Какво е новото в линията високопроизводителни рутери на NetEngine

Време е да разкрием подробности за новите Huawei NetEngine 8000 рутери от операторски клас - за хардуерната база и софтуерните решения, които ви позволяват да изградите на тяхна база крайни връзки от край до край с пропускателна способност 400 Gbps и монитор качеството на мрежовите услуги на подвторо ниво.

Какво определя какви технологии са необходими за мрежовите решения

Изискванията за най-новото мрежово оборудване сега се определят от четири ключови тенденции:

• разпространението на 5G мобилна широколентова връзка;
• нарастване на облачните натоварвания както в частни, така и в публични центрове за данни;
• разширяване на света на IoT;
• нарастващо търсене на изкуствен интелект.

По време на пандемията се очерта и друга обща тенденция: сценариите, при които физическото присъствие се намалява възможно най-много в полза на виртуално, стават все по-привлекателни. Това включва, наред с други неща, услуги за виртуална и разширена реалност, както и решения, базирани на мрежи Wi-Fi 6. Всички тези приложения изискват високо качество на канала. NetEngine 8000 е проектиран да го осигури.

Семейство NetEngine 8000

Устройствата, включени в фамилията NetEngine 8000, са разделени на три основни серии. Маркирани с буквата X, това са водещи модели с висока производителност за телекомуникационни оператори или центрове за данни с голямо натоварване. Серията M е проектирана да побира различни сценарии на метрото. А устройствата с индекс F са предназначени предимно за прилагане на общи сценарии на DCI (Data Center Interconnect). Повечето от "осемхилядниците" могат да бъдат част от тунели от край до край с пропускателна способност 400 Gbit/s и да поддържат гарантирано ниво на обслужване (Service Level Agreement - SLA).

Факт: днес само Huawei произвежда пълна гама оборудване за организиране на мрежи от клас 400GE. Илюстрацията по-горе показва сценарий за изграждане на мрежа за голям корпоративен клиент или голям оператор. Последният използва високопроизводителните основни рутери NetEngine 9000, както и новите рутери NetEngine 8000 F2A, способни да агрегират голям брой връзки от 100, 200 или 400 Gbps.

Фабриките на метрото се изпълняват на базата на устройства от серия M. Такива решения позволяват да се адаптира към десетократното увеличение на обема на трафика, което се очаква през следващото десетилетие, без да се променя платформата.

Huawei самостоятелно произвежда оптични модули с пропускателна способност от 400 Gbps. Решенията, изградени върху тях, са с 10–15% по-евтини от решения с подобен капацитет, но използващи 100-гигабитови канали. Тестването на модулите започна още през 2017 г., а още през 2019 г. се състоя първото внедряване на оборудване, базирано на тях; Африканският телекомуникационен оператор Safaricom в момента работи с търговска цел такава система.

Огромната честотна лента на NetEngine 8000, която може да изглежда прекомерна през 2020 г., определено ще бъде необходима в недалечното бъдеще. В допълнение, рутерът е подходящ за използване като голяма обменна точка, което със сигурност ще бъде полезно както за оператори от второ ниво, така и за големи корпоративни структури във фаза на бърз растеж и създатели на решения за електронно правителство.

Huawei също така насърчава разпространението на редица нови технологии, включително протокола за маршрутизиране SRv6, който значително опростява доставката на операторски VPN трафик. Технологията FlexE (Flexible Ethernet) осигурява гарантирана пропускателна способност на втория слой на модела OSI, а iFIT (In-situ Flow Information Telemetry) ви позволява да наблюдавате точно параметрите на SLA за изпълнение.

От гледна точка на доставчика, SRv6 може да се използва от ниво контейнер в център за данни, изграден върху NFV (виртуализация на мрежови функции), до например безжична широколентова среда. Корпоративните клиенти ще имат нужда от крайно използване на новия протокол при изграждането на опорни (backbone) мрежи. Технологията, подчертаваме, не е патентована и се използва от различни доставчици, което елиминира риска от несъвместимост.

