Распределенные фабрики коммутации

Распределенные фабрики коммутации
Денис Сереченко | 10.09.2014
Современный центр обработки данных (ЦОД) — это своеобразный высоконасыщенный концентрат самых последних технологий и главный эпицентр ИТ-инноваций на предприятии. Новый стиль построения ИТ, новые точки приложения бюджетов и основные направления технологического развития компании — облачные вычисления, программно определяемые сервисы, виртуализация инфраструктуры, конвергенция, многоуровневая, многослойная безопасность, big data — реализуются прежде всего в ЦОДе как в средоточии максимального количества узлов и систем ИТ-инфраструктуры.

ЦОД можно сравнить с живым организмом, и если серверные фермы и системы хранения — это мозг дата-центра, силовые, климатические системы, системы безопасности представляют собой его скелет и мышцы, то сеть – это кровеносная и нервная системы ЦОД. Как и в живом организме, в ЦОДе важно все. Однако у дата-центра есть и основополагающие элементы, обусловливающие его существование и развитие. Так, сеть передачи данных является ключевым компонентом, изначальные ошибки в проектировании которой исправить впоследствии крайне сложно, а иногда без потерь и невозможно. Например, если вам не хватает вычислительной мощности, то подход scale-out позволяет решить проблему линейным масштабированием мощностей — вы просто добавляете серверы или место в системе хранения. Но такой способ часто непригоден для сети ЦОД. Здесь проблема решается не столь однозначно и часто возникает много вопросов: как нарастить емкость сети, чтобы не перегрузить ее ядро, как совместить добавленную емкость с существующей, без потери данных и производительности, как правильно нарастить само ядро и т. д. Чтобы этого избежать, необходимо правильно проектировать сеть ЦОД на начальном этапе, четко определяя потенциалы роста и ограничения каждого варианта. 

Правила. Технологии. Тенденции

Современная сеть ЦОД должна отвечать следующим основополагающим архитектурным принципам:
o быть простой и просто управляться 
o быть производительной и хорошо масштабироваться
o быть безопасной и надежной

Причем эти три непреложных правила современного сетевого строительства в ЦОДе (DCN, data center networking) тесно связаны между собой и практически невозможны друг без друга. Требования к таким сетям меняются настолько быстро, что технологии, архитектурные принципы и подходы реализации DCN, существовавшие десять лет назад, не позволяют обеспечивать нужных скоростей и параметров качества и надежности.

Основной тенденцией современного ИТ, которая в полной мере реализуется в ЦОДах, является виртуализация во всех ее проявлениях — это и облачные сервисы, и программно определяемая инфраструктура, и многое другое. Причем очевидно, что концепция «программно определяемое всё» не может быть реализована отдельно, без виртуализации сетевой части. Сегодня в области виртуализации сети ЦОД происходит стремительное развитие технологий. Здесь следует упомянуть непрерывное совершенствование нескольких параллельных стандартов L3 overlay сетей, виртуализацию серверной границы (стандарты ветки Ethernet Virtual Bridging, в частности, IEEE 802.1Qbg, VEPA) и сетевой фабрики с помощью технологий стэкирования (например, технология IRF), а также контекстов внутри самого сетевого оборудования по аналогии с виртуализацией серверов на базе платформы VMware ESX (например, технология MDC). Сюда же можно отнести и бурно развивающиеся технологии программно определяемых сетей (software-defined networks) — концепцию, позволяющую принципиально изменить архитектуру и принципы управления сетью. Все эти технологические направления служат конечной цели — повысить эффективность работы ИТ и сократить затраты, что особенно актуально в сегодняшних условиях финансового кризиса. 

Что нам стоит сеть построить

Нельзя объять необъятное, поэтому в данной статье сфокусируемся на основоволагающей, базовой части сети ЦОД — сетевой фабрике и технологиях ее построения и виртуализации. Как строили сети в ЦОД раньше и порой строят до сих пор, распространяться не буду, об этом много написано. Как уже упоминалось, с появлением технологий mac-in-mac маршрутизации — стандартов типа 802.1aq, TRILL, традиционные подходы к построению сетей в ЦОД делают их неоправданно дорогими и сложными. Поэтому ряд ведущих производителей, поставляющих решения для ЦОДов, в том числе и компания Hewlett-Packard, прилагают усилия, направленные на упрощение сетей, на построение сетей с меньшим количество уровней (и, соответственно, меньшим количество единиц оборудования), что существенно удешевляет совокупную стоимость владения решением. Но чтобы упростить сеть, компания-производитель должна располагать технологиями, позволяющими на уровне архитектуры строить простые, надежные, распределенные фабрики коммутации. 

Принцип построения распределенной фабрики коммутации базируется на простой и часто используемой идее унификации однообразных операций и их максимальной автоматизации. Если большая часть устройств в сети (коммутаторов) выполняет единообразные операции по продвижению трафика через порты, основываясь на общих правилах и протоколах, то почему бы не убрать в фон служебные процессы по управлению правилами передачи трафика и не предоставить администраторам сети единый виртуальный интерфейс ко всем устройствам сети сразу? Вместо того, чтобы настраивать каждое устройство отдельно и затем проводить «тонкий тюнинг» сети для обеспечения слаженной работы всех устройств и безошибочной передачи трафика, администратор сразу получает единую консоль управления, в которой все устройства представлены как один виртуальный коммутатор с большим количеством портов. 

Технология IRF позволяет объединить несколько распределенных устройств в одно виртуальное, самостоятельно координируя управление столь сложным конгломератом оборудования. При таком подходе исчезает необходимость в настройке и, главное, поддержании в работоспособном состоянии быстро меняющейся среды сложных протоколов арбитража (например, STP и его клонов). Восстановление после сбоев происходит автоматически, внутренними средствами IRF и сеть ЦОД логически представляет собой простую двухуровневую цепочку коммутаторов, как это показано на рис. 1. 
img
 
Рис. 1. Трансформация сети с IRF

В сравнении со стандартным подходом такая сеть будет:
• простой — в ней убран целый слой сложных протоколов взаимодействия между устройствами
• производительной и масштабируемой — для расширения сети достаточно просто добавить еще одно устройство в виртуальный коммутатор
• надежной — узлы резервируются на каждом уровне с временем сходимости сети при сбоях в пределах 50мс. 

К тому же, учитывая, что 80% денег сети находится в доступе (в случае ЦОД — ToR), за счет унификации и упрощения данного уровня подобный подход позволит существенно сэкономить бюджет на сеть. 

Теги: ЦОД, data center

Журнал IT-Manager    [ PDF ]    [ Подписка на журнал ]

Об авторе


Денис Сереченко

Денис Сереченко

Консультант HP Networking


ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Livejournal Liveinternet Mail.Ru


Другие материалы рубрики

Безусловно, обеспечение деятельности оператора электронного правительства целесообразно оставить на инсорсинге.

Мероприятия


22.06.2016 — 23.06.2016
Компания DISTREE объявила о том, что в 2016 году традиционные мероприятия для корпоративного и потребительского сегментов пройдут в новом раздельном формате. Растущая с каждым годом популярность мероприятий DISTREE и постоянно увеличивающееся число участников каналов B2B и B2C привели к логической реогранизации события.