© 1995-2021 Компания «Инфосистемы Джет»
Сети в облаках
Сетевые решения

Глубина и темпы проникновения ИТ в личную и корпоративную жизнь сейчас уже никого не удивляют. В наиболее развитых странах революцию в этой области можно считать состоявшейся: объемы данных в информационных системах вышли на экспоненциальный рост, который даже опережает темпы, предсказываемые законом Мура

05.10.2011

Посетителей: 136

Просмотров: 120

Время просмотра: 3.3 мин.

Глубина и темпы проникновения ИТ в личную и корпоративную жизнь сейчас уже никого не удивляют. В наиболее развитых странах революцию в этой области можно считать состоявшейся: объемы данных в информационных системах вышли на экспоненциальный рост, который даже опережает темпы, предсказываемые законом Мура. Уже не только люди и машины, уже сами данные порождают данные, которые нужно хранить и обрабатывать, причем со все возрастающей скоростью. Возникшая положительная обратная связь в объемах данных заставляет компании искать технические средства для обуздания информационных потоков с наибольшей эффективностью.

 

 

Если есть запрос, то рано или поздно появляется и ответ. Производители ИТ-продуктов активно подхватывают эти запросы, которые сулят дополнительные продажи и рост прибылей.

 

При этом изначально сложные и специализированные технологические решения все чаще применяются для решения конкретных насущных задач. Классический пример – возникновение технологии Fibre Channel (FC) – семейства протоколов для высокоскоростной передачи данных в системах хранения данных (СХД). Первоначально применявшаяся в сфере суперкомпьютеров технология получила широкое распространение и со временем стала стандартным способом подключения к СХД корпоративного уровня.

 

Не остаются в стороне и сети передачи данных: сетевые решения для Центров обработки данных (ЦОД) сейчас позиционируются как совершенно отдельные линейки продуктов и имеют ряд отличительных технологических особенностей.

Как мы дошли до жизни такой?

 

Два последних этапа эволюции подходов к созданию ИТ-инфраструктур для обработки и хранения данных (назовем ее для простоты инфраструктурой ЦОДов) стоит рассмотреть более подробно. Обозначим их как этап N-1 (предыдущий) и N (текущий).

 

Этап N-1. В формировании требований к инфраструктуре тон задают производители программного обеспечения: в том или ином объеме оно требуется любой компании в соответствии с потребностями бизнеса. При приобретении ПО выполняется расчет необходимой вычислительной мощности (sizing) и закупается оборудование. Как правило, именно то, которое протестировано с этим ПО и рекомендовано производителем. Далее этим оборудованием заполняются стойки в серверных помещениях. Когда стоек не хватает – строятся другие серверные, когда выясняется, что бизнес может пострадать от потери ЦОДа – строят резервный ЦОД, который заполняется все теми же серверами.

 

Не правда ли, очень привычная картина? Подход «каждой системе – свои отдельные серверы». В России ее можно наблюдать в ЦОДах подавляющего большинства компаний.

 

Понятно, что такой экстенсивный путь развития мог применяться ограниченное время. Основными факторами, которые вынудили компании искать другой подход, были, пожалуй, следующие:

 

  • высокие затраты на эксплуатацию множества относительно небольших ЦОДов;
  • высокое энергопотребление при весьма низкой средней утилизации процессоров и систем хранения каждой отдельной системы;
  • необходимость увеличения мобильности: организация ЦОДа даже в каждом удаленном офисе не эффективна, дорогостояща и при этом никак не решает проблему с надежным обеспечением сервисами, скажем, командированных сотрудников или сотрудников, работающих из удаленных локаций.

 

Соответственно, борьба за «дивный новый мир» пошла в следующих направлениях:

 

  • консолидация ЦОДов и сокращение используемых площадей;
  • увеличение надежности централизованной инфраструктуры (от нее стало очень многое зависеть!);
  • повышение утилизации оборудования, коэффициента его использования;
  • организация надежных, безопасных и высокопроизводительных стыков с сетями передачи данных (в том числе с сетью Интернет);
  • снижение затрат на обслуживание и эксплуатацию;
  • энергосбережение.

 

Стартовой точкой новой эры явилось понимание того, что ключевой фактор повышения эффективности использования оборудования – это виртуализация.

 

А виртуализировать, как выяснилось, можно практически все: серверы, системы хранения, доступа, телефонные сервисы. И даже сети.

 

Этап N. Первыми орга-низациями, которые от осознания перешли к конкретным действиям, стали стремительно развивающиеся Интернет-компании, ориентированные на немыслимые для эпохи N-1 темпы роста клиентской базы и связанные с этим требования к инфраструктуре, которая должна обеспечить обслуживание каждого первого запроса1. Не случайно, что до сих пор многие из этих компаний в качестве платформ используют собственные разработки и know-how, ведь на момент старта их проектов на рынке просто не было готовых решений под их нужды.

