Heute liegt unser Fokus nicht nur auf der Produktreihe von Huawei zur Erstellung von Rechenzentrumsnetzwerken, sondern auch darauf, wie man auf deren Basis fortschrittliche, komplexe Lösungen aufbaut. Wir beginnen mit Szenarien, gehen über zu spezifischen Funktionen, unterstützender Hardware und enden mit einem Überblick über spezifische Geräte, die die Grundlage moderner Rechenzentren mit höchstem Automatisierungsgrad der Netzwerkprozesse bilden können.
So beeindruckend die Spezifikationen der Netzwerktechnologie auch sein mögen, die Möglichkeiten der architektonischen Anwendungslösungen, die auf ihr basieren, hängen davon ab, wie effektiv die gegenseitige Integration der betreffenden Hardware-, Software-, Virtuellen- und anderen Technologien sein kann. Um mit der Zeit Schritt zu halten, bieten wir unseren Kunden schnell moderne und vielversprechende Möglichkeiten, die oft die kühnsten Pläne anderer Anbieter übertreffen.
Die Lösungen auf Basis von Cloud Fabric umfassen das Netzwerk des Rechenzentrums, den SDN-Controller sowie andere für das spezifische Projekt notwendige Komponenten, einschließlich von anderen Herstellern.
Das erste und einfachste Szenario umfasst die Verwendung einer minimalen Anzahl von Komponenten: Das Netzwerk wird auf der Hardware-Basis von Huawei aufgebaut und nutzt Drittanbieter-Tools zur Automatisierung von Netzwerkmanagementprozessen und deren Überwachung. Beispielsweise wie Ansible oder Microsoft Azure.
Das zweite Szenario setzt voraus, dass der Kunde bereits ein Virtualisierungssystem und SDN für Rechenzentren verwendet, sagen wir NSX, und die Hardware von Huawei als hardwarebasierte VTEP (Virtual Tunnel End Point) im Rahmen der bestehenden VMware-Lösung einbinden möchte. Auf der Website dieses Unternehmens von Huawei-Hardware, die getestet wurde und als VTEP verwendet werden kann. Denn es ist kein Geheimnis, dass, so erfolgreich die Softwarelösungen VXLAN (Virtual Extensible LAN) auf virtuellen Switches auch sein mögen, hardwarebasierte Implementierungen hinsichtlich der Leistung effizienter sind.
Das dritte Szenario ist der Aufbau von Hosting- und Computing-Systemen, die einen Controller enthalten, jedoch über keine integrierte übergeordnete Plattform verfügen. Eine Variante zur Umsetzung dieses Szenarios sieht einen separaten SDN-Controller Agile Controller-DCN vor. Diese Architektur kann von Systemadministratoren für die täglichen Netzmanagement-Aufgaben verwendet werden. Eine weiterentwickelte Variante des dritten Szenarios basiert auf der Interaktion zwischen Agile Controller-DCN und VMware vCenter, die durch einen bestimmten Geschäftsprozess verbunden sind, jedoch wiederum ohne ein übergeordnetes Verwaltungssystem.
Bemerkenswert ist das vierte Szenario – die Integration mit einer übergeordneten Plattform auf Basis von OpenStack oder unserem Virtualisierungsprodukt FusionSphere. Wir verzeichnen zahlreiche Anfragen zu solchen architektonischen Lösungen, wobei OpenStack (CentOS, Red Hat usw.) am beliebtesten ist. Es hängt alles davon ab, welche Plattform zur Orchestrierung und Verwaltung der Rechenressourcen im Rechenzentrum verwendet wird.
Das fünfte Szenario ist ganz neu. Neben den allgemein bekannten Hardware-Switches umfasst es den verteilten virtuellen Switch CloudEngine 1800V (CE1800V), der nur mit KVM (Kernel-based Virtual Machine) betrieben werden kann. Diese Architektur sieht die Zusammenführung des Agile Controller-DCN mit der Containerisierungsplattform Kubernetes mittels des CNI-Plugins vor. So bewegt sich Huawei zusammen mit der Welt von der Virtualisierung von Hosts zur Virtualisierung von Betriebssystemen.
