin S.

3. Nvidia Virtual GPU

Embora Nvidia Virtual GPU não seja principalmente uma ferramenta de rede, desempenha um papel crucial na alocação e utilização de recursos dentro de uma rede de data center, influenciando padrões de tráfego, distribuição de carga de trabalho e desempenho geral da rede.

O que os usuários mais gostam:

“Antes, eu tinha que ter uma GPU dedicada por VM, o que desperdiçava espaço e recursos do sistema; agora, posso compartilhar GPU entre convidados. Isso permite que minha empresa economize dinheiro.”

- Revisão do Nvidia Virtual GPU, Gopi Y.

O que os usuários não gostam:

“Uma desvantagem potencial é a complexidade envolvida na configuração inicial e configuração, que pode exigir conhecimento especializado e planejamento cuidadoso para otimizar o desempenho para casos de uso específicos. Outra seria os custos de licenciamento.”

- Revisão do Nvidia Virtual GPU, Lokesh G.

4. Arista Networks

Arista Networks oferece soluções de rede em nuvem baseadas em dados para ajudar as empresas a construir designs de rede robustos e de alto desempenho que atendem a nuvens públicas, privadas e híbridas.

O que os usuários mais gostam:

“Estamos usando switches de rede Arista e solução sem fio. A melhor coisa sobre o produto é que eles têm implantação sem toque, é fácil de gerenciar e muito eficaz. Além disso, o suporte da Arista Networks é comparativamente bom.”

- Revisão do Arista Networks, Mayur S.

O que os usuários não gostam:

“Falhas de link poderiam ser minimizadas e o serviço poderia ser melhorado.”

- Revisão do Arista Networks, Mahendra M.

5. Cisco Application Centric Infrastructure (ACI)

Cisco Application Centric Infrastructure (ACI) transformou significativamente a rede de data center ao fornecer uma abordagem mais flexível, escalável e centrada em aplicativos. Ele aborda muitos dos desafios associados ao gerenciamento de rede tradicional, como complexidade, configuração manual e falta de otimização em nível de aplicativo, tornando-se uma escolha popular para organizações que buscam modernizar seus data centers.

O que os usuários mais gostam:

“Cisco ACI permite o provisionamento automatizado e orquestração de serviços de rede, reduzindo erros de configuração manual. Também é projetado para escalar eficientemente, permitindo que você expanda sua rede de data center conforme necessário sem grandes interrupções.”

- Revisão do Cisco Application Centric Infrastructure (ACI), Rafiq J.

O que os usuários não gostam:

“Uma desvantagem potencial do Cisco ACI pode ser sua complexidade inicial na configuração e configuração, que pode exigir expertise significativa. Além disso, os custos de licenciamento e a necessidade de hardware compatível podem ser fatores limitantes para algumas organizações. A manutenção contínua e as atualizações também podem representar desafios.”

- Revisão do Cisco Application Centric Infrastructure (ACI), Attilio V.

Mantenha seu sistema nervoso central calmo

Uma rede de data center atua como um sistema nervoso central, conectando a infraestrutura e os dispositivos do data center. Sua capacidade de facilitar a troca de informações sem interrupções é fundamental para processar e entregar informações críticas para os negócios. Escolher a ferramenta certa significa que seu data center é mais confiável, escalável e flexível.

Confira por que você deve considerar converter data centers que consomem energia em data centers verdes.

Este artigo foi publicado originalmente em 2023. Foi atualizado com novas informações.