Huawei DCN: пет сценария за изграждане на мрежа от център за данни

Днес нашият фокус е не само върху продуктовата линия на Huawei за създаване на мрежи от центрове за данни, но и върху това как да изградим усъвършенствани решения от край до край, базирани на тях. Нека започнем със сценарии, преминем към конкретни функции, поддържани от оборудването, и завършим с преглед на конкретни устройства, които могат да формират основата на съвременни центрове за данни с най-високо ниво на автоматизация на мрежовите процеси.

Без значение колко впечатляващи са характеристиките на мрежовото оборудване, възможностите на приложените архитектурни решения, базирани на него, се определят от това колко ефективна може да бъде взаимната интеграция на хардуера, софтуера, виртуалните и други технологии, свързани с него. Опитвайки се да бъдем в крак с времето, ние се стараем бързо да предлагаме на клиентите модерни и обещаващи възможности, които често изпреварват и най-смелите планове на други доставчици.

Решенията, базирани на Cloud Fabric, включват мрежа от център за данни, SDN контролер, както и други компоненти, необходими за конкретен проект, включително от други производители.

Първият и най-простият сценарий включва използването на минимален брой компоненти: мрежата е изградена върху хардуер на Huawei и инструменти на трети страни за автоматизиране на процесите на управление и наблюдение на мрежата. Например, като Ansible или Microsoft Azure.

Вторият сценарий предполага, че клиентът вече използва система за виртуализация и SDN за центрове за данни, да речем NSX, и иска да използва оборудване на Huawei като хардуер VTEP (Vitual Tunnel End Point) в рамките на съществуващото решение на VMware. На уебсайта на тази компания ето списък Оборудване на Huawei, което е тествано и може да се използва като VTEP. В края на краищата не е тайна, че независимо колко успешни са софтуерните решения VXLAN (Virtual Extensible LAN) на виртуални комутатори, хардуерните имплементации са по-ефективни по отношение на производителността.

Третият сценарий е изграждането на системи от хостинг и компютърен клас, които включват контролер, но нямат по-висока платформа, с която би било необходимо да се интегрира. Един от вариантите за прилагане на този сценарий включва наличието на отделен контролер Agile Controller-DCN SDN. Системните администратори могат да използват тази архитектура за извършване на ежедневни операции по управление на мрежата. По-развитата версия на третия сценарий се основава на взаимодействието на Agile Controller-DCN с VMware vCenter, обединени от определен бизнес процес, но отново без система за по-висше управление.

Четвъртият сценарий заслужава внимание - интеграция с платформа нагоре по веригата, базирана на OpenStack или нашия продукт за виртуализация FusionSphere. Регистрираме много заявки за подобни архитектурни решения, сред които най-популярни са OpenStack (CentOS, Red Hat и др.). Всичко зависи от това каква платформа за оркестрация и управление на изчислителните ресурси се използва в центъра за данни.

Петият сценарий е напълно нов. В допълнение към добре познатите хардуерни превключватели, той включва разпределен виртуален превключвател CloudEngine 1800V (CE1800V), който може да се управлява само с KVM (базирана на ядрото виртуална машина). Тази архитектура включва комбиниране на Agile Controller-DCN с платформата за контейнеризация на Kubernetes с помощта на приставката CNI. Така Huawei, заедно с целия свят, се движат от виртуализация на хост до виртуализация на операционна система.

Повече за контейнеризацията

По-рано споменахме виртуалния комутатор CE1800V, разгърнат с помощта на Agile Controller-DCN. В комбинация с хардуерните превключватели на Huawei те образуват нещо като „хибридно наслагване“. В близко бъдеще контейнерните скриптове от Huawei ще получат поддръжка за NAT и функции за балансиране на натоварването.

Ограничение на архитектурата е, че CE1800V не може да се използва отделно от Agile Controller-DCN. Трябва също така да се има предвид, че един PoD на платформата Kubernetes може да съдържа не повече от 4 милиона контейнера.

Връзката към VXLAN мрежата на центъра за данни се осъществява чрез VLAN (Virtual Local Area Network), но има опция, при която CE1800V действа като VTEP с процеса BGP (Border Gateway Protocol). Това позволява BGP маршрутите да се обменят с гръбнака без необходимост от отделни хардуерни комутатори.

