След като разгледахме съвременните решения на Huawei Enterprise, представени през 2020 г., преминаваме към по-конкретни и детайлни разкази за отделни идеи и продукти, които могат да послужат като основа за цифровата трансформация както на големи предприятия, така и на държавни структури. Днес ще говорим за концепциите и технологиите, на базата на които Huawei предлага изграждането на ЦОД.
В ерата на „свързания свят“ задачите по съхранение и обработка на данни изискват нови подходи на всички етапи от жизнения цикъл на ЦОД. Те трябва да станат едновременно по-прости и по-„умни“, за да се справят с наложената им роля на централни елементи в инфраструктурата на световната цифрова икономика.
През 2018 г. човечеството е съхранявало 33 зетабайта информация, но до 2025 година общият обем трябва да нарасне повече от пет пъти. Тридесетгодишният опит в разработката на ИКТ инфраструктури позволи на Huawei да се подготви добре за нарастващото „цунами от данни“ и да предложи на своите партньори и клиенти концепция за интелигентен ЦОД, включваща всички етапи от неговото изграждане, експлоатация и техническо обслужване. Елементите на тази концепция са обединени под общото име HiDC.
Цифровизирай това
В мрежата циркулира нов анекдот: кой най-много ускори цифровата трансформация на вашата компания — CEO, CTO, борд на директорите? Пандемията от коронавирус! Само който не е мързелив, не провежда уебинари, не пише статии, не разказва как и какво да се прави. Но всичко това са реактивни действия. Някои се подготвяха предварително.
Не поради хвалебствени подбуди — по обективни причини ще приведем нашата компания като пример, в която цифровата трансформация беше мащабно инициирана преди няколко години. В момента практически всички служители можем да преведем да работят от вкъщи без загуба на ефективност. Показателна е историята за болницата, построена в града Ухан за десет дни. Там цифровата трансформация се прояви в това, че всички ИТ системи бяха разгрънати за три дни. Така че цифровата трансформация не е за „кога“ и „защо“, а за „как“.
Архитектурен подход вместо импровизирано развитие
Какви са основните проблеми, пред които сме изправени, когато започнем да изграждаме система? Досега всички наши клиенти работят в режим на комбиниране на бизнес задачи с приложения и ИТ решения. Достатъчно сложно е да се получи обща представа за функционирането на такъв комплекс, ако е създаден просто чрез добавяне на различни блокове. А за да изградим система като единен организъм, преди всичко е необходим архитектурен подход. Точно този подход реализирахме в идеологията на нашето решение HiDC.
Максимум стойност и минимум разходи
Цялата структура на HiDC — това са два основни слоя. Първият представлява това, което сте свикнали да виждате при Huawei — класическата инфраструктура. Елементите на втория слой най-лесно могат да бъдат обединени под термина „интелигентни данни“.
Защо е нужно? В наши дни много компании натрупват огромни обеми информация, често разпокъсана или достъпна чрез различни „правила“. Взимете например обикновените бази данни. Попитайте вашите администратори на БД колко свързани са тези бази помежду си и как да се използват данните от тях в BI системи за вземане на бизнес решения. Учудващото е, че често БД са много слабо свързани помежду си и функционират като отделни „острови“. Затова най-напред помислихме за архитектурни подходи, които биха могли да премахнат този проблем.
Принципи за проектиране на архитектурата HiDC
Нека разгледаме основните принципи на проектиране на HiDC. Това ще бъде полезно предимно не на специалисти от определена област, а на архитектите на решения, които могат да обхванат цялата панорама.
Най-разпространените са блокът на конвергентните мрежи и блокът за управление на данни. И точно тук възниква понятието, за което архитекти на решения рядко се замислят — управлението на жизнения цикъл на данните. От класическите бази данни то е преминало в много други системи, включително облачни и гранични (edge) изчисления.
Броят на гранични изчисления нараства. Най-наочен пример за тяхното приложение е автомобил с автопилот, който е желателно да се управлява от една платформа. Освен това, налице е тенденция към „зелени“ технологии — по-енергоефективни, нанасящи минимален вреда на околната среда. И двете могат да бъдат постигнати чрез преминаване към интелигентни ресурси (за тях по-долу).
