FatTree胖樹拓撲結構

FatTree拓撲結構是由MIT的Fares等人在改進傳統樹形結構性能的基礎上提出的，屬於switch-only型拓撲。

整個拓撲網絡分爲三個層次：自上而下分別爲邊緣層（edge）、匯聚層（aggregate）和核心層（core），其中匯聚層交換機與邊緣層交換機構成一個pod，交換設備均採用商用交換設備。

圖1 常規樹形拓撲

圖2 二叉胖樹

圖3 四叉胖樹

圖3 六叉胖樹

FatTree構建拓撲規則如下：FatTree拓撲中包含的Pod數目爲 k$k$ ，每一個pod連接的sever數目爲(k/2)2$(k/2{)}^2$ ，每一個pod內的邊緣交換機及聚合交換機數量均爲k/2$k/2$ ，核心交換機數量爲(k/2)2$(k/2{)}^2$ ，網絡中每一個交換機的端口數量爲k$k$ ，網絡所能支持的服務器總數爲k3/4$k^3/4$ 。

FatTree結構採用水平擴展的方式，當拓撲中所包含的pod數目增加，交換機的端口數目增加時，FatTree拓撲能夠支持更多的服務器，滿足數據中心的擴展需求，如k=48$k=48$ 時，FatTree能夠支持的服務器數目爲27648。

FatTree結構通過在覈心層多條鏈路實現負載的及時處理，避免網絡熱點；通過在pod內合理分流，避免過載問題。

FatTree對分帶寬隨着網絡規模的擴展而增大，因此能夠爲數據中心提供高吞吐傳輸服務；不同pod之間的服務器間通信，源、目的節點之間具有多條並行路徑，因此網絡的容錯性能良好，一般不會出現單點故障；採用商用設備取代高性能交換設備，大幅度降低網絡設備開銷；網絡直徑小，能夠保證視頻、在線會與等服務對網絡實時性的要求；拓撲結構規則、對稱，利於網絡佈線及自動化配置、優化升級等。

Fat-Tree結構也存在一定的缺陷：Fat-Tree結構的擴展規模在理論上受限於核心交換機的端口數目，不利於數據中心的長期發展要求；對於Pod內部，Fat-Tree容錯性能差，對底層交換設備故障非常敏感，當底層交換設備故障時，難以保證服務質量；拓撲結構的特點決定了網絡不能很好的支持one-to-all及all-to-all網絡通信模式，不利於部署MapReduce、Dryad等現代高性能應用；網絡中交換機與服務器的比值較大，在一定程度上使得網絡設備成本依然很高，不利於企業的經濟發展。