 

Затем появились первые поставщики облачных услуг, продуктами которых стали доступные для аренды виртуализованные серверы и ПО.

 

Третьей волной к виртуализации подошел корпоративный рынок, для которого к тому времени уже появились доступные и проверенные решения.


В результате уже сейчас можно привести ряд успешных примеров корпораций, сокративших число своих ЦОДов в 10 и более раз в результате проектов консолидации и добившихся внушительного сокращения затрат.

 

Из основных технологических результатов нового подхода к созданию ИТ-инфраструктуры можно выделить следующие:

 

  • увеличение доли использования mid-range и Blade-серверов в качестве основных «кирпичиков» вычислительной инфраструктуры (снижение доли High-End);
  • существенное увеличение утилизации серверов и сетевых соединений в ЦОДе;
  • появление и внедрение корпоративного и операторского прикладного ПО, работающего в условиях виртуализованных сред;
  • появление систем управления и оркестрации сервисов инфраструктуры, превращающих набор виртуализованных серверов в системы предоставления «облачных» услуг SaaS, IaaS, PaaS;
  • упрощение физической инфраструктуры ЦОДа с одновременным усложнением ее логической составляющей;
  • дальнейшая консолидация инфраструктуры и появление конвергентных решений (например, на базе FCoE);
  • интеграция сетевой инфраструктуры с гипервизорами и «облачными» системами управления на уровне EMS/NMS или отдельных устройств;
  • анонсы появления виртуализованных сетевых сервисов (virtual WAAS, virtual firewall, virtual load balancing и т. д.).

 

С учетом изложенной выше ретроспективы этапов эволюции архитектуры дата-центров становится понятным, что сетевых решений, доминировавших в ЦОДах эпохи N-1, будет явно недостаточно для современных дата-центров.

 

Рассмотрим подробнее, что представляют собой современные сетевые решения для дата-центров.

 

Облако в сети

 

Что же такого экстраординарного могут ожидать заказчики от сетевых продуктов для дата-центров?

 

Ответ проще всего представить в виде таблицы 1.

 

Табл. 1. Особенности сетевых продуктов для современных ЦОДов

ПоказательЧем обусловлен/почему требуется
Высокая плотность портов 10 Gigabit Ethernet на уровне доступа с оптимизацией стоимости подключения серверов. Анонсы устройств, поддерживающих 40 и 100 Гбит/с подключения.Современные мощные виртуализированные серверы требуют более высокой производительности сети, чем предоставляет 1 Гбит/с (стандарт 1000Base&T). Применение технологий конвергенции сетей ЛВС и СХД требует 10 Гбит/с подключений серверов.
Полностью отказоустойчивое решение без применения протоколов типа STP и минимальным временем прерывания сервиса при изменении топологии.Современные дата&центры должны функционировать и обслуживать клиентов без сбоев и прерывания сервиса даже в течение нескольких секунд. Прерывание сервиса крайне нежелательно и в случае проведения плановых процедур обслуживания.
Концепция Ethernet&фабрики или Unified Fabric – передача различных видов данных с соблюдением приоритетов по множественным, одновременно работающим маршрутам в «плоском» lossless L2 Ethernet& сегменте3.Повышение эффективности использования резервированной инфраструктуры: в фабрике, в отличие от Ethernet, нет заблокированных резервных соединений. Возможность передавать различные виды трафика с разделением по приоритетам. Создание lossless&среды за счет эффективного управления перегрузками в сети требуется для передачи конвергентного (FCoE) трафика.
Масштабируемость сети от десятков до сотен и тысяч портов 10G без принципиального изменения архитектуры, возможность добавлять оборудование в сегмент ЛВС без остановки работы дата&центра.Рост нагрузки на дата&центр может быть весьма существенным, в то же время сложно прогнозируемым на этапе строительства ЦОДа. Изначально слишком большая инфраструктура в первое время будет не выгодна в эксплуатации (будет просто «греть» воздух в ЦОДе).
Стандартная инфраструктура, поддерживающая порты как 10, так
и 1 Гбит/c.
Сохранение инвестиций и возможность подключения устаревших серверов.
Виртуализация сетевого уровня доступа, интеграция с гипервизорами VM и средствами виртуализации вычислительных мощностей. Коммутаторы для виртуальных машин.Эффективная поддержка миграции виртуализированных серверов и приложений, согласованного функционирования всей «облачной» инфраструктуры.
Сеть, состоящая из крупных «плоских» L2 Ethernet& сегментов на уровне доступа, с возможностью наращивать число соединений между коммутаторами (сокращать переподписку в сети).Обеспечение простоты миграции виртуальных машин внутри ЦОДа.
Поддержка конвергенции ЛВС и СХД (FCoE&решения).Унификация подключения серверов в ЛВС и СХД, экономия на инженерной инфраструктуре ЦОДа (сокращение объемов СКС, занимаемого места в стойках, электропитания) и стоимости активного оборудования (сокращение совокупного числа коммутаторов ЛВС и СХД).
Стандартные 2/4/8 Гбит/с FC&интерфейсы для стыковки конвергентной сети с существующими SAN&фабриками.Сохранение инвестиций в существующую инфраструктуру и преемственность
с традиционными решениями.
Средства автоматической настройки и интеграции с существующей сетью при добавлении новых коммутаторов.Необходимость упрощения базовых операций администрирования, снижения роли возможных ошибок персонала. В конечном счете, необходимо для бесперебойной работы сети ЦОДа в любых условиях, включая проведение процедуры добавления новых сетевых устройств.