Чудесно е, когато сме в състояние да използваме всичките шест блока на структурата HiDC. Вярно е, че често клиентите работят в вече създадената среда. Обаче използването само на един блок от схемата по-горе може да даде резултати. А ако добавим втори, трети и т.н., ще започне да се проявява синергетичният ефект. Само комбинацията от мрежа и разпределена система за съхранение на данни ще доведе до по-висока производителност и по-ниски забавяния. Блочният подход позволява да се развиваме не хаотично, както често се случва в индустрията, а с комплексен архитектурен подход. А откритостта на самите блокове предоставя свобода в избора на оптимално решение.
Време на конвергентни мрежи
В последно време на световните и руските пазари все по-усилено промотираме концепцията за конвергентни мрежи. Вече днес нашите клиенти използват конвергентни решения на RoCEv2 (RDMA over Converged Ethernet v2) за изграждане на разпределени софтуерно определяеми системи за съхранение на данни. Основното предимство на този подход е в неговата откритост и липсата на необходимост от създаване на неопределен брой разкъсани мрежи.
Защо не се правеше така по-рано? Да припомним, че стандартът Ethernet беше разработен през 1969 година. През половин век в него се натрупаха много проблеми, но в Huawei научихме да ги решаваме. Сега благодарение на редица допълнителни действия можем да използваме Ethernet за критично важни приложения, решения с висока натовареност и т.н.
От DCN към DCI
Следващият важен тренд е синергичният ефект от внедряването на DCI (Data Center Interconnect). В Русия, за разлика от Китай, подобно нещо може да се срещне само при операторите на връзки. Когато клиентите разглеждат мрежови решения за ЦОД, обикновено не обръщат достатъчно внимание на дълбоката интеграция на оптичните мрежи и класическите IP-решения в пределите на една точка на присъствие. Те използват познатите решения, които работят на IP слоя, което им е достатъчно.
За какво тогава е нужно DCI? Представете си, че администраторът на DWDM-узла и администраторът на мрежата действат независимо. В определен момент повреда, която възникне при който и да е от тях, може сериозно да намали вашата отказоустойчивост. А ако използваме принципа на синергията, IP маршрутизацията се осъществява с оглед на това, което се случва в оптичната мрежа. Използването на такава интелигентна услуга значително увеличава броя на деветките в нивото на достъпност на цялата система.
Още едно сериозно предимство на нашето DCI е голямият резерв на производителност. Сумирайки възможностите на диапазоните C и L, може да се получат около 220 ламбди. Такъв резерв едва ли ще бъде бързо изчерпан дори от голям корпоративен клиент, като се има предвид, че нашето текущо решение позволява предаване през всяка ламбда до 400 Гбит/с. В бъдеще на същото оборудване ще може да се достигне до 800 Гбит/с.
Допълнителното удобство се осигурява чрез общата управляемост, която предоставяме чрез класически отворени интерфейси. Чрез NETCONF се управляват не само комутаторите, но и устройствата за оптично уплътняване, което позволява достигане на конвергенция на всички нива и възприемане на системата именно като интелигентен ресурс, а не "набор от кутии".
Граничните изчисления стават все по-важни.
Много хора са запознати с Edge Computing. И тези, които се занимават с облачни и класически ЦОД, трябва да имат предвид, че напоследък наблюдаваме сериозен преход именно към граничните изчисления.
Какво го предизвиква? Нека разгледаме общите модели на внедряване. В момента много се говори за "умни градове", "умни домове" и т.н. Тази концепция позволява на застройчика да създаде добавена стойност и да увеличи цената на имота. "Умният дом" разпознава своя обитател, допуска и освобождава го, предоставяйки му определени услуги. Според статистиката, тези услуги добавят около 10–15% към цената на апартаментите и по принцип могат да стимулират развитието на нови бизнес модели. Също така, вече беше казано за концепцията на автопилотите. В скоро време развитието на технологиите 5G и Wi-Fi 6 ще осигури изключително ниска латентност при предаване на данни между "умните" домове, автомобили и основния ЦОД. А това означава, че ще стане възможно извършването на много повече операции, свързани със сериозна обработка на данни. За решаването на такива задачи, в частност, могат да се използват и невронни процесори, които вече се доставят в България.
