Pohledem z ptačí perspektivy na všechna moderní řešení Huawei Enterprise, která byla představena v roce 2020, přecházíme k podrobnějším a konkrétnějším vyprávěním o jednotlivých myšlenkách a produktech, které mohou sloužit jako základ digitální transformace jak velkých podniků, tak i veřejných institucí. Dnes pojednáme o koncepcích a technologiích, na jejichž základě Huawei nabízí stavbu datových center.
V éře „připojeného světa“ kladou úkoly uložení a zpracování dat nové požadavky na všechny fáze životního cyklu datových center. Musí být zároveň jednodušší a „inteligentnější“, aby splnila svoji roli centrálních prvků infrastruktury globální digitální ekonomiky.
V roce 2018 lidstvo uložilo 33 zettabajtů informací, ale do roku 2025 by mohl jejich celkový objem vzrůst více než pětkrát. Třicet let zkušeností s vývojem ICT infrastruktur umožnilo společnosti Huawei dobře se připravit na sílící „tsunami dat“ a nabídnout svým partnerům a zákazníkům koncept inteligentního datového centra, který zahrnuje všechny fáze jeho výstavby, provozu a údržby. Prvky tohoto konceptu jsou spojeny pod společným názvem HiDC.
Digitalizuj to
Po síti se šíří čerstvý vtip: kdo nejvíce urychlil digitální transformaci vaší společnosti — CEO, CTO, správní rada? Epidemie koronaviru! Kdo není líný, ten pořádá webináře, píše články, vypráví, jak a co dělat. Ale to jsou vše reakční akce. Někteří se na to připravovali dopředu.
Ne kvůli chlubení — z objektivních důvodů jako příklad uvedeme naši společnost, ve které byla digitální transformace rozšířeně zahájena před několika lety. V současné době jsme schopni převést téměř všechny zaměstnance na práci z domova bez jakékoli ztráty efektivity. Příkladně je historický příběh o nemocnici, která byla postavena ve městě Wuhan za deset dní. Tam se digitální transformace projevila tím, že všechny IT systémy byly nasazeny za tři dny. Takže digitální transformace — to není o „kdy“ a „proč“, ale o „jak“.
Architektonický přístup místo chaotického rozvoje
Jaké hlavní problémy se nám objevují, když začneme budovat nějaký systém? Dosud všichni naši klienti pracují v režimu kombinování obchodních úkolů s aplikačními službami a IT řešeními. Je dost obtížné získat obecný přehled o fungování takového komplexu, pokud byl vytvořen jednoduše přidáním různých bloků. Abychom mohli budovat systém jako jednotný organismus, je především potřebný architektonický přístup. Ten jsme zhmotnili v ideologii našeho řešení HiDC.
Maximální hodnota a minimální cena
Celá struktura HiDC se skládá ze dvou hlavních vrstev. První představuje to, co víte od Huawei, - klasickou infrastrukturu. Prvky druhé vrstvy lze nejlépe shrnout pojmem „inteligentní data“.
Proč je to potřeba? V dnešní době mnoho společností hromadí obrovské objemy informací, často roztříštěných nebo dostupných přes různé ‚mosty‘. Vezměme si například běžné databáze. Zeptejte se svých administrátorů DB, jak dobře jsou tyto databáze propojeny a jak využít informace z nich v BI systémech pro obchodní rozhodování. Je to pozoruhodné, často jsou databáze velmi slabě propojeny a fungují jako samostatné ‚ostrůvky‘. Proto jsme se především zamysleli nad tím, jaké architektonické přístupy by mohly tuto problematiku vyřešit.
Principy návrhu architektury HiDC
Podívejme se na hlavní principy návrhu HiDC. To především bude užitečné ne specialistům určitého zaměření, ale architektům řešení, kteří mohou pokrýt celou panoramu.
Nejrozšířenější jsou blok konvergentních sítí a blok správy dat. A už zde se objevuje koncept, o kterém architekti řešení vzácně přemýšlejí — správa životního cyklu dat. Ten se přenesl z klasických databází do mnoha dalších systémů, včetně cloudových a hraničních (edge) výpočtů.