Поддержка стандартных протоколов для интеграции с «классическими» сетями Ethernet и сетевым оборудованием предыдущих поколений.

Сохранение инвестиций в существующую инфраструктуру и преемственность с традиционными решениями.

 

Как видно из таблицы, заявлен целый комплекс инновационного функционала, делающего сетевые продукты уникальными и востребованными для построения современных высокоэффективных «облачных» дата-центров.

 

И не только «облачных»: на базе таких решений можно строить и качественно новые ЦОДы для традиционных сервисов. Просто соотношение цена/возможности будет несколько хуже, ведь многие уникальные свойства продуктов будут не востребованы.

 

В конечном счете, все усилия направлены на то, чтобы повысить конкурентоспособность и финансовые показатели дата-центров, предоставляющих «облачные» сервисы своим конечным пользователям, позволить проводить модернизацию без остановки сервиса, внедрять оптимальные по соотношению цена/возможности мультивендорные решения, максимально сохранив и задействовав при этом то оборудование, которое уже эксплуатируется.

 

Исходя из вышесказанного, неизбежно появляются два вопроса:

 

  • Вопрос инженера: чем же обеспечиваются перечисленные инновационные возможности? Кто поставляет такие решения?
  • Вопрос CIO: как лучше всего поступить сейчас, когда по-старому строить ЦОД уже не хочется, а по-новому еще пока очень непривычно и немного страшновато? На эти темы поговорим отдельно.

 

Внутри облачной сети

 

Прежде всего, заглянем «внутрь» сетевых инноваций и разберем ключевые технологии, обеспечивающие этим продуктам уникальные качества.

 

Надежность сети

Достижение заявленных показателей функционирования сети ЦОДа (см. таблицу на стр. 12) невозможно без существенной модернизации существующего набора протоколов, используемых в сети передачи данных, прежде всего – протокола Ethernet.

 

Разработанный около 30 лет назад протокол Ethernet2 подвергался различным улучшениям на протяжении всего этого времени, но главному в своей природе не изменил – он не гарантирует надежной доставки данных. Сеть может «терять» передаваемые пакеты при возникновении перегрузок (congestions) на отдельных участках. Гарантию доставки данных обеспечивают протоколы следующих уровней сетевой модели (в частности, протокол TCP). Но для функционирования ЦОДа, где важна минимальная задержка и предполагается эффективная работа протоколов сетей хранения данных, необходима гарантия доставки пакетов на канальном уровне, т.е. на уровне Ethernet.

 

Для решения этой задачи применяют новую среду передачи данных, называемую Data Center Bridging (DCB). Основным отличием среды DCB от классического Ethernet является механизм Flow Control с расширенными возможностями, служащий для гарантированной доставки различных видов трафика.

 

Работу этого механизма обеспечивают следующие протоколы:

 

  • Priority-based Flow Control (PFC, 802.1Qbb). В среде DCB передача трафика осуществляется с использованием до восьми виртуальных каналов. PFC позволяет динамически контролировать передачу данных между двумя соседними устройствами, запуская или останавливая трафик на канале, который испытывает перегрузку (в конце статьи приведены основные используемые термины);
  • Enhanced Transmission Selection (ETS, 802.1Qaz). Отвечает за выделение полосы пропускания для виртуальных каналов DCB, что позволяет разделить общую полосу пропускания на части для каждого типа трафика;
  • Data Center Bridging Exchange (DCBX). DCBX позволяет двум сторонам обмениваться PFC и ETS атрибутами, а также служебной информацией протокола FCoE.
    Взамен протоколов семейства xSTP в сетях дата-центров для обеспечения отказоустойчивости за счет резервирования соединений применяются решения на базе стандарта Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL), разработанного институтом IETF. TRILL использует механизм инкапсуляции для всех типов входящего трафика, попадающего в сеть, что позволяет:
  • передавать трафик по всем эквивалентным путям одновременно в режиме балансировки по маршрутам c одинаковыми метриками (ECMP4);
  • обеспечивать коммутацию трафика FCoE в режиме multihop;
  • обеспечивать практически моментальную переконфигурацию сети по сравнению со случаем использования классических протоколов, применяемых для обеспечения отказоустойчивости (семейство протоколов хSTP – RSTP, MSTP, PVSTP, PVST+).