Перспективността на описания току-що тренд е безспорна. Да си представим, например, интелигентна система за управление на градския транспорт, способна да превключва светофарите, да регулира транспортното натоварване на конкретни улици или дори да предприема адекватни мерки при извънредни ситуации.
Сега да се обърнем към ресурсите, които осигуряваме за реализирането на концепцията HiDC.
Изчисления
Когато трябва да реализираме стандартна изчислителна система, разбира се, в нея намират приложение процесори с архитектура x86. Но веднага щом възникне необходимост от кастомизация, е време да помислим за по-разнообразни решения.
Например, ARM процесорите, заради голямото си количество ядра, са отлични за приложения с висока степен на паралелизъм. Многопоточността дава около 30% увеличение на производителността.
Ако ниските латентности са критично важни за нас, на преден план излизат програмируемите логически интегрални схеми (FPGA).
Невронните процесори са преди всичко необходими при решаването на задачи свързани с машинното обучение. Ако за конкретното внедряване ни трябват 16 стелажа с 8 сървъра във всеки, оборудвани с невронни процесори, то решението със същото ниво на базата на архитектура x86 би изисквало (!) около 128 стелажа. Както виждате, голямото разнообразие от типове изчисления налага внимателен избор и на хардуерни платформи.
Съхранение на данни
Вече втора година Huawei призовава партньорите, клиентите и колегите в индустрията да изграждат системи за съхранение на данни в съответствие с принципа Flash Only. И повечето от нашите клиенти използват механични спинделни дискове само в стари решения или за рядко използвани архивни данни.
Flash системите също еволюират. На пазара се появяват системи от клас Storage Class Memory (SCM), като Intel Optane. Интересни разработки показват китайски и японски производители. В момента SCM по клас на обработка надминават всички останали решения. Все още само високата цена не позволява да бъдат използвани навсякъде.
В същото време виждаме, че качеството на СХД трябва да се повишава не само на условния бекенд, но и на фронтенда. В момента де факто в новите внедрявания ние, като правило, предлагаме и използваме механизми за директен достъп до паметта през Ethernet, но виждаме искане от клиентите и затова към края на годината ще започнем по-често да използваме NVMe over Fabrics. Освен това end-to-end, за да осигурим обща архитектура, която, разбира се, трябва да бъде високо производителна и устойчива на повреди на контролерите.
Системата за съхранение на данни OceanStor Dorado – един от нашите флагмански продукти. Вътрешните тестове показаха, че тя осигурява производителност на ниво 20 милиона IOPS, запазвайки работоспособността си при повреда на седем от осем контролера.
Каква е целта на тази мощност? Нека разгледаме актуалната ситуация. Вече няколко месеца жителите на Китай прекарват значително повече време вкъщи поради режима на изолация. Интернет трафикът през този период се е увеличил средно с 30%, а в някои провинции дори двойно. Увеличи се потреблението на различни мрежови услуги. И в определен момент същите банки започнаха да изпитват сериозна допълнителна натовареност, на която техните СХД не бяха готови.
Разбираемо е, че 20 милиона IOPS в момента не са нужни на всички. Но какво ще бъде утре? Нашите интелигентни системи максимално разкриват потенциала на невронните процесори, за да осигурят компактност на трафика, дедупликация, оптимизация и бързо възстановяване на данните.
Опорна мрежа
2020 година, както споменахме в предишния материал, ще бъде година на опорни мрежи. Много клиенти, особено доставчици на приложения (ASP) и банки, вече мислят за това как техните приложения ще работят, именно от гледна точка на свързаност с ЦОД-ове и между ЦОД-овете. Тук на помощ идва новата опорна мрежа. Като пример можем да дадем най-големите китайски банки, които преминаха на опростени опорни системи, които използват за свързаност между ЦОД-овете не десет различни протокола, а, да кажем, два — OSPF и SRv6. При което организацията получава същия набор услуги.