Това е графикът за комерсиализацията на технологията SRv6 за поддръжка на 5G решения. Практически случай: арабската компания Zain Group, в процес на преход към 5G, модернизира мрежата си, увеличавайки капацитета на опорните канали, а също така подобри управляемостта на инфраструктурата чрез въвеждането на SRv6.

Как да приложим тези технологии

Три различни продукта бяха използвани преди това като „технологичен чадър“, покриващ горните решения. U2000 беше използван като NMS за домейн за предаване и IP домейн. Освен това системите uTraffic и много по-известният Agile Controller бяха използвани в SDN системи. Тази комбинация обаче се оказа не много удобна, когато се прилага към рутери от операторски клас, така че сега тези продукти са комбинирани в инструмент CloudSoP.

На първо място, той ви позволява да управлявате напълно жизнения цикъл на инфраструктурата, като започнете с изграждането на мрежата - оптична или IP. Той също така отговаря за управлението на ресурси, както стандартни (MPLS), така и нови (SRv6). И накрая, CloudSoP прави възможно пълното обслужване на всички услуги с високо ниво на детайлност.

Нека разгледаме по-отблизо класическия подход към управлението. В този случай може да се извърши с помощта на L3VPN или SR-TE, което предоставя допълнителни възможности за създаване на тунели. За да се разпределят ресурси за различни сервизни задачи, се използват повече от сто параметъра и маршрутизиране на сегменти.

Как изглежда внедряването на такава услуга? Първо трябва да зададете основната политика за конкретно ниво (равнина). В диаграмата по-горе е избрана технологията SRv6, с помощта на която се конфигурира доставката на трафик от точка А до точка Е. Системата ще изчисли възможните пътища, като вземе предвид пропускателната способност и закъсненията, а също така създава параметри за последващ контрол.

След като завършим настройката, ние сме готови да създадем и стартираме допълнителни VPN услуги. Основно предимство на решението на Huawei е, че за разлика от стандартния MPLS Traffic Engineering, то ви позволява да синхронизирате тунелни пътища без никакви допълнителни добавки.

Диаграмата по-горе показва общия процес на получаване на информация. За това често се използва SNMP, което отнема много време и дава среден резултат. Въпреки това, телеметрията, която преди използвахме в центрове за данни и решения за кампус, дойде в света на опорните мрежи на оператора. Той добавя натоварване, но ви позволява да разберете какво се случва в мрежата не на минута, а на подсекундно ниво.

Разбира се, полученият обем трафик трябва да бъде „усвоен“ по някакъв начин. За целта се използва допълнителна технология за машинно обучение. Въз основа на предварително заредени модели на най-честите мрежови повреди, системата за мониторинг е в състояние да прави прогнози за вероятността от възникване на ексцеси. Например, повреда на SFP (Small Form-factor Pluggable) модул или внезапно нарастване на мрежовия трафик.

Ето как изглежда една хоризонтално мащабируема (мащабирана) система за управление, базирана на сървъри TaiShan ARM и база данни GaussDB. Индивидуалните възли на аналитичната система имат концепция за „роля“, която позволява гранулирано разширяване на диагностичните услуги с нарастване на трафика или увеличаване на броя на мрежовите възли.

С други думи, всичко, което беше добро в света на системите за съхранение, постепенно идва в областта на мрежовото управление.

Ярък пример за прилагането на нашите нови технологии е Индустриалната и търговска банка на Китай (ICBC). Той разгръща основна мрежа от високопроизводителни рутери, на които са присвоени специфични роли. Съгласно NDA имаме право да дадем само обща представа за структурата на мрежата в диаграмата. Той включва три големи центъра за данни, свързани с тунели от край до край, и 35 допълнителни обекта (центрове за данни от второ ниво). Използват се както стандартни връзки, така и SR-TE.

Трислойна интелигентна IP WAN архитектура

Решенията на Huawei се основават на трислойна архитектура, на чието по-ниско ниво има оборудване с различна производителност. На второ ниво има среда за управление на оборудването и допълнителни услуги, които разширяват функционалността на мрежовия анализ и контрол. Най-горният слой, относително казано, се нанася. Най-честите сценарии за приложение включват организиране на мрежи на телеком оператори, финансови институции, енергийни компании и държавни агенции.