 

Масштабируемость

Для легкой масштабируемости уровня доступа сети и организации эффективного по стоимости подключения серверов чаще всего применяется двухуровневая топология доступ–агрегация на базе фиксированных устройств с универсальными портами 1/10G формата SFP/SFP+.

 

Такую топологию в литературе называют fat tree или clos topology5 (см. рис. 1). Она обеспечивает фиксированную задержку при передаче данных между устройствами, подключенными к разным коммутаторам, и множество маршрутов с одинаковым количеством промежуточных устройств (метрикой). Топология позволяет достаточно просто изменять коэффициент переподписки в сети и создавать сеть с десятками коммутаторов доступа и сотнями портов для подключения серверов.

 

Другой возможный, но очень специфический вариант топологии сети дата-центра – так называемая полносвязная топология, или full mesh (см. рис. 2). Основным достоинством такой топологии является возможность достижения минимального времени задержки при передаче пакетов, т. к. максимальное число промежуточных узлов в такой сети доступа – два (в топологии fat tree – 3 узла). Эту топологию можно применять в том случае, если сегмент сети относительно невелик (4–6 коммутаторов), и требуется минимизация такого параметра, как время задержки прохождения фрейма.

 

Вместе с тем такая сеть плохо масштабируется как в части увеличения количества коммутаторов в сегменте, так и с точки зрения необходимости устранения переподписки: количество соединений, требуемых для соединения самих коммутаторов между собой, может оказаться слишком большим.

 

Сеть с такой топологией будет иметь небольшую емкость и, вместе с тем, достаточно высокую стоимость. Поэтому ее можно рассматривать скорее в качестве теоретической возможности для реализации специфических требований, чем как рекомендацию по построению сети.

 

Топология fat tree с проблемами роста справляется значительно эффективнее, поэтому именно она чаще всего и рекомендуется в качестве целевой при построении сети современного ЦОДа.
Архитектура fat tree также не совсем свободна от недостатков. Для достижения уровня переподписки 1:1 (необходимого в некоторых редких случаях) нужно предусмотреть одинаковое количество интерфейсов коммутатора для подключения серверов и самого коммутатора к уровню агрегации.

 

К счастью, эволюция физических интерфейсов Ethernet на 10 Гбит/c не закончилась. Уже сейчас в коммутаторах некоторых производителей появляются 40G и 100G интерфейсы. С учетом их наличия гипотетическая6 архитектура сети ЦОДа будущего может выглядеть так, как это продемонстрировано на рис. 3.

 

Следует отметить, что объемы данных в современном ЦОДе могут быть достаточно велики, но совсем не обязательно драматичны. Поэтому прежде чем планировать приобретение дорогостоящего оборудования с 40/100G интерфейсами, необходимо просчитать необходимость подобных затрат: может оказаться, что возможностей 10G интерфейсов будет достаточно.

 

ris1

Рис. 1. Пример архитектуры сети ЦОДа на базе топологии типа «доступ–агрегация»

 

ris2
Рис. 2. Пример архитектуры сети ЦОДа на базе топологии типа full mesh

 

Конвергенция

Современная сеть дата-центра позволяет передавать традиционный сетевой трафик данных и трафик протокола СХД Fibre Channel через один и тот же канал 10 Гбит/с, которым сервер подключен к сети.

 

Для передачи трафик FC инкапсулируется в Ethernet-фреймы большого размера (используется отдельный FCoE ethertype) и передаются от сервера через коммутатор и далее по сети к устройству хранения данных. Протокол, обеспечивающий конвергенцию, – FCoE (Fibre Channel Over Ethernet), разработан комитетом T11 института IETF, который разрабатывал все стандарты Fibre Channel.

 

Современные устройства, поддерживающие конвергенцию7, могут передавать FCoE трафик через цепочку коммутаторов (функционал FCoE multihopping), что позволяет эффективно организовать сеть дата-центра с минимальными требованиями к количеству портов в FC-сегменте, вплоть до полного отсутствия FC-сегмента: уже сейчас коммерчески доступны СХД с 10G FCoE интерфейсами8, которые могут подключаться непосредственно в конвергентные порты.

 

Также существуют модели коммутаторов, которые позволяют стыковать конвергентную Ethernet-сеть с существующим FC-сегментом и обеспечивать полноценное включение конвергентных устройств в FC-фабрику. Такие устройства имеют на борту Fibre Channel интерфейсы формата SFP.