Мрежи, управлявани от намерения: мрежи, които анализират намеренията

Концепция на Huawei Intent-Driven Network (IDN). представени още през 2018 г. Оттогава компанията продължава да работи върху мрежи, които използват технология за облачни изчисления, големи данни и изкуствен интелект, за да анализират целите и намеренията на потребителите.

По същество говорим за движение от автоматизация към автономност. Изразеното от потребителя намерение се връща под формата на препоръки от мрежови продукти как да се приложи това намерение. В основата на тази функционалност са възможностите на Agile Controller-DCN, които ще бъдат добавени към продукта, за да се гарантира прилагането на IDN идеологията.

В бъдеще, с въвеждането на IDN, ще бъде възможно разгръщането на мрежови услуги с едно кликване, което предполага най-висока степен на автоматизация. Модулната архитектура на мрежовите функции и възможността за комбиниране на тези функции ще позволи на администратора просто да посочи кои услуги трябва да бъдат предоставени на конкретен мрежов сегмент.

За да се постигне това ниво на контролируемост, процесът ZTP (Осигуряване с нулево докосване) е много важен. Huawei постигна сериозен успех в това, благодарение на което предлага възможност за пълно разгръщане на мрежата от кутията.

По-нататъшният процес на инсталиране и внедряване задължително включва процедура за проверка на свързаността между ресурсите (мрежова свързаност) и оценка на промените в производителността на мрежата в зависимост от нейните режими на работа. Този етап включва провеждане на симулация преди започване на реална работа.

Следващата стъпка е конфигуриране на услуги според нуждите на клиента (предоставяне на услуги) и тяхната проверка, извършвана от вградените инструменти на Huawei. След това остава само да проверите резултата.

Вече е възможно да се премине през целия описан път, като се използва един цялостен механизъм, базиран на платформата iMaster NCE, съдържаща Agile Controller-DCN и системата за управление на мрежови елементи (EMS) eSight.

В момента Agile Controller-DCN може да проверява наличието на ресурси и наличието на връзки, както и проактивно (след одобрение от администратора) да реагира на проблеми в мрежата. Добавянето на необходимите услуги вече се извършва ръчно, но в бъдеще Huawei възнамерява да автоматизира тази и други операции, като разполагане на сървър, мрежова конфигурация за системи за съхранение и т.н.

Сервизни вериги и микросегментация

Agile Controller-DCN е в състояние да обработва заглавки на услуги (Net Service Headers или NSH), съдържащи се във VXLAN пакети. Това е полезно за създаване на вериги за услуги. Например възнамерявате да изпратите определен тип пакети по маршрут, който се различава от предлагания от стандартния протокол за маршрутизиране. Преди да напуснат мрежата, те трябва да преминат през някакъв вид устройство (защитна стена и т.н.). За да направите това, достатъчно е да конфигурирате верига от услуги, съдържаща необходимите правила. Благодарение на такъв механизъм е възможно например да се конфигурират политики за сигурност, но са възможни и други области на неговото приложение.

Диаграмата ясно показва работата на вериги за услуги, съвместими с RFC, базирани на NSH, и също така предоставя списък с хардуерни превключватели, които ги поддържат.

Възможностите на Huawei за верижно свързване на услуги се допълват от микросегментиране, техника за мрежова сигурност, която изолира сегментите за сигурност до отделни елементи на работното натоварване. Избягването на необходимостта от ръчно конфигуриране на огромен брой ACL помага да се заобиколи препятствието на списъка за контрол на достъпа (ACL).

Интелигентна работа

Преминавайки към въпроса за работата на мрежата, не може да не споменем още един компонент от чадърната марка iMaster NCE - интелигентният мрежов анализатор FabricInsight. Той предоставя широки възможности за събиране на телеметрия и информация за потоците от данни в мрежата. Телеметрията се събира с помощта на gRPC и натрупва данни за предадени, буферирани и изгубени пакети. Второто голямо количество информация се агрегира с помощта на ERSPAN (Encapsulated Remote Switch Port Analyzer) и дава представа за потоците от данни в центъра за данни. По същество говорим за събиране на TCP хедъри и количеството информация, предавана по време на всяка TCP сесия. Това може да стане с помощта на различни устройства на Huawei - техният списък е представен на диаграмата.

