Наблюдавайки всичките съвременни решения на Huawei Enterprise, представени през 2020 година, преминаваме към по-прецизни 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 разглеждаме на какви концепции и технологии Huawei предлага да се изграждат ЦОД-ове.
В ерата на 'свързания свят' задачите за съхранение и обработка на данни изискват нови подходи на всеки етап от жизнения цикъл на ЦОД-овете. Те трябва едновременно да станат по-прости и 'по-умни', за да се справят с основната си роля в инфраструктурата на световната цифрова икономика.
През 2018 година човечеството съхраняваше 33 зетабайта информация, но до 2025 година общият обем трябва да нарасне повече от пет пъти. Тридесетгодишният опит в разработването на ИКТ инфраструктури е подготвил Huawei да се справи с нарастващата 'цунами от данни' и да предложи на партньорите и клиентите концепция за интелигентен ЦОД, включваща всички етапи на строителството, експлоатацията и техническото обслужване. Елементите на тази концепция са обединени под общото име HiDC.
Цифровизирай това
В мрежата циркулира свеж анекдот: кой най-много ускори цифровата трансформация на вашата компания — CEO, CTO, съвета на директорите? Епидемията от коронавирус! Само мързеливите не провеждат уебинари, не пишат статии, не говорят как и какво да се прави. Но всичко това е реактивно действие. Някои се подготвяха предварително.
Не за да се хвалим — по обективни причини като пример ще споменем нашата компания, в която цифровата трансформация беше мащабно инициирана преди няколко години. В момента почти всички служители можем да накараме да работят от вкъщи без никаква загуба на ефективност. Интересна е историята с болницата, построена в град Ухан за десет дни. Там цифровата трансформация се прояви в това, че всички ИТ системи бяха внедрени за три дни. Затова цифровата трансформация не е 'кога' и 'защо', а 'как'.
Архитектурен подход вместо стихия.
Какви основни проблеми възникват пред нас, когато започнем да изграждаме система? До момента всички наши клиенти работят в режим на съчетаване на бизнес задачи с приложими услуги и ИТ решения. Доста е сложно да се придобие обща представа за функционирането на такъв комплекс, ако е създаден просто чрез добавяне на различни блокове. А за да изградим системата като единен организъм, преди всичко е необходим архитектурен подход. Именно това реализирахме в идеологията на нашето решение HiDC.
Максимум стойност и минимум разходи
Цялата структура на HiDC се състои от два основни слоя. Първият представлява това, което сте свикнали да виждате при Huawei - класическа инфраструктура. Елементите на втория слой най-лесно могат да бъдат обединени под термина "интелигентни данни".
Защо е необходимо? Днес много компании натрупват колосални обеми информация, често разпръсната или достъпна през различни "прослойки". Вземете например обикновените бази данни. Попитайте своите администратори на бази данни колко добре тези бази са свързани помежду си и как могат да се използват данните от тях в BI системи за вземане на бизнес решения. Удивително е, че често базите данни са слабо свързани помежду си и функционират като отделни "острови". Затова на първо място помислихме за архитектурните подходи, които биха могли да решат този проблем.
Принципи на проектиране на архитектурата на HiDC
Нека разгледаме основните принципи на проектирането на HiDC. Това първоначално ще бъде полезно не само за специалисти от конкретни области, а за архитекти на решения, които могат да обхванат цялата панорама.
Най-разпространените са блокът на конвергентните мрежи и блокът за управление на данни. И тук възниква понятието, за което рядко се замислят архитектите на решения - управление на жизнения цикъл на данните. То премина от класическите бази данни в множество други системи, включително облачни и ръбови (edge) изчисления.
Числото на гранични изчисления нараства. Най-очевидният пример за тяхното приложение е автомобил с автопилот, който е желателно да се управлява от единна платформа. Освен това, забелязва се тенденция към "зелени" технологии - по-енергийно ефективни, нанасящи минимални щети на околната среда. И двете могат да се постигнат чрез преминаване към интелигентни ресурси (за тях - по-късно).
Прекрасно е, когато разполагаме с всичките шест блока на структурата HiDC. Въпреки това, често клиентите работят в предишно създадена среда. Въпреки това, използването дори на един блок от схемата по-горе може да донесе 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 осигури по-висока производителност и по-ниски закъснения. Блочният подход ни позволява да се развиваме не хаотично, както често се случва в индустрията, а използвайки комплексен архитектурен подход. А откритостта на самите блокове предоставя свобода при избора на оптимално решение.