 

Варианты архитектуры конвергентной сети, построенной на коммутаторах, поддерживающих FCoE multihopping, представлены на рис. 4. Конвергентная сеть состыкована с СХД через пару отдельных конвергентных коммутаторов с портами Fibre Channel, выполняющих функции шлюза между сетями. Такая архитектура предоставляет наибольшую гибкость при использовании сетевых Fibre Channel хранилищ в облачных ЦОДах, т.к. позволяет относительно дешево обеспечить быстрый доступ к СХД и ЛВС для каждого сервера в «облаке». Это делает «облачную» вычислительную инфраструктуру более универсальной.

 

ris3
Рис. 3. Гипотетическая архитектура ЦОДа будущего с применением высокоскоростных 40/100G интерфейсов на уровне агрегации и ядра

Василий Солдатов

системный инженер компании Brocade

Комментарий

 

Основная идея развития новых конвергентных ЦОДов состоит в создании единой сетевой инфраструктуры для различного типа трафика, приложений и сервисов заказчиков.
В настоящий момент основные вопросы воплощения этой идеи в жизнь практически решены. Однако совсем недавно перед разработчиками стояли непростые задачи. Сложность состояла в том, что существующие протоколы отказоустойчивости сети Ethernet – xSTP не подходили для конвергентных ЦОДов. Кроме того, реализация функционала multihop для FCoE трафика в Ethernet (DCB) среде требовала от каждого промежуточного коммутатора Ethernet подробной обработки кадров FCoE. Это влияло на стоимость создания конвергентных коммутаторов и ставило вопрос о целесообразности дальнейшего воплощения такого функционала. Компания Brocade успешно решила данные вопросы с помощью стандартного протокола TRILL. Использование ЦОДа нового поколения позволит заказчику повысить отказоустойчивость на сетевом уровне и, самое главное, исключить задержку, связанную со сходимостью сети для различенного типа трафика. Такие основные сервисы конвергентных ЦОДов, как передача FCoE и трафика виртуальных машин на большие расстояния, в настоящих реализациях ограничены рамками одного ЦОДа. Ближайшие несколько лет разработчики будут двигаться в сторону увеличения общего допустимого расстояния между коммутаторами, работающими в среде DCB, в этом случае заказчик получит полноценное распределенное ”облако”, реализующее какие-либо сервисы независимо от местонахождения потребителя такого сервиса

Управление

В этой области традиционно нет сложившихся стандартов, производители предлагают свои собственные, как правило, несовместимые решения.

 

Для эффективного управления набором фиксированных коммутаторов, из которых состоит сеть современного дата-центра, могут применяться технологии логического шасси или Fabric Extenders9. В случае логического шасси управление набором устройств осуществляется как одним большим виртуальным коммутатором, и администратор настраивает всю сеть путем подключения к одному IP-адресу. При использовании Fabric Extenders все настройки выполняются на головном устройстве, к которому подключаются экстендеры.

 

Классическая технология стекирования, как правило, не используется: выход из строя мастера стека приводит к передаче управления другому коммутатору и пересчету топологии, что влечет за собой достаточно продолжительную (до десятков секунд) неработоспособность всех устройств в стеке. Такое поведение сети при единичном отказе очень нежелательно в дата-центре, поэтому применяются другие технологии, в частности, распространение на каждое устройство информации обо всей топологии сети и существующих маршрутах. Такой подход позволяет исключить потерю времени на переконфигурацию сети ввиду отсутствия выделенного мастер-устройства.

 

Экономика

Экономический аспект применения современных решений обеспечивается следующими их характеристиками:

 

  • возможность стандартного дешевого подключения серверов к 10G портам коммутаторов с помощью медных кабелей типа Twinax или оптических Active Optic Cable (до 10 раз дешевле, чем с использованием SFP+ оптических модулей);
  • возможность лицензирования количества активированных портов на коммутаторах. Вы можете купить минимальное количество портов, а затем увеличить это число покупкой лицензии без замены оборудования;
  • отдельное лицензирование функционала, в частности, FCoE, обычно приобрета-
    ется отдельной лицензией;
  • сокращение количества портов СКС, необходимых для инсталляции в дата-центре. Соответственно, снижаются требования к размерам кроссов, освобождается дорогостоящее место в дата-центре;
  • снижение энергопотребления за счет сокращения числа активных сетевых устройств;
  • снижение затрат на эксплуатацию единой конвергентной сети в отличие от эксплуатации двух отдельных сетей ЛВС и СХД.

 

Отрицательным моментом в экономике таких решений является необходимость приобретения 10GbE конвергентных сетевых адаптеров (CNA), стоимость которых может быть достаточно высока.

 

ris4
Рис. 4. Архитектура конвергентной сети с поддержкой FCoE

 

Виртуализация сетевого доступа и интеграция с вычислительной инфраструктурой

 

Решения для виртуализации сетевого доступа в настоящее время мало стандартизированы, как и любая задача, в которой используются разные системы,
да еще и разных производителей.