Počet hraničních výpočtů neustále roste. Nejvýraznějším příkladem jejich použití je automobil s autopilotem, kterým je vhodné řídit z jedné platformy. Kromě toho si lze všimnout trendu směrem k „zeleným“ technologiím — energeticky efektivním a s minimálním dopadem na životní prostředí. Toho a dalšího lze dosáhnout přechodem na inteligentní zdroje (o nich více dále).
Je skvělé, když máme k dispozici všech šest bloků struktury HiDC. Pravda, často zákazníci pracují v dříve vytvořeném prostředí. Avšak použití i jednoho bloku z výše uvedeného schématu může přinést výsledky. A když přidáme druhý, třetí a tak dále, začne se projevovat synergický efekt. Kombinace sítě a distribuovaného systému ukládání dat přitom přinese vyšší výkon a nižší latenci. Blokový přístup nám umožňuje rozvíjet se ne chaoticky, jak se v průmyslu často děje, ale pomocí komplexního architektonického přístupu. Otevřenost samotných bloků navíc poskytuje svobodu ve výběru optimálního řešení.
Čas konvergentních sítí
V poslední době na světových a ruských trzích stále více prosazujeme koncept konvergentních sítí. Již dnes naši zákazníci používají konvergentní řešení na RoCEv2 (RDMA over Converged Ethernet v2) pro budování distribuovaných systémů softwarově definovaného ukládání dat. Hlavní výhodou tohoto přístupu je jeho otevřenost a absence potřeby vytvářet neomezené množství oddělených sítí.
Proč se to dříve nedělalo? Připomeňme, že standard Ethernet byl vyvinut v roce 1969. Za půlstoletí se v něm nahromadilo množství problémů, ale my jsme se v Huawei naučili je řešit. Nyní díky řadě dodatečných kroků můžeme používat Ethernet pro kritické aplikace, vysoce zatížená řešení atd.
Od DCN k DCI
Dalším důležitým trendem je synergický efekt zavádění DCI (Data Center Interconnect). V Rusku, na rozdíl od Číny, je něco podobného zatím k vidění pouze u telekomunikačních operátorů. Když zákazníci zvažují síťová řešení pro datová centra, obvykle nevěnují dostatečnou pozornost hluboké integraci optických sítí a klasických IP řešení v rámci jednoho místa přítomnosti. Používají běžná řešení, která fungují na IP vrstvě, což jim stačí.
K čemu je tedy potřeba DCI? Představte si, že správce uzlu DWDM a správce sítě jednají nezávisle. V určitém okamžiku může chyba, která vznikla u kterékoli z nich, vážně snížit vaši odolnost vůči poruchám. Pokud však použijeme princip synergie, IP směrování se provádí s ohledem na to, co se děje v optické síti. Použití takové inteligentní služby výrazně zvyšuje počet devítek v úrovni dostupnosti celého systému.
Další vážnou výhodou našeho DCI je velká rezerva výkonu. Sčítáním možností pásem C a L lze získat přibližně 220 vlnových délek. Tato rezerva pravděpodobně nebude rychle vyčerpána ani velkým korporátním zákazníkem, vezmeme-li v úvahu, že naše současné řešení umožňuje přenášet přes každou vlnovou délku až 400 Gbit/s. V budoucnu lze na stejném vybavení dosáhnout 800 Gbit/s.
Další pohodlí je zajištěno společnou spravovatelností, kterou poskytujeme prostřednictvím klasicky otevřených rozhraní. Prostřednictvím NETCONF se spravují nejen přepínače, ale také zařízení optické agregace, což umožňuje dosáhnout konvergence na všech úrovních a vnímat systém právě jako inteligentní zdroj, nikoli jako 'sadu boxů'.
Okrajové výpočty jsou stále důležitější
Mnozí slyšeli o Edge Computing. A ti, kdo se zabývají cloudovými a klasickými datovými centry, by měli mít na paměti, že v poslední době pozorujeme významný posun právě směrem k okrajovým výpočtům.
