架顶式 （ToR，Top of Rack） 是交换机到服务器连接的一种常见架构。根据 2015 年的一项调查结果，ToR 是托管数据中心和企业数据中心中使用最广泛的架构。从目前的趋势来看，ToR 的设计被越来越多的公司和企业采用。

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。

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数据中心的 Rack 相对于家用 Rack 会有一些不同的组件：

1. 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。

2. 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。

3. 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，

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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。

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3. Why ToR?

简单来说，ToR优点有：

1. Copper（线）“In Rack”。
2. 降低布线成本。
3. 模块化和灵活的“per Rack”架构。
4. 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。

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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。

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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。

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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。

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