 

Между тем, набор задач и проблем здесь достаточно велик:

 

  • необходимость изменения параметров (VLAN, QOS, ACL и т. д.) сетевого порта при миграции виртуальной машины с одного физического сервера на другой;
  • разгрузка CPU виртуализованного сервера, который, помимо прочего, вынужден решать задачи обмена сетевым трафиком между виртуальными машинами как внутри системы виртуализации, так и с внешним миром;
  • наблюдение, аудит и фильтрация трафика виртуальных машин, который не выходит за пределы физического сервера, например, с помощью решений IPS или firewall.

 

Предлагаемый производителями спектр решений включает:

 

  • специализированные сетевые адаптеры для виртуализированных сред (поддержка SR-IOV10 или других методов виртуализации ресурсов, VMOP11 , VEB12 , VEPA13);
  • распределенные виртуальные коммутаторы, интегрированные со средой виртуализации (Cisco Nexus 1000V);
  • расширение архитектуры Cisco Fabric Extender до уровня виртуальной машины (технология VM-FEX) на базе пре-стандартной реализации протокола IEEE 802.1Qbh (VNTag);
  • интеграция со средой виртуализации для определения миграции виртуальных машин и применения соответствующих настроек на физических портах;
  • применение профилей для портов доступа коммутаторов на базе MAC-адресов виртуальных машин (Brocade AMPP).

 

Список этот далеко не полон и будет пополняться в ходе усовершенствования данного класса решений, которые сейчас находятся в самом начале своего развития.

Александр Скороходов

системный инженер-консультант компании Cisco Systems

Комментарий

 

Требования к сети современного ЦОДа качественно отличаются от традиционных подходов в этой области, по сути, повторявших принципы построения обычных ЛВС. Эффективная поддержка 10G и готовность к 40/100G, конвергентный транспорт, сетевая поддержка виртуализации, сокращение числа уровней управления в сети, избавление от зависимости от Spanning Tree – все эти качества формируют облик сети ЦОДа нового поколения. Успех на рынке коммутаторов семейства Cisco Nexus, реализующих данные возможности, подтверждает, что такие подходы востребованы заказчиками как в мире, так и в России

Поставщики решений

Наиболее полные и функциональные решения для сетей дата-центров в настоящее время предлагают компании Cisco и Brocade.

 

О каком-либо лидерстве в этой области говорить на данный момент пока рано: количество внедрений относительно невелико, обе компании вкладываются и развивают решения, которые еще должны пройти большой путь, доработку и адаптацию, чтобы реализовать заложенный в них потенциал.

 

Заказчики в облаках

 

Вопрос «что делать?» – последний и самый важный. Как же сейчас поступить заказчику, который хочет построить новый ЦОД? Какое решение выбрать?

 

Окончательный ответ может дать только подробный технико-экономический анализ различных вариантов создания ЦОДа, но есть ряд рекомендаций, которые можно дать в любом случае:

 

  1. Прежде всего: строить сеть ЦОДа на устаревшем оборудовании и прежних принципах – весьма спорное вложение денег, особенно если ЦОД строится на перспективу, и в него планируется закупать новое серверное оборудование, а не перевозить устаревшие машины из другого ЦОДа.
  2. Определитесь, какие именно сервисы вам обязательно необходимы, а какие – во вторую очередь. Рассматривайте и сравнивайте предложения ведущих производителей через призму именно ваших потребностей.
  3. Хорошим вариантом будет создание сети на базе новых решений, без внедрения отдельных сервисов, которые на данном этапе вызывают вопросы. Например, сеть будет отлично справляться со своими обязанностями коммутации Ethernet и без конвергенции: функционал FCoE открывается дополнительной лицензией, и на первом этапе ее можно не покупать. Добавить этот функционал вместе с лицензией можно будет впоследствии.
  4. Продумайте схему эксплуатации нового ЦОДа. Внедрение конвергентных решений может стать причиной конфликта в организации, в которой различные люди эксплуатируют отдельные сети передачи данных и СХД.
  5. Определитесь с типом и конфигурацией серверов – Rack- или Blade-серверы.
    В зависимости от этого у вас в сети может появиться еще один архитектурный уровень – коммутаторы Blade-серверов, которые могут быть совсем другого производителя и не поддерживать необходимые функции.
  6. Обратитесь за помощью к интегратору. Компания «Инфосистемы Джет» предлагает вам ознакомиться с современными конвергентными решениями на демо-стенде, развернутом в нашей лаборатории.

 

В качестве эпилога: прояснение ландшафта и разгон облаков

 

Несмотря на высокое функциональное наполнение и инновационный задел новых сетевых решений, они находятся в начале своего пути к заказчику.