Времето на конвергентните мрежи
В последно време на световните и руски пазари все по-активно популяризираме концепцията за конвергентни мрежи. Вече днес нашите клиенти използват конвергентни решения на RoCEv2 (RDMA over Converged Ethernet v2) за изграждане на разпределени софтуерно определени системи за съхранение на данни. Основното предимство на този подход е в неговата откритост и липсата на необходимост от създаване на неопределен брой разпокъсани мрежи.
Защо не е било направено по-рано? Напомняме, че стандартът Ethernet беше разработен през 1969 година. През половин век в него са натрупани множество проблеми, но в Huawei научиха как да ги решават. Сега, благодарение на редица допълнителни действия, можем да използваме Ethernet за критично важни приложения, решения с високо натоварване 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 се среща все още само при операторите на връзки. Когато клиентите разглеждат мрежови решения за ЦОД, обикновено не отделят достатъчно внимание на дълбоката интеграция на оптичните мрежи и класическите IP-решения в рамките на една точка на присъствие. Те използват познатите решения, които работят на IP слоя, сякаш това им е достатъчно.
За какво е нужен DCI? Представете си, че администраторът на DWDM възли и администраторът на мрежата действат независимо. В определен момент, всеки проблем от страна на един от тях може сериозно да намали вашата отказоустойчивост. А ако използваме принципа на синергията, IP маршрутизацията се извършва с оглед на това, което се случва в оптичната мрежа. Използването на такава интелигентна услуга значително увеличава количеството деветки в нивото на достъпност на цялата система.
Още едно съществено предимство на нашето DCI е голямият капацитет. Сумарно обединявайки възможностите на диапазоните C и L, можем да получим около 220 лямбда. Такъв капацитет едва ли ще бъде бързо изчерпан дори от големи корпоративни клиенти, като се има предвид, че нашето текущо решение позволява предаване през всяка лямбда до 400 Гбит/с. В бъдеще на същото оборудване ще можем да достигнем 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 постигането на конвергенция на всички нива и възприемането на системата именно като интелигентен ресурс, а не „набор от кутии“.
Граничните изчисления стават все по-важни
Много хора чуват за Edge Computing. И онези, които работят с облачни и класически ЦОД, трябва да имат предвид, че напоследък наблюдаваме сериозен преход именно към гранични 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 строителя да създаде добавена стойност и да увеличи цената на имота. "Умният дом" разпознава своя обитател, допуска и изгонва го, предоставяйки му определени услуги. Според статистиката, тези услуги добавят около 10–15% към цената на апартаментите и в общи линии могат да насърчат развитието на нови бизнес модели. Също така, по-рано беше споменато за концепцията на автопилотите. Скоро развитието на технологиите 5G и Wi-Fi 6 ще позволи изключително ниска латентност при предаване на данни между "умни" домове, автомобили и основния ЦОД. Това означава, че ще бъде възможно извършването на много повече операции, свързани със сериозна обработка на данни. За решаване на такива задачи, в частност, може да се използват и невронни процесори, които вече се доставят в Русия.
Перспективността на описания току-що тренд е неоспорима. Да си представим, да кажем, интелигентна система за управление на градския транспорт, способна да регулира светофарите, да управлява транспортния поток на конкретни улици или дори да взема адекватни мерки по време на извънредни ситуации.
Сега да се обърнем към ресурсите, с които осигуряваме внедряването на концепция HiDC.
Изчисления
Когато ни е нужно да реализираме стандартна компютърна система, разбира се се използват процесори с x86 архитектура. Но веднага щом възникне необходимостта от персонализация, е време да се помисли за по-разнообразни решения.
Например, ARM процесорите с множеството ядра са отлични за приложения с висока степен на паралелизъм. Многопоточността дава увеличение в производителността от около 30%.
Ако ниските латентности са критично важни за нас, на преден план излизат програмируемите логически интегрални схеми (FPGA).
Нейронните процесори са необходими преди всичко при решаване на задачи за машинно обучение. Ако за конкретна инсталация имаме нужда от 16 стелажа с по 8 сървъра, натъпкани с нейропроцесори, то решението с архитектура x86 би изисквало (!) около 128 стелажа. Както виждате, голямото разнообразие от типове изчисления налага внимателен избор на хардуерни платформи.
Съхранение на данни
Вече втора година Huawei призовава партньорите, клиентите и колегите в индустрията да изграждат системи за съхранение на данни по принципа Flash Only. И повечето от нашите клиенти използват механични шпинделни 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 демонстрират китайски и японски производители. Към момента SCM по клас на обработка превъзхождат всички останали решения. Все още само високата цена не позволява тяхното широко използване.