SNMP и NetStream също не са забравени, така че Huawei използва както стари, така и нови механизми, за да премине от мрежа като „черна кутия“ към мрежа, за която знаем буквално всичко.

AI Fabric: Smart Grid без загуби

Функциите на AI ​​Fabric, поддържани от нашия хардуер, са проектирани да трансформират Ethernet във високопроизводителна мрежа с ниска латентност и без загуба на пакети. Това е необходимо за прилагане на основни сценарии за внедряване на приложения в мрежа от център за данни.

В диаграмата по-горе виждаме проблеми, които има риск да срещнете при работа с мрежата:

• изгубен пакет;
• препълване на буфера;
• проблемът с оптималното натоварване на мрежата при използване на паралелни връзки.

Оборудването на Huawei прилага механизми за решаване на всички тези проблеми. Например на ниво чип е въведена технология за виртуална входяща опашка, която в същото време не позволява блокиране на входа (HOL блокиране).

На ниво протокол има механизъм Dynamic ECN - динамично променящ размера на буфера, както и Fast CNP - бързо изпращане на пакети съобщения за проблем в мрежата към източника.

Равни права за потоците Слон и Мишки Поддръжката на технологията за динамично приоритизиране на пакети (DPP) помага, която се състои в поставяне на кратки части от данни от различни потоци в отделна опашка с висок приоритет. По този начин късите пакети оцеляват по-добре в среда на дълги, тежки потоци.

Нека поясним, че за да работят ефективно горните механизми, те трябва да се поддържат директно от оборудването.

Всички тези функции се използват в един от трите сценария за използване на оборудване на Huawei:

• при изграждане на системи с изкуствен интелект, базирани на разпределени приложения;
• при създаване на разпределени системи за съхранение на данни;
• при създаване на системи за високопроизводителни изчисления (HPC).

Идеи, въплътени в хардуер

След като обсъдихме типичните сценарии за използване на решенията на Huawei и изброихме основните им възможности, нека преминем директно към оборудването.

CloudEngine 16800 е платформа, която осигурява работа над 400 Gbit/s интерфейси. Неговата характерна черта е наличието, наред с процесора, на собствен пренасочващ чип и процесор с изкуствен интелект, който е необходим за реализиране на възможностите на AI Fabric.

Платформата е направена по класическа ортогонална архитектура със система за въздушен поток отпред назад и се предлага с един от трите вида шасита - 4 (10U), 8 (16U) или 16 (32U) слота.

CloudEngine 16800 може да използва няколко вида линейни карти. Сред тях има както традиционни 10-гигабитови и 40-, така и 100-гигабитови, включително напълно нови. Планирани са за пускане карти с интерфейси 25 и 400 Gbit/s.

Що се отнася до ToR (Top of rack) превключватели, текущите им модели са посочени в графика по-горе. Най-голям интерес представляват новите 25-гигабитови модели, 100-гигабитови комутатори с 400-гигабитови връзки нагоре и 100-гигабитови комутатори с висока плътност с 96 порта.

Основният превключвател с фиксирана конфигурация на Huawei в момента е CloudEngine 8850. Той трябва да бъде заменен от модела 8851 с 32 интерфейса 100 Gbit/s и осем интерфейса 400 Gbit/s, както и възможност за разделянето им на 50, 100 или 200 Gbit/s.

Друг комутатор с фиксирана конфигурация, CloudEngine 6865, все още остава в линията на текущите продукти на Huawei. Това е доказан работен кон с 10/25 Gbps достъп и осем 100 Gbps връзки нагоре. Нека добавим, че поддържа и AI Fabric.

Диаграмата показва характеристиките на всички нови модели суичове, чиято поява очакваме през следващите месеци или дори седмици. Известно забавяне на освобождаването им се дължи на ситуацията около коронавируса. Също така въпросите за санкционния натиск върху Huawei все още остават актуални, но всички тези събития могат да повлияят само на времето на премиерата.

Повече информация за решенията на Huawei и възможностите за тяхното приложение можете лесно да получите, като се абонирате за нашите уеб семинари или се свържете директно с представители на компанията.

***

Напомняме ви, че нашите експерти редовно провеждат уеб семинари за продуктите на Huawei и технологиите, които използват. Списък с уебинари за следващите седмици е достъпен на връзка.

Източник: www.habr.com