Mehr über die Containerisierung
Früher haben wir bereits den virtuellen Switch CE1800V erwähnt, der mit Agile Controller-DCN bereitgestellt wird. In Kombination mit den Hardware-Switches von Huawei bilden sie eine Art „hybrides Overlay“. In naher Zukunft werden die Container-Szenarien von Huawei Unterstützung für NAT-Funktionen und Lastverteilung erhalten.
Eine Einschränkung der Architektur ist die Unmöglichkeit, CE1800V unabhängig von Agile Controller-DCN zu verwenden. Zudem ist zu beachten, dass ein PoD der Kubernetes-Plattform nicht mehr als 4 Millionen Container enthalten kann.
Die Verbindung zum VXLAN-Rechenzentrum erfolgt über VLAN (Virtual Local Area Network), jedoch gibt es eine Option, bei der der CE1800V als VTEP mit dem BGP (Border Gateway Protocol) fungiert. Dies ermöglicht den Austausch von BGP-Routen mit dem Backbone-Netzwerk, ohne separate Hardware-Switches hinzuzuziehen.
Intent-Driven Networks: Netzwerke, die Absichten analysieren
Das Konzept des Intent-Driven Network (IDN) von Huawei wurde bereits 2018 vorgestellt. Seitdem hat das Unternehmen kontinuierlich an Netzwerken gearbeitet, die mithilfe von Cloud-Computing, Big Data und Künstlicher Intelligenz die Ziele und Absichten der Nutzer analysieren.
Im Wesentlichen sprechen wir hier von einer Bewegung von Automatisierung zu Autonomie. Die vom Nutzer geäußerte Absicht wird in Form von Empfehlungen für Netzwerkprodukte zurückgegeben, wie diese Absicht verwirklicht werden kann. Grundlage dieser Funktionalität sind die Möglichkeiten des Agile Controller-DCN, die dem Produkt hinzugefügt werden, um die Ideologie des IDN zu gewährleisten.
In der Zukunft wird es mit der Einführung von IDN möglich sein, Netzwerkdienste mit einem einzigen Klick bereitzustellen, was ein Höchstmaß an Automatisierung impliziert. Die modulare Architektur der Netzwerkfunktionen und die Möglichkeit, diese Funktionen zu kombinieren, ermöglichen es dem Administrator, einfach anzugeben, welche Dienste in einem bestimmten Netzwerksegment verfügbar gemacht werden sollen.
Um ein solches Maß an Manageability zu erreichen, ist der ZTP-Prozess (Zero Touch Provisioning) von großer Bedeutung. Huawei hat dabei erhebliche Fortschritte gemacht, wodurch eine vollständige Netzwerkbereitstellung "out of the box" angeboten werden kann.
Der weitere Installations- und Bereitstellungsprozess umfasst unbedingt die Überprüfungsprozedur der Netzwerkverbindung zwischen den Ressourcen und die Bewertung der Leistungsänderungen des Netzwerks je nach Betriebsmodus. Dieser Schritt beinhaltet eine Simulation vor dem eigentlichen Betrieb.
Der nächste Schritt ist die Anpassung der Dienste an die Bedürfnisse des Kunden (Service Provisioning) und deren Verifizierung, die von den integrierten Mitteln von Huawei durchgeführt wird. Danach bleibt nur noch, das Ergebnis zu überwachen.
Den gesamten beschriebenen Weg kann man jetzt mit einem einzigen integrierten Mechanismus auf Basis der iMaster NCE-Plattform durchlaufen, die den Agile Controller-DCN und das Netzwerk-Element-Management-System (EMS) eSight enthält.
Der Agile Controller-DCN kann derzeit die Verfügbarkeit von Ressourcen und Verbindungen überprüfen und proaktiv (nach Genehmigung des Administrators) auf Probleme im Netzwerk reagieren. Das Hinzufügen benötigter Dienste erfolgt derzeit manuell, aber Huawei plant, diese und andere Operationen, wie die Bereitstellung von Servern und die Konfiguration von Netzwerken für Speicherlösungen, künftig zu automatisieren.