Co je příčinou této situace? Podívejme se na běžné modely nasazení. Dnes se mluví o "chytrých městech", "chytrých domech" atd. Tato koncepce umožňuje developerovi vytvořit přidanou hodnotu a zvýšit cenu nemovitosti. "Chytrý dům" rozpoznává svého obyvatele, pouští ho dovnitř i ven a poskytuje mu určité služby. Podle statistik tyto služby zvyšují cenu bytů o zhruba 10–15 % a celkově mohou podpořit rozvoj nových obchodních modelů. Také bylo již dříve zmíněno o konceptech autonomních vozidel. Brzy umožní rozvoj technologií 5G a Wi-Fi 6 zajistit extrémně nízkou latenci při přenosu dat mezi „chytrými“ domácnostmi, automobily a hlavním datovým centrem. To znamená, že bude možné provádět mnohem více operací souvisejících se závažným zpracováním dat. K řešení takových problémů lze například využít i neuronové procesory, které jsou již dodávány do Ruska.
Perspektivnost právě popsaného trendu je nepochybná. Představme si například inteligentní systém řízení městské dopravy, který je schopen přepínat semafory, regulovat dopravní zátěž na konkrétních ulicích nebo dokonce přijímat adekvátní opatření během mimořádných událostí.
Nyní se podívejme na zdroje, které zajišťují realizaci konceptu HiDC.
Výpočty
Když potřebujeme realizovat standardní výpočetní systém, procesory s architekturou x86 se samozřejmě hodí. Jakmile však nastane potřeba přizpůsobení, je na čase přemýšlet o různorodějších řešeních.
Například procesory ARM jsou díky velkému počtu jader ideální pro aplikace s vysokým stupněm paralelismu. Více vláken přináší zlepšení výkonu o přibližně 30 %.
Pokud jsou pro nás kriticky důležité nízké latence, přicházejí na řadu programovatelné logické integrované obvody (FPGA).
Neurální procesory jsou především nezbytné při řešení úloh strojového učení. Pokud pro konkrétní nasazení potřebujeme 16 skříní s 8 servery v každé, naplněnými neurálními procesory, pak řešení stejného rozsahu založené na architektuře x86 by vyžadovalo (!) přibližně 128 skříní. Jak vidíte, velká rozmanitost typů výpočtů nutí pečlivě vybírat i hardwarové platformy.
Ukládání dat
Již druhým rokem Huawei vyzývá partnery, zákazníky a kolegy v oboru, aby budovali systémy pro ukládání dat podle principu Flash Only. A většina našich zákazníků používá mechanické diskové jednotky pouze ve starých řešeních nebo pro zřídka používaná archivní data.
Flash systémy také evoluují. Na trhu se objevují systémy paměti Storage Class Memory (SCM), jako je Intel Optane. Zajímavé inovace představují čínští a japonských výrobci. V současnosti SCM překonává všechny ostatní řešení co do zpracování. Prozatím však vysoká cena brání jejich širokému použití.
Zároveň vidíme, že kvalitu úložišť je třeba zvyšovat nejen na podmíněném backendu, ale i na frontendu. V nových nasazeních obvykle nabízíme a využíváme mechanismy přímého přístupu k paměti přes Ethernet, ale vidíme poptávku ze strany zákazníků, a proto koncem roku začneme častěji používat NVMe over Fabrics. A to end-to-end, abychom zajistili celkovou architekturu, která by měla být samozřejmě vysoce výkonná a odolná vůči poruchám řadičů.
Systém pro ukládání dat OceanStor Dorado je jedním z našich vlajkových produktů. Interní testy ukázaly, že poskytuje výkon na úrovni 20 milionů IOPS, přičemž si zachovává funkčnost i při poruše sedmi z osmi řadičů.
K čemu taková síla? Pojďme se podívat na aktuální situaci. Již několik měsíců tráví obyvatelé Číny výrazně více času doma v důsledku izolačního režimu. Internetový provoz v tomto období vzrostl v průměru o 30%, a v některých provinciích dokonce dvojnásobně. Spotřeba různých síťových služeb vzrostla. A v určitém okamžiku začaly i banky čelit vážnému dodatečnému zatížení, na které jejich SYSTÉMY pro ukládání dat nebyly připraveny.
Je zřejmé, že 20 milionů IOPS nyní není potřeba pro každého. Co však přijde zítra? Naše inteligentní systémy maximálně využívají potenciál neuronových procesorů, aby zajistily kompaktnost provozu, deduplikaci, optimalizaci a rychlé obnovení dat.