В същото време виждаме, че качеството на СХД трябва да се увеличава не само на условния бекенд, но и на фронтенда. В момента де факто в новите внедрения ние обикновено предлагаме и използваме механизми за директен достъп до паметта през Ethernet, но виждаме също и търсенето от страна на клиентите и затова по-близо до 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 откази на контролерите.
Системата за съхранение на данни OceanStor Dorado е един от нашите основни продукти. Вътрешните тестове показаха, че тя осигурява производителност от 20 милиона IOPS, запазвайки работоспособността си при повреда на седем от осем контролера.
За какво е тази мощност? Нека разгледаме актуалната ситуация. Вече няколко месеца жителите на Китай прекарват значително повече време вкъщи поради режима на изолация. Интернет трафикът през това време е нараснал средно с 30%, а в някои провинции дори двойно. Потреблението на разнообразни мрежови услуги се е увеличило. И в даден момент същите банки започнаха да изпитват сериозно допълнително натоварване, за което техните СХД не бяха подготвени.
Разбираемо е, че 20 млн IOPS в момента не се изискват от 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 данни.
Опорна мрежа
2020 г., както споменахме в предишния материал, ще бъде година на опорни мрежи за нас. Много клиенти, особено доставчици на приложни услуги (ASP) и банки, вече обмислят как техните приложения ще работят именно от гледна точка на свързаност с центрове за данни и между тях. Тук на помощ идва новата опорна мрежа. За пример вземаме най-големите китайски банки, които преминаха на опростени опорни системи, използващи за свързаност между центровете за данни не десет различни протоколи, а, условно казано, два — OSPF и SRv6. При това организацията получава същия набор от 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 прилагаха решения от областта на големите данни, способни да обединяват тези данни, да ги извличат и да работят с тях. Всичко това създаваше високо натоварване на ресурсите.
Също така не съществуваше механизъм за изпълнение на операции с данни при настъпването на определено събитие. Решението беше разработката на принципи за управление на жизнения цикъл на данните (DLM).
Всички чули са за data lakes. С преминаването от управление на данни към управление на цифрови активи „цифровите езера“ бързо започнаха да „умнеят“. Включително и благодарение на решенията на Huawei. В следващите материали ще разкажем за целия стек от използваните от нас софтуерни технологии. Сега е важно да се подчертае, че именно приложението на „умно“ управление на жизнения цикъл на данните ни позволи да опростим използването на нашата мрежа и сървъри, както и да се научим да изграждаме цялостни архитектури за по-добро разбиране на принципите на работа с данни.
Инженерна инфраструктура на ЦОД
Ще публикуваме отделни материали, посветени на инженерната инфраструктура, но в контекста на днешната тема бихме искали да споменем промените, които имат отношение към концепцията HiDC.
Дълго време използването на литиеви батерии в системите за аварийно и резервно захранване (НРЗ) на ЦОД беше забранено поради тяхната висока запалимост. Всяко механично увреждане или нарушение на целостта на батерията можеше да доведе до запалване и непредсказуеми последици. Поради това НРЗ се комплектоваха с остарели киселинни батерии, които имат ниска енергийна плътност при голяма маса.
В новите системи за аварийно и резервно захранване Huawei се използват безопасни литий-железо-фосфатни батерии (LFP) с интелигентно проактивно управление. При същия капацитет те заемат три пъти по-малък обем в сравнение с киселинните батерии. Животът им е 10–15 години, което освен всичко друго намалява натоварването им върху околната среда. Патентованата система за управление в екосистемата SmartLi позволява използването на хибридни системи, съставени от масиви от батерии от стар и нов тип, а системата за превключване позволява извършване на „горещи“ промени в структурата на НРЗ с непрекъснато запазване на резервирането.
Умна експлоатация
Важна част от принципите на експлоатация на инфраструктурата HiDC е идеологията smart self-healing. В една от нашите предишни публикации споменахме интелигентната платформа O&M 1-3-5, която не само открива и анализира нежелано събитие в системата, но и предлага на администратора няколко варианта за напълно автоматизирано решаване на проблема.
Функцията за самоанализ позволява откритие на неизправности за около минута. Три минути отиват за анализ, а в рамките на пет минути се формулират предложения за промяна на състоянието на системата.
Да предположим, че една грешка на оператора е довела до образуването на затворен цикъл от процеси, намаляващ производителността на фермата за виртуализация от 100 на 77%. Администраторът на ЦОД получава на своята табло съобщение, което съдържа пълна визуализация на проблема, включително мрежовата схема на ресурсите, засегнати от нежелания процес. След това администраторът може да започне да разрешава ситуацията ръчно или да се възползва от един от няколко предложени автоматични сценария за възстановяване.