Serviceketten und Mikrossegmentierung
Der Agile Controller-DCN ist in der Lage, Dienst-Header (Net Service Headers oder NSH) zu verarbeiten, die sich in VXLAN-Paketen befinden. Dies ist nützlich zum Erstellen von Serviceketten. Zum Beispiel möchten Sie Pakete eines bestimmten Typs über einen anderen Weg senden als den, der vom Standard-Routingprotokoll angeboten wird. Bevor sie das Netzwerk verlassen, müssen sie durch ein Gerät (Firewall usw.) geleitet werden. Dazu genügt es, eine Servicekette mit den erforderlichen Regeln zu konfigurieren. Durch diesen Mechanismus können beispielsweise Sicherheitsrichtlinien konfiguriert werden, wobei auch andere Anwendungsgebiete möglich sind.
Die Abbildung veranschaulicht die Funktionsweise von RFC-konformen Serviceketten, die auf NSH basieren, sowie eine Liste der unterstützenden Hardware-Switches.
Die Leistung der Huawei-Lösungen zur Erstellung von Serviceketten wird durch Mikrossegmentierungs-Tools ergänzt – eine Methode der Netzwerksicherheit, die die Isolation von Sicherheitssegmenten bis hin zu einzelnen Elementen der Arbeitslast beinhaltet. Das Umgehen des "Flaschenhalses" von Zugangskontrolllisten (Access Control List oder ACL) wird erleichtert, da es nicht erforderlich ist, eine große Anzahl von ACLs manuell zu konfigurieren.
Intelligente Betriebsführung
Wenn wir zur Nutzung des Netzwerks übergehen, kann ein weiterer Bestandteil der Dachmarke iMaster NCE — der intelligente Netzwerk-Analysator FabricInsight — nicht unerwähnt bleiben. Er bietet umfassende Möglichkeiten zur Erfassung von Telemetrie- und Datenflussinformationen im Netzwerk. Die Telemetrie wird mittels gRPC erfasst und sammelt Daten zu durchlaufenen, gepufferten und verlorenen Paketen. Eine zweite, große Informationsmenge wird über ERSPAN (Encapsulated Remote Switch Port Analyzer) aggregiert und gibt Einblick in die Datenströme im Rechenzentrum. Im Grunde genommen geht es um das Sammeln von TCP-Headern und den Datenmengen, die während jeder TCP-Sitzung übertragen werden. Dies kann mit verschiedenen Geräten von Huawei durchgeführt werden – deren Liste ist im Diagramm dargestellt.
Auch SNMP und NetStream wurden nicht vergessen, sodass Huawei sowohl alte als auch neue Mechanismen nutzt, um von einem Netzwerk als „schwarzem Kasten“ zu einem Netzwerk überzugehen, über das wir buchstäblich alles wissen.
AI Fabric: Intelligente Netzwerke ohne Verluste
Die Funktionen von AI Fabric, die von unserer Hardware unterstützt werden, sollen Ethernet in ein leistungsstarkes Netzwerk mit niedrigen Latenzen und ohne Paketverluste verwandeln. Dies ist notwendig, um die grundlegenden Einsatzszenarien für Anwendungen im Rechenzentrumsnetzwerk zu realisieren.
Im obigen Diagramm sehen wir die Probleme, mit denen man bei der Nutzung des Netzwerks konfrontiert werden kann:
- Paketverluste;
- Bufferüberlauf;
- Das Problem der optimalen Netzwerkauslastung bei der Verwendung paralleler Verbindungen.
In der Hardware von Huawei sind Mechanismen implementiert, die alle diese Probleme lösen können. Zum Beispiel wurde auf Chip-Ebene die Technologie virtueller eingehender Warteschlangen eingeführt, die gleichzeitig eine Blockierung am Eingang (HOL Blocking) verhindert.