Páteřní síť
Rok 2020, jak jsme zmínili v předchozím materiálu, se pro nás stane rokem páteřních sítí. Mnozí zákazníci, zejména poskytovatelé aplikačních služeb (ASP) a banky, již přemýšlejí o tom, jak jejich aplikace budou fungovat z pohledu spojení s datovými centry a mezi nimi. V tomto nám pomůže nová páteřní síť. Jako příklad uveďme největší čínské banky, které přešly na zjednodušené páteřní systémy, které používají k propojení mezi datovými centry nikoli desítky různých protokolů, ale, řekněme, pouze dva — OSPF a SRv6. Přičemž organizace dostává stejnou sadu služeb.
Inteligentní zdroje
Jak používat data? Až do nedávna existoval fragmentovaný systém různorodých databází: Microsoft SQL, MySQL, Oracle atd. Pro práci s nimi byla použita řešení z oblasti big data, schopná tato data spojit, načíst je a pracovat s nimi. To vše vytvářelo vysokou zátěž na zdroje.
Současně chyběl mechanismus pro provádění operací s daty při výskytu určité události. Řešením byla vývoj zásad pro správu životního cyklu dat (DLM).
Všichni slyšeli o datech lake. S přechodem od správy dat k řízení dat se "digitální jezera" začala rychle "inteligentnět'. A to mimo jiné díky řešením Huawei. V následujících materiálech určitě podrobně popíšeme celý stack námi použitých softwarových technologií. Je nyní důležité zdůraznit, že právě aplikace "inteligentní" správy životního cyklu dat nám umožnila zjednodušit používání naší sítě a serverů, a také se naučit budovat koncové architektury pro lepší pochopení principů práce s daty.
Inženýrská infrastruktura datového centra
Budeme publikovat samostatné materiály věnované inženýrské infrastruktuře, avšak v kontextu dnešního tématu bychom chtěli zmínit změny, které mají vztah k konceptu HiDC.
Dlouhá léta bylo používání lithium-iontových baterií v systémech nouzového a záložního napájení (SRP) datových center zapovězeno kvůli jejich vysoké požární nebezpečnosti. Jakékoli mechanické poškození nebo narušení integrity baterie mohlo vést k jejímu vznícení a nepředvídatelným následkům. Vzhledem k tomu byly SRP vybaveny morálně zastaralými olověnými bateriemi, které měly nízkou hustotu energie při velké hmotnosti.
V nových systémech nouzového a záložního napájení Huawei se používají bezpečné lithium-železo-fosfátové akumulátory (LFP) s inteligentním proaktivním řízením. Při stejné kapacitě zabírají třikrát menší objem než olověné baterie. Jejich životnost je 10–15 let, což nejen snižuje ekologickou zátěž, kterou vytvářejí. Patentovaný systém řízení v ekosystému SmartLi umožňuje použití hybridních systémů složených z bateriových polí starého a nového typu, a komunikační systém umožňuje provádět „horké“ změny ve struktuře SRP s průběžným zachováním funkce rezervace.
Inteligentní provoz
Důležitou součástí principů provozu infrastruktury HiDC je ideologie smart self-healing. V našich předchozích publikacích jsme zmínili inteligentní platformu O&M 1-3-5, která je schopna nejen detekovat a analyzovat nežádoucí události v systému, ale také navrhnout správci několik možností plně automatizovaného řešení problému.
Funkce sebereflexe umožňuje detekovat poruchy přibližně za minutu. Tři minuty trvá analýza a během pěti minut se vytvářejí doporučení na změnu stavu systému.
Představme si, že nějaká chyba operátora vedla k vytvoření uzavřeného cyklu procesů, který snižuje výkonnost virtualizační farmy z 100 na 77 %. Správce datového centra obdrží na svůj dashboard odpovídající zprávu, která obsahuje úplnou vizualizaci problému, včetně síťového schématu zdrojů, které jsou ovlivněny nežádoucím procesem. Poté může správce přistoupit k opravě situace ručně nebo využít některý z navržených automatických scénářů obnovení.
Systém zná přibližně 75 scénářů, které lze realizovat za méně než deset minut. Pokrývají 90 % problémů, které se v datových centrech vyskytují. Během této doby může inženýr klidně odpovídat na telefonáty znepokojených klientů, s jistotou, že služba bude obnovena každou chvíli.
Nové klíčové produkty v HiDC
Kromě softwarových produktů sem patří i klíčová řešení fungující na úrovni infrastruktury. Především je třeba zmínit neuronové procesory používané v našich AI clusterech rodiny Atlas, stejně jako servery založené na NPU a GPU.
