数据中心网络架构之：ToR Switch- Top of Rack Switch
数据中心网络架构之：ToR Switch- Top of Rack Switch
数据中心网络架构中的ToR（Top of Rack）交换机是连接服务器的关键组件。本文将详细介绍ToR交换机的概念、作用及其在网络架构中的重要性，帮助读者理解这一数据中心基础设施的核心技术。
1. 什么是 Rack？
Top of Rack，那就是Rack最顶上那层喽，那么什么是Rack呢？
Rack 就是我们说的机架，数据中心机架就是一种物理的框架，用于容纳服务器、网络设备、电缆和其他数据中心计算设备。
数据中心的 Rack 相对于家用 Rack 会有一些不同的组件：
- Blanking Panels: 盲板（确实没用过中文描述，这个中文应该叫什么？）。用于封闭服务器机架的开口，以便于调节温度，同时也增加了美感。
- Cable Management Bars：电缆管理杆。可以使管理电缆和电线变得更加容易。这进一步有助于保护它们免受损坏，并使维护和维修更容易。
- Rails：导轨。当导轨安装到服务器机架中时，服务器可以轻松地滑入和滑出，以便在需要时提供方便的访问。这有助于使维护、维修和升级变得更加容易和快捷。
2. 什么是 ToR Switch?
一个数据中心会有大量的Server，这些会放在上面说的 Rack 中便于管理。如下图所示，
ToR，即 Top of Rack，而 ToR Switch 就是放在 Rack 顶部的那个 Network Switch。
ToR Switch 可能位于机架的顶部，但实际的物理位置不一定需要位于机架的顶部。它也可以位于机架的底部或中间。然而，在实际安装之后，工程师发现，由于更易于访问和更清晰的电缆管理，机架顶部更好。
3. Why ToR?
简单来说，ToR优点有：
- Copper（线）“In Rack”。
- 降低布线成本。
- 模块化和灵活的“per Rack”架构。
- 可实现更高的速度。
首先 ToR 架构设计中，每个Rack都能保证至少有一个 network switch 在Rack内部并且连到所有的Rack内的Server。
在现今的 leaf-spine 网络架构中，ToR 交换机是 Leaf Switch，它们连接到Spine Switch。例如，10G Server 通过 10G SFP+ DAC（直连铜缆）或 Cat6a/Cat7 Cable (电缆) 和 10GBASE-T transceiver (收发器) 连接到 10G ToR/Leaf Switch（它也有 40G 端口）。然后将 10G 交换机连接到 40G 主干交换机。
Leaf Switch 之间并不直连，Spine Switch 之间也不互联，Leaf Switch 和 Spine Switch 采用 full mesh方式链接。
ToR和leaf-spine的结合，解决了传统三层（access-aggregation-core）拓扑中存在的一些问题，如 top-tier Switch 中的“traffic jam流量拥堵”。在three-tier network topology（三层网络拓扑）中，数据流量都将采用从一组备用路径中选择的单个“最佳路径”，直到它变得拥塞，然后数据包被丢弃。
在 leaf-spine topology 中，为了防止选择任何一个上行链路路径，路径是随机选择的，以便流量负载在顶层交换机之间均匀分布。如果其中一个顶级交换机发生故障，它只会略微降低数据中心的性能。