Ето кратко видео, описващо възможностите на NetEngine 8000 и техническите решения, използвани в него:

Разбира се, оборудването трябва да бъде проектирано за увеличаване на трафика и разширяване на инфраструктурата, като се вземат предвид правилната мощност и правилното охлаждане. Когато водещият модел рутер е оборудван с 20 захранващи блока по 3 kW всеки, използването на въглеродни нанотръби в системата за отвеждане на топлина вече не изглежда излишно.

За какво е всичко това? Звучи като научна фантастика, но за нас сега 14,4 Tbit/s на слот е напълно постижимо. И тази умопомрачителна честотна лента е търсена. По-специално същите финансови и енергийни компании, много от които днес имат основни мрежи, създадени с помощта на технологията DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing). В крайна сметка нараства и броят на приложенията, изискващи все по-високи скорости.

Един от нашите сценарии за изграждане на мрежи за машинно обучение между два клъстера Atlas 900 също изисква пропускателна способност от терабитов клас. И има много подобни задачи. Те включват по-специално ядрени изчисления, метеорологични изчисления и др.

Хардуерна основа и нейните изисквания

Диаграмите показват наличните в момента LPUI рутер модули с вградени карти и техните характеристики.

Ето как изглежда пътната карта с нови модулни опции, които ще бъдат налични през следващите две години. При разработването на решения, базирани на тях, е важно да се вземе предвид консумацията на енергия. В днешно време стандартните центрове за данни се изграждат със скорост 7–10 kW на стелаж, докато използването на рутери от терабитов клас предполага консумация на енергия няколко пъти по-висока (до 30–40 uW при пикова мощност). Това налага необходимостта от проектиране на специализиран сайт или създаване на отделна зона с високо натоварване в съществуващ център за данни.

Общ поглед върху шасито разкрива, че фабриките са скрити зад средния вентилаторен блок. Има възможност за тяхната „гореща“ подмяна, реализирана благодарение на резервирането по схемата 2N или N+1. По същество говорим за стандартна ортогонална архитектура с висока надеждност.

Не само флагмани

Колкото и впечатляващи да са водещите модели, най-много инсталации се дължат на кутийните решения от серията M и F.

Най-популярните сервизни рутери сега са моделите M8 и M14. Те ви позволяват да работите както с нискоскоростни, като E1, така и с високоскоростни интерфейси (100 Gbit/s сега и 400 Gbit/s в близко бъдеще) в рамките на една и съща платформа.

Производителността на M14 е напълно достатъчна, за да задоволи всички нужди на обикновените корпоративни клиенти. Използвайки го, можете да изградите стандартни L3VPN решения за свързване с доставчици; също така е добър като допълнителен инструмент, например за събиране на телеметрия или използване на SRv6.

Към модела се предлагат голям брой карти. Няма отделни фабрики и за осигуряване на свързаност се използват супервайзори. По този начин се постига разпределението на производителността между портовете, посочени в диаграмата.

В бъдеще supervisor може да бъде заменен с нов, което ще даде нова производителност на същите портове.

Моделът M8 е малко по-малък от M14 и също така отстъпва по отношение на производителността на по-стария модел, но случаите на употреба са много сходни.

Набор от M8-съвместими физически карти позволява например да се създаде връзка с P-устройства чрез 100 Gbps интерфейс, да се използва FlexE технология и да се криптира всичко.

Като цяло с устройството M6 можете да започнете да работите с операторската среда. Той е малък и не е подходящ за доставчици, но е лесно приложим като точка за агрегиране на трафик за свързване на регионални центрове за данни, например в банка. Освен това софтуерът тук е същият като при по-старите модели.

За M6 има по-малко карти, а максималната производителност е 50 Gbps, което обаче е осезаемо по-високо от стандартните 40 Gbps решения в индустрията.

Най-младият модел M1A също заслужава специално внимание. Това е малко решение, което може да бъде полезно, когато се очаква разширен диапазон на работна температура (-40... +65 °C).

Няколко думи за линията F. Моделът NetEngine 8000 F1A се превърна в един от най-популярните продукти на Huawei през 2019 г., не на последно място поради факта, че е оборудван с портове с пропускателна способност от 1 до 100 Gbit/s (до 1,2 Tbit/s общо).