Auf Protokollebene gibt es einen Mechanismus namens Dynamic ECN — dynamische Anpassung der Puffergröße, sowie Fast CNP — schnelle Übermittlung von Nachrichten über Netzwerkprobleme an die Quelle.
Die Ströme gleich behandeln und unterstützt die Technologie Dynamic Packet Prioritization (DPP), die darin besteht, kurze Datenfragmente aus verschiedenen Strömen in eine separate hochpriorisierte Warteschlange zu legen. Somit „überleben“ kurze Pakete besser in einer Umgebung mit langen, schweren Strömen.
Es sei angemerkt, dass für das effiziente Funktionieren der oben genannten Mechanismen die direkte Unterstützung durch die Hardware erforderlich ist.
All diese Funktionen kommen in einem der drei Anwendungsszenarien mit Huawei-Hardware zum Einsatz:
- bei der Erstellung von KI-Systemen, die auf verteilten Anwendungen basieren;
- bei der Erstellung verteilter Datenspeichersysteme;
- bei der Schaffung von Systemen für hochleistungsfähige Berechnungen (HPC).
Ideen, die in „Hardware“ umgesetzt wurden
Nachdem wir die typischen Anwendungsszenarien der Huawei-Lösungen besprochen und ihre Hauptmerkmale aufgelistet haben, kommen wir direkt zur Hardware.
CloudEngine 16800 ist eine Plattform, die den Betrieb über 400 Gbit/s Schnittstellen vorsieht. Ihr bemerkenswertes Merkmal ist neben der CPU die eigene Forwarding-Chip- und KI-Processor, die erforderlich sind, um die Möglichkeiten von AI Fabric zu realisieren.
Die Plattform ist in einer klassischen orthogonalen Architektur mit einem Front-to-Back-Kühlsystem ausgeführt und wird mit einem der drei Chassis-Typen geliefert — mit 4 (10U), 8 (16U) oder 16 (32U) Slots.
In CloudEngine 16800 können mehrere Arten von Linearkarten verwendet werden. Dazu gehören sowohl traditionelle 10-Gigabit- als auch 40- und 100-Gigabit-Karten, einschließlich ganz neuer. Karten mit 25 und 400 Gbit/s Schnittstellen sind in der Entwicklung.
Was die ToR (Top of Rack) Switches betrifft, sind ihre aktuellen Modelle auf der Zeitlinie oben dargestellt. Besonders interessant sind die neuen 25-Gigabit-Modelle, 100-Gigabit-Switches mit 400-Gigabit-Uplinks sowie hochdichte 100-Gigabit-Modelle mit 96 Ports.
Der Hauptswitch von Huawei mit fester Konfiguration ist derzeit der CloudEngine 8850. Er wird durch das Modell 8851 mit 32 100-Gbit/s-Schnittstellen und acht 400-Gbit/s-Schnittstellen ersetzt, das auch die Möglichkeit bietet, diese auf 50, 100 oder 200 Gbit/s zu splitten.
Ein weiterer Switch mit fester Konfiguration, der CloudEngine 6865, bleibt vorerst in der Produktlinie von Huawei. Er hat sich als „Zugpferd“ mit Zugängen von 10 / 25 Gbit/s und acht 100-Gigabit-Uplinks ausgezeichnet. Außerdem unterstützt er AI Fabric.
Im Diagramm sind die Merkmale aller neuen Switch-Modelle zu sehen, deren Einführung wir in den kommenden Monaten, möglicherweise sogar Wochen, erwarten. Eine gewisse Verzögerung bei der Markteinführung steht im Zusammenhang mit der Coronavirus-Situation. Auch die Fragen des Sanktionsdrucks auf das Unternehmen Huawei bleiben weiterhin aktuell, jedoch können all diese Ereignisse ausschließlich die Premieretermine beeinflussen.
Weitere Informationen zu Huawei-Lösungen und deren Anwendungsvarianten erhalten Sie leicht, indem Sie sich für unsere Webinare anmelden oder direkt die Unternehmensvertreter kontaktieren.
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Quelle: habr.com