 

Прежде всего, их потребителями будут компании, которые создают частные, или приватные «облачные» инфраструктуры для своих нужд или для предоставления сервисов своим клиентам, крупные корпоративные заказчики и операторы связи.

 

Учитывая существующие прогнозы развития «облачных» инфраструктур, в перспективе собственные ЦОДы будут
содержать в основном крупные компании, которые могут себе позволить вкладывать средства в их строительство и эксплуатацию.

 

Соответственно, рынок ЦОДостроения для небольших и средних компаний может существенно сократиться, а фокус предложения сетевых решений для ЦОДов сконцентрируется на «облачных» провайдерах и крупном бизнесе.

 

Если вернуться к началу статьи, можно найти тезис, что упрощение физической инфраструктуры в ЦОДе сопровождается ростом логической сложности создаваемых систем.

 

Это означает, что работа по созданию и поддержке подобных решений для системных интеграторов, таких, как «Инфосистемы Джет», всегда найдется.

Основные понятия

Протоколы хSTP (Spanning Tree Protocol). Семейство из нескольких протоколов, использующих алгоритмы сходящегося дерева для устранения избыточных соединений в сети путем их выявления и отключения. На базе стандартного STP было разработано несколько более совершенных протоколов (RSTP, MSTP, PVSTP, PVST+), часть из которых являются проприетарными (не могут использоваться всеми компаниями-производителями оборудования). Основной недостаток – относительно большое время сходимости при любом изменении топологии. Во время перестроения топологии сеть перестает пересылать данные, что может являться причиной кратковременных сбоев. Эти свойства объясняют тенденцию отказа от использования данных протоколов, особенно в ЦОДах.

 

DCB (Data Center Bridging) – набор протоколов, обеспечивающих новое качестве Ethernet-среде, – возможность устранять перегрузки в сети и управлять передачей трафика. В основе DCB лежат три основных протокола – Priority-based Flow Control (PFC, 802.1Qbb), Enhanced Transmission Selection (ETS, 802.1Qaz), Data Center Bridging Exchange

 

(DCBX). Использование в сети механизмов DCB является одним из обязательных условий при внедрении конвергентных решений, базирующихся на протоколе FCoE.

 

ECMP (Equal Cost Multipathing) – принцип равномерного распределения сетевой нагрузки по различным маршрутам с одинаковой метрикой (стоимостью маршрута). В качестве метрики применительно к технологиям дата-центров чаще всего выступает количество промежуточных устройств при передаче трафика по возможному маршруту.

 

Fabric Extender – выносная линейная карта коммутаторов семейства Cisco Nexus. Представляет собой интерфейсный модуль, не имеющий собственного процессора и присоединяемый к основному устройству одним и более каналами с использованием оптических 10G соединений. Не может функционировать без связи с основным устройством, в качестве которого могут выступать коммутаторы семейства Nexus 5000/5500/7000.

 

FCoE (Fibre Channel over Ethernet) – метод передачи трафика сети хранения данных Fibre Channel по сети Ethernet. Описан в стандарте INCITS T11 FC-BB-5. Реализация требует внедрения ряда инноваций в сети Ethernet (см. DCB).

 

SFP/SFP+ (Small Form Factor) – название компактного формата сменных модулей, обеспечивающих передачу данных между сетевыми устройствами с использованием различной среды. Модуль SFP позволяет передавать данные со скоростью 1 Гбит/с, а SFP+ – со скоростью 10 Гбит/с. Конструктивно форматы не отличаются, что позволяет выпускать коммутаторы, поддерживающие оба формата на одних и тех же портах. SFP+ – наиболее часто используемый формат оптического модуля при построении сетей ЦОДов.

 

SR-IOV (Single Root I/O Virtualization) – технология, позволяющая эффективно распределять и предоставлять виртуальным машинам доступ к устройствам, работающим по шине PCI, т.е., по сути, – технология виртуализации для отдельных устройств, например, для сетевого адаптера. Позволяет предоставлять доступ к ресурсам на самом низком уровне – адресного пространства, DMA, прерываниям.

 

TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links) – решение, позволяющее обеспечить передачу трафика по множественным маршрутам в сети Ethernet с многосвязной топологией, используя технологии link-state протокола маршрутизации и механизм инкапсуляции трафика. Разрабатывается в качестве стандарта рабочей группой IETF.

 

VEB (Virtual Ethernet Bridge) – технология, позволяющая вынести задачу по обработке трафика виртуальных машин из гипервизора в аппаратный сетевой адаптер, поддерживающий VEB. Ее использование снимает нагрузку на процессор сервера по обработке сетевого трафика виртуальных машин.