Интелигентни ресурси
Как да използваме данните? До неотдавна съществуваше фрагментирана система от разнообразни бази данни: Microsoft SQL, MySQL, Oracle и т.н. За работа с тях се използваха решения от областта на big data, способни да обединяват тези данни, да ги извлекат и да работят с тях. Всичко това създаваше голямо натоварване на ресурсите.
В същото време липсваше механизъм за извършване на операции с данни при настъпването на определено събитие. Решението беше разработването на принципи за управление на жизнения цикъл на данните (DLM).
Всички сме чували за data lakes. С преминаването от управление на данни към управление на данни, „цифровите езера“ започнаха бързо да стават „умни“. Включително и благодарение на решенията на Huawei. В следващите материали определено ще разкажем за целия пакет от използваните от нас софтуерни технологии. Важно е да отбележим, че именно прилагането на „умно“ управление на жизнения цикъл на данните ни позволи да опростим използването на нашата мрежа и сървъри, а също така да се научим да изграждаме безпроблемни архитектури за по-добро разбиране на принципите на работа с данни.
Инженерна инфраструктура на ЦОДа
Ще публикуваме отделни материали, посветени на инженерната инфраструктура, обаче в контекста на днешната тема бихме искали да споменем измененията, които имат отношение към концепцията HiDC.
Дълго време използването на литиеви батерии в системите за аварийно и резервно захранване (САЗ) на ЦОД беше забранено поради високата им запалимост. Всяко механично увреждане или нарушаване на целостта на батерията можеше да доведе до нейното запалване и непредсказуеми последици. Във връзка с това САЗ бяха оборудвани с морално остарели киселинни батерии, притежаващи ниска специфична плътност на заряда при значителна маса.
В новите системи за аварийно и резервно захранване на Huawei се използват безопасни литий-железо-фосфатни акумулатори (LFP) с интелигентно проактивно управление. При същия капацитет те заемат три пъти по-малък обем в сравнение с киселинните батерии. Животният им цикъл е 10–15 години, което, освен всичко друго, намалява създаваното от тях натоварване на околната среда. Запатентованата система за управление в екосистемата SmartLi позволява да се използват хибридни системи, състоящи се от масиви стари и нови тип батерии, а системата за комутация допуска извършването на "горещи" промени в структурата на САЗ с постоянно запазване на резервната функция.
„Умна“ експлоатация
Важна част от принципите на експлоатация на инфраструктурата HiDC е идеологията на smart self-healing. В една от нашите предишни публикации споменахме интелигентната платформа O&M 1-3-5, която може не само да открива и анализира нежелано събитие в системата, но и да предложи на администратора няколко варианта за напълно автоматизирано решение на проблема.
Функцията за самоанализ позволява откриване на неизправности за около минута. Три минути отиват за анализ, а в рамките на пет минути се формират предложения за промяна на състоянието на системата.
Да предположим, че някаква грешка на оператора е довела до образуването на замкната схема на процеси, която намалява производителността на фермата за виртуализация от 100 на 77%. Администраторът на ЦОД получава на своя табло съобщение, което съдържа пълна визуализация на проблема, включително мрежовата схема на ресурсите, засегнати от нежелания процес. След това администраторът може да започне коригиране на ситуацията в ръчен режим или да се възползва от един от няколкото предложени му автоматични сценария за възстановяване.
Системата познава около 75 сценария, които могат да бъдат реализирани за по-малко от десет минути. Те покриват 90% от проблемите, които възникват в центровете за данни. Докато инженерът спокойно отговаря на обажданията на притеснени клиенти, може да бъде сигурен, че услугата ще бъде възстановена всеки момент.
Нови ключови продукти в HiDC
Освен софтуерните решения, тук трябва да се споменат и ключовите решения, действуващи на ниво инфраструктура. Първо, трябва да се споменат невронните процесори, използвани в нашите AI клъстери от семейството Atlas, както и сървърите на база NPU и GPU.