Системата знае около 75 сценария, които могат да бъдат реализирани за по-малко от десет минути. Те покриват 90% от проблемите, срещани в ЦОД-ите. През това време инженерът може спокойно да отговаря на обаждания на притеснени клиенти, уверявайки се, че услугата ще бъде възстановена всеки момент.
Нови ключови продукти в HiDC
Освен софтуерните продукти, тук следва да се отнесат ключовите решения, които действат на ниво инфраструктура. На първо място е необходимо да споменем невронните процесори, използвани в нашите ИИ-кластери от семейство Atlas, както и сървъри на база NPU и GPU.
Освен това, не можем да не споменем Dorado и неговата рекордна производителност в своя клас, която с изобилие ще бъде достатъчна за години напред. Това е особено актуално на постсъветското пространство, където, с редки изключения, се обновява нещо едва когато 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 предоставянето на услуги дори след десет години.
Иновации във всеки елемент
При избора на конкретни инфраструктурни решения не трябва да се забравя архитектурата и сценарии за нейното последващо развитие. Разнородните продукти от различни производители не гарантират очаквания синергетичен ефект, който ще осигурят решения, вече оптимизирани за съвместно използване.
В основата на инфраструктурата трябва да бъдат правилните технологии. "Правилните" включват тези с отворен код, които осигуряват висока пропускателна способност и стабилно функционират при високи натоварвания. Относно ЦОД-ите, например, важно е добро съотношение между общото енергийно потребление и IT натоварването. За постигане на всички изброени цели е необходимо да се подберат подходяща среда и компоненти. В съвременни условия това означава и все по-широко приложение на изкуствения интелект.
Според нашите наблюдения, сред стратегическите поръчители на Huawei все по-рядко се срещат тези, които все още не използват системи за машинно обучение. Без ML просто не е възможно да се максимално монетизира натрупаните данни.
Монетизация може да бъде различна: при банките – предлагане на нови таргетирани продукти, при телекомуникационните оператори – предоставяне на индивидуални услуги и осигуряване на лоялност, при държавните поръчки – качествено управление на жизнения цикъл на данните и висок ниво на взаимодействие с други организации. Моделите за управление на данни отдавна не се свеждат само до настройка на защитни стени и осигуряване на мрежова видимост на базите данни.
От идея до работещо ЦОД
Строителството на стандартно ЦОД отнема поне една година до година и половина. Нашият производствен цикъл ни позволява да го направим много по-бързо, благодарение на решенията, обединени под името FusionDC 2.0. Проектиране, разработка на висококачествен дизайн и сглобяване на всички елементи на IT натоварването се извършват директно в завода. За кратко време оборудването се доставя с морски контейнери от Китай до България. В крайна сметка създаването на ЦОД "под ключ" може да се осигури буквално за четири до пет месеца.
Идеята за предварително изградени облачни центрове за данни е интересна и с това, че ЦОД може да се развива на етапи, като се добавят необходимите функционални блокове. Този подход е заложен в самата концепция HiDC.
За да не превръщаме обзорния материал в технически лист, предлагаме повече информация за HiDC . Там ще намерите описание и примери за внедряване на подходите, продуктите и решенията, които обсъдихме. Материалите ще бъдат повече, колкото по-висок е вашият достъп до сайта. Ако имате статус "партньор", можете да изтеглите пътните карти на HiDC, технически презентации и видеа.
Рискуваме да предположим, че повечето от читателите на тази статия имат компетенции на мрежови архитекти. На тях вероятно ще им бъде интересно да посетят нашата . Там подробно обясняваме как се изгражда мрежова инфраструктура съгласно правилата на Huawei Validated Design (HVD). Наличните за изтегляне ръководства ще помогнат да се разбере в дълбочина как работят решенията на компанията. Само не забравяйте, че без авторизация ще имате достъп до по-малко материали.
***
Можете да се ориентирате по многобройните уебинари, които се провеждат не само в рускоговорящия сектор, но и на международно ниво. На тях споделяме информация за нашите продукти и бизнес практики. Включително разказваме как Huawei, в условията на нарушаване на много сервизни вериги, продължава да осигурява безпроблемно доставка на своята продукция в различни страни. Наскоро, например, имаше случай, когато само произведеното оборудване за ЦОД стигна до московски клиент само за три седмици.
Списъкът на уебинарите за април е наличен .
Източник: habr.com