VEPA (Virtual Ethernet Port Aggregation) – технология, позволяющая вынести задачу по обработке трафика виртуальных машин из гипервизора в аппаратный сетевой коммутатор, поддерживающий VEPA. Ее использование снимает нагрузку на процессор сервера по обработке сетевого трафика виртуальных машин, отличие VEPA от VEB в том, что трафик обрабатывается на коммутаторе, а не внутри сетевого адаптера. Разрабатывается HP и Cisco в форме объединения стандартов IEEE 802.1Qbg (Edge Virtual Bridging) и IEEE 802.1Qbh (Bridge Port Extension).

 

VM-FEX (Virtual Machine Fabric Extender) – технология, позволяющая расширить концепцию использования Fabric Extender до уровня виртуальных машин. Использование VM-FEX позволяет назначить каждой виртуальной машине выделенный виртуальный интерфейс физического коммутатора, при этом трафик различных виртуальных машин будет ходить по одному и тому же физическому каналу, разделенный на логическом уровне. Применение VM-FEX делает ненужным использование виртуального коммутатора (VMWare vSwitch или Cisco Nexus 1000V). Управление виртуальным интерфейсом осуществляется путем настройки конфигурации физического коммутатора.

 

VMOP (Virtual Machine Optimized Port) – технология оптимизации обработки сетевого трафика в виртуализованной среде за счет использования ресурсов сетевого адаптера. Снижает нагрузку на процессор сервера, повышает производительность за счет применения аппаратной классификации и сортировки L2 Ethernet фреймов по признакам MAC/VLAN.

 

WAAS (Wide Area Application Services) – набор технологий, разработанных для оптимизации производительности приложений, использующий протокол TCP в глобальных распределенных сетях передачи данных. Комбинирует средства WAN-оптимизации, оптимизации TCP транспорта (например, High Speed TCP), дедупликации данных (Data Redundancy Elimination – DRE) и ускорения работы специфических протоколов верхнего уровня. Термин используется корпорацией Cisco и относится только к решениям, предлагаемым этой компанией.

Уведомления об обновлении тем – в вашей почте

Современный SSD — расходный материал

Иногда приходится сталкиваться с тем, что к крутящимся жестким дискам (HDD) относятся как к расходному материалу. Отчасти это верно, так как механический износ со временем приводит к их поломке. Но само перемагничивание диска при записи данных может происходить нескончаемое число раз.

Оптимизация использования WAN-каналов

В настоящее время на российском рынке присутствует довольно широкий спектр оборудования, попадающий под определение «оптимизаторы WAN-трафика». В данной статье обсуждаются вопросы о назначении данного оборудования, принципах его работы, особенностях внедрения в сети и ожидаемой эффективности применения.

Виртуальные ленточные библиотеки. Мифы и реальность

Современные системы хранения данных (СХД) обеспечивают исключительно высокий уровень надежности хранения благодаря отказоустойчивой архитектуре оборудования, включающей в себя дублирование компонентов, поддержку механизмов RAID и т.д., а также за счет применения средств создания копий данных, моментальных снимков (snapshot) и репликации.

Аудит готовности ИТ- инфраструктуры к внедрению частного «облака»

«Облако» – это способ предоставления ИТ-услуг пользователям. Оно не является конкретной технологией или набором ПО, не привязано к аппаратной платформе. Особенность «облачных» вычислений состоит в определенных пользовательских качествах.

Чистый интернет: генеральная уборка

Количество информации, которую мы потребляем через интернет, увеличивается с каждым днем. Электронная почта на работе и дома, социальные сети, инстант-мессенджеры, skype и другие средства коммуникации - благодаря им мы постоянно на связи.

Практика применения решений HDS

Мы тесно сотрудничаем со многими производителями систем хранения данных, что позволяет объективно оценивать качество дисковых массивов разных вендоров.

Замещать нельзя оставить. Часть 1

Долгое время ИТ-сфера в России развивалась без активного участия государства, инвестиции поступали только из частного капитала.

Обзор решений Anti-APT: от слов к делу

Современные вредоносы zero-day легко обходят традиционную защиту, поэтому появился новый класс решений Anti-APT

Виртуальная реальность для реальных клиентов

Сегодня реальность все больше нуждается в своем виртуальном отражении

Спасибо!
Вы подписались на обновления наших статей
Предложить
авторский материал





    Спасибо!
    Вы подписались на обновления наших статей
    Подписаться
    на тему







      Спасибо!
      Вы подписались на обновления наших статей
      Оформить
      подписку на журнал







        Спасибо!
        Вы подписались на обновления наших статей
        Оформить
        подписку на новости







          Спасибо!
          Вы подписались на обновления наших статей
          Задать вопрос
          редактору








            Оставить заявку

            Мы всегда рады ответить на любые Ваши вопросы

            * Обязательные поля для заполнения

            Спасибо!

            Благодарим за обращение. Ваша заявка принята

            Наш специалист свяжется с Вами в течение рабочего дня