Освен това, не може да не се спомене отново Dorado и неговата рекордна производителност в своя клас, която с избит е достатъчна за дълги години напред. Това е особено актуално в постсъветското пространство, където, с редки изключения, обновяването на нещо става единствено, когато то напълно спре да работи. Това обяснява сроковете на експлоатация на отделни СХД, достигащи десет години. Огромната производителност е необходима на Dorado, за да осигури високо качество на предоставяне на услуги и след десет години.
Иновации във всеки елемент
При избора на конкретни инфраструктурни решения не бива да се забравят архитектурата и сценарии за нейното по-нататъшно развитие. Разединените продукти от различни производители не гарантират очаквания синергетичен ефект, който обеспечават решения, вече оптимизирани за съвместна употреба.
В основата на инфраструктурата трябва да стоят правилните технологии. 'Правилните' включват и отворени решения, които осигуряват висока пропускна способност и стабилно функционират при високи натоварвания. При центровете за данни, например, е важно доброто съотношение между общото енергопотребление и IT натоварването. За постигане на всички изброени цели трябва да се подбере среда и компоненти. В съвременни условия това означава и все по-широко приложение на изкуствен интелект.
По нашите наблюдения, сред стратегическите клиенти на Huawei все по-малко са тези, които все още не използват системи за машинно обучение. Без ML просто не е възможно максимално да се монетизират натрупаните данни.
Монетизация може да бъде различна: за банките — предлагане на нови таргетирани продукти, за телекомуникационните оператори — предоставяне на индивидуални услуги и осигуряване на лоялност, за публичните поръчители — качествено управление на жизнения цикъл на данните и висок ниво на взаимодействие с други организации. Всъщност моделите на управление на данни отдавна не се свеждат единствено до конфигуриране на защитни стени и осигуряване на мрежова видимост на базите данни.
От идея до работещ ЦОД
Строителството на стандартен ЦОД в най-добрия случай отнема от година до година и половина. Нашият производствен цикъл позволява да направим това много по-бързо благодарение на използването на група решения, обединени под общото наименование FusionDC 2.0. Проектирането, разработването на високоустойчив дизайн и сглобяването на всички елементи за IT натоварването се извършват директно в завода. За кратко време оборудването се доставя с морски контейнери от Китай в Русия. В резултат на това изграждането на ЦОД „под ключ“ може да бъде осигурено буквално за четири-пет месеца.
Идеята за предварително изградени облачни центрове за данни е интересна и с това, че ЦОД може да се развива постепенно, добавяйки към него необходимите функционални модули. Такъв подход е заложен в самата концепция HiDC.
За да не превръщаме обзорния материал в спецификация, за допълнителна информация за HiDC предлагаме да посетите . Там ще намерите описание и примери за внедряване на присъщите подходи, продукти и решения, за които говорихме. Материалите ще бъдат повече, колкото по-висок е вашият ниво на достъп до сайта. Ако имате статус „партньор“, ще можете да изтеглите пътни карти HiDC, технически презентации и видеа.
Рискуваме да предположим, че повечето от тези, които четат тази статия, притежават компетенции на мрежови архитекти. Сигурно ще е интересно да посетят нашата . Там подробно разказваме за изграждането на мрежова инфраструктура според правилата на Huawei Validated Design (HVD). Наличните за изтегляне насоки ще помогнат да разберете как работят решенията на компанията. Не забравяйте, че без авторизация ще имате достъп до по-малко материали.
***
За ориентацията ще ви помогнат многобройните уебинари, които се провеждат както в рускоговорящия сегмент, така и на международно ниво. На тях споделяме както информация за нашите продукти, така и бизнес практики. Включително разказваме как Huawei продължава да осигурява непрекъсната доставка на продуктите си в различни страни, въпреки прекъсванията в много от веригите за доставки. Преди време, например, имаше случай, когато новопроизведено оборудване за ЦОД достигна до московски клиент само за три седмици.
Списъкът с уебинари за април е наличен .
Източник: habr.com