Nemůžeme také nezmínit Dorado a jeho rekordní výkon ve své třídě, který bude dostatečný i na dlouhé roky. To je obzvlášť aktuální v postsovětském prostoru, kde se v celku obvykle něco aktualizuje pouze tehdy, když to úplně přestane fungovat. To vysvětluje životnost některých úložišť, které dosahují deseti let. Obrovský výkon je pro Dorado nezbytný, aby i po deseti letech zajišťovalo vysokou kvalitu poskytování služeb.
Inovace v každém prvku
Při výběru konkrétních infrastrukturních řešení nelze zapomínat na architekturu a scénáře jejího dalšího rozvoje. Různé produkty od různých výrobců nezaručují očekávaný synergický efekt, který zajistí řešení, již optimalizovaná pro společné použití.
Základem infrastruktury by měly být správné technologie. "Správné" zahrnuje také otevřené technologie, které zajišťují vysokou propustnost a stabilní funkčnost při vysokých zátěžích. V případě datových center je například důležité dobré vztah mezi celkovou spotřebou energie a IT zátěží. K dosažení všech vyjmenovaných cílů je třeba vybrat prostředí a komponenty. V současných podmínkách to znamená také stále širší využití umělé inteligence.
Podle našich pozorování mezi strategickými zákazníky Huawei stále ubývá těch, kteří dosud nepoužívají systémy strojového učení. Bez ML prostě nelze maximálně monetizovat nasbíraná data.
Monetizační systémy se mohou lišit: banky nabízejí nové cílené produkty, telekomunikační operátoři poskytují individuální služby a zajišťují loajalitu, a státní zakázníci se zaměřují na kvalitní správu životního cyklu dat a vysokou úroveň spolupráce s jinými organizacemi. Vždyť modely správy dat již dávno nejsou omezeny na nastavení firewallu a zajištění síťové viditelnosti svých databází.
Od myšlenky k fungujícímu datovému centru
Výstavba standardního datového centra trvá v nejlepším případě od jednoho roku do jeden a půl. Náš výrobní cyklus to však umožňuje udělat mnohem rychleji díky skupině řešení, která nesou společný název FusionDC 2.0. Projektování, vývoj vysoceúrovňového designu a montáž všech prvků IT zátěže se provádějí přímo v továrně. Během krátké doby je zařízení lodními kontejnery přepraveno z Číny do Ruska. Výsledkem je, že vytvoření datového centra „na klíč“ může být zajištěno doslova za čtyři až pět měsíců.
Myšlenka prefabrikovaného cloudového datového centra je také zajímavá tím, že lze datové centrum rozvíjet postupně, přidáváním potřebných funkčních bloků. Tento přístup je zakotven již v samotné koncepci HiDC.
Abychom nezměnili přehledový materiál na technický list, pro další informace k HiDC doporučujeme navštívit náš . Zde najdete popis a příklady implementace přístupů, produktů a řešení, o kterých jsme hovořili. Materiálů bude tím více, čím vyšší úroveň přístupu k webu budete mít. Pokud máte status „partner“, budete si moct stáhnout plány HiDC, technické prezentace a videa.
Riskneme se domnívat, že většina čtenářů tohoto článku má znalosti síťových architektů. Určitě je bude zajímat navštívit naši . Zde podrobně vysvětlujeme, jak budovat síťovou infrastrukturu podle pravidel Huawei Validated Design (HVD). K dispozici ke stažení jsou příručky, které pomohou detailně porozumět fungování řešení společnosti. Nezapomeňte pouze, že bez autorizace budete mít k dispozici méně materiálů.
***
Mnoho webinářů, které se konají nejen v ruskojazyčném sektoru, ale i na mezinárodní úrovni, vám pomůže s orientací. Na těchto seminářích sdílíme informace o našich produktech a podnikatelské praxi. Také říkáme, jak Huawei i v podmínkách přerušení mnoha servisních řetězců nadále zajišťuje nepřetržitou dodávku svých produktů do různých zemí. Například nedávno došlo k situaci, kdy úplně nové vybavení pro datové centrum dorazilo k moskevskému zákazníkovi za pouhé tři týdny.
Seznam webinářů na duben je k dispozici .
Zdroj: habr.com