Повече за SRv6

Защо точно сега беше необходимо да включим поддръжка за SRv6 технология в нашите продукти?

Понастоящем броят на протоколите, необходими за установяване на VPN тунели, може да бъде 10+, което причинява сериозни проблеми с управлението и предполага необходимостта от радикално опростяване на процеса.

Отговорът на индустрията на това предизвикателство беше създаването на технологията SRv6, към появата на която Huawei и Cisco имаха пръст.

Едно от ограниченията, които трябваше да бъдат премахнати, беше необходимостта от използване на принципа на поведение на преход (PHB) за маршрутизиране на стандартни пакети. Доста трудно е да се установи „междуоператорско“ взаимодействие чрез Inter-AS MP-BGP с допълнителни услуги (VPNv4), така че има много малко такива решения. SRv6 ви позволява първоначално да проправите пътя на пакет през целия сегмент, без да регистрирате специални тунели. А програмирането на самите процеси е опростено, което значително улеснява големите внедрявания.

Диаграмата показва случай за внедряване на SRv6. Двете глобални мрежи бяха свързани с няколко различни протокола. За да получите услуга от всеки виртуален или хардуерен сървър, бяха необходими голям брой превключвания (хендовър) между VXLAN, VLAN, L3VPN и т.н.

След внедряването на SRv6 операторът имаше тунел от край до край дори не към хардуерния сървър, а към контейнера на Docker.

Научете повече за технологията FlexE

Вторият слой на модела OSI е лош, защото не предоставя необходимите услуги и нивото на SLA, от което се нуждаят доставчиците. Те от своя страна биха искали да получат някакъв аналог на TDM (Time-division multiplexing), но на Ethernet. Бяха предприети много подходи за решаване на проблема, с много ограничени резултати.

Flex Ethernet служи именно за гарантиране на качеството на SDH (синхронна цифрова йерархия) и TDM нива в IP мрежи. Това стана възможно благодарение на работата с пренасочващата равнина, когато модифицираме L2 средата по този начин, така че да стане възможно най-продуктивна.

Как работи всеки стандартен физически порт? Има определен брой опашки и tx пръстен. Пакет, който попада в буфера, чака обработка, което не винаги е удобно, особено при наличие на потоци от слонове и мишки.

Допълнителните вмъквания и друг слой абстракция помагат да се гарантира гарантирана производителност на нивото на физическия носител.

Допълнителен MAC слой е разпределен на слоя за пренос на информация, което прави възможно създаването на твърди физически опашки, към които могат да бъдат присвоени специфични SLA.

Ето как изглежда на ниво реализация. Допълнителният слой всъщност реализира TDM рамкиране. Благодарение на тази мета-вмъкване е възможно гранулирано разпределяне на опашки и създаване на TDM услуги чрез Ethernet.

Един от сценариите за използване на FlexE включва много стриктно спазване на SLA чрез създаване на времеви интервали за изравняване на пропускателната способност или осигуряване на ресурси за критични услуги.

Друг сценарий ви позволява да работите с дефекти. Вместо просто да хешираме предаването на информация, ние формираме отделни канали почти на физическо ниво, за разлика от виртуалните, създадени от QoS (Quality of Service).

Повече за iFIT

Подобно на FlexE, iFIT е лицензирана технология от Huawei. Позволява проверка на SLA на много детайлно ниво. За разлика от стандартните IP SLA и NQA механизми, iFIT работи не със синтетичен, а с „жив“ трафик.

iFIT е наличен на всички устройства, които поддържат телеметрия. За целта се използва допълнително поле, което не е заето от стандартните Опционални данни. Там се записва информация, която ви позволява да разберете какво се случва в канала.

***

Обобщавайки казаното, подчертаваме, че функционалността на NetEngine 8000 и технологиите, вградени в „осемхилядната“ технология, правят тези устройства разумен и оправдан избор при създаване и развитие на мрежи от операторски клас, основни мрежи на енергийни и финансови компании, както и системи за „електронно правителство“.

Източник: www.habr.com