Heute liegt unser Augenmerk nicht nur auf der Produktlinie von Huawei zur Erstellung von Rechenzentrumsnetzen, sondern auch darauf, wie man auf dieser Basis fortschrittliche Gesamtlösungen entwickelt. Wir beginnen mit Szenarien, gehen über zu spezifischen Funktionen und unterstützter Hardware, und beenden mit einem Überblick über bestimmte Geräte, die die Grundlage für moderne Rechenzentren mit einem hohen Automatisierungsgrad der Netzwerkprozesse bilden können.
So beeindruckend die technischen Daten der Netzwerkausrüstung auch sein mögen, die Möglichkeiten der darauf basierenden architektonischen Lösungen hängen davon ab, wie effizient die gegenseitige Integration der damit verbundenen Hard- und Software, virtuellen und anderen Technologien sein kann. Wir sind bestrebt, mit der Zeit Schritt zu halten und unseren Kunden zeitnah moderne und vielversprechende Möglichkeiten anzubieten, die oft die kühnsten Ideen anderer Anbieter übertreffen.
Die Lösungen auf Basis von Cloud Fabric umfassen das Netzwerk des Rechenzentrums, den SDN-Controller sowie weitere notwendige Komponenten für das spezifische Projekt, einschließlich solcher von anderen Herstellern.
Das erste und einfachste Szenario beinhaltet die Verwendung einer minimalen Anzahl von Komponenten: Das Netzwerk basiert auf der Hardware von Huawei und externen Tools zur Automatisierung von Netzwerkmanagementprozessen und deren Überwachung, wie beispielsweise Ansible oder Microsoft Azure.
Das zweite Szenario setzt voraus, dass der Kunde bereits ein Virtualisierungssystem und SDN für Rechenzentren, beispielsweise NSX, verwendet und Huawei-Hardware als Hardware-VTEP (Virtual Tunnel End Point) in die bestehende VMware-Lösung integrieren möchte. Auf der Website dieses Unternehmens von Huawei-Hardware, die getestet wurde und als VTEP eingesetzt werden kann. Es ist allgemein bekannt, dass, so erfolgreich die Softwarelösungen VXLAN (Virtual Extensible LAN) auf virtuellen Switches auch sein mögen, Hardwareimplementierungen in Bezug auf die Leistung effektiver sind.
Das dritte Szenario umfasst den Aufbau von Hosting- und Computing-Systemen, die über einen Controller verfügen, jedoch keine übergeordnete Plattform benötigen, mit der sie integriert werden müssten. Eine der Möglichkeiten zur Umsetzung dieses Szenarios sieht die Verwendung eines separaten SDN-Controllers, des Agile Controller-DCN, vor. Systemadministratoren können diese Architektur nutzen, um tägliche Netzwerkverwaltungsoperationen durchzuführen. Eine weiterentwickelte Version des dritten Szenarios basiert auf der Interaktion zwischen dem Agile Controller-DCN und VMware vCenter, die durch einen Geschäftsprozess miteinander verbunden sind, jedoch erneut ohne ein übergeordnetes Verwaltungssystem.
Das vierte Szenario ist besonders bemerkenswert – die Integration mit einer übergeordneten Plattform auf der Basis von OpenStack oder unserem Virtualisierungsprodukt FusionSphere. Wir erhalten zahlreiche Anfragen zu solchen Architekturansätzen, wobei OpenStack (CentOS, Red Hat usw.) die größte Beliebtheit genießt. Es hängt alles davon ab, welche Orchestrierungs- und Verwaltungsplattform für Rechenressourcen im Rechenzentrum verwendet wird.
Das fünfte Szenario ist völlig neu. Neben den weithin 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 ermöglicht die Integration des Agile Controller-DCN mit der Containerisierung-Plattform Kubernetes über das CNI-Plugin. So bewegt sich Huawei gemeinsam mit der Welt von der Virtualisierung von Hosts zur Virtualisierung von Betriebssystemen.
Mehr zur Containerisierung
Zuvor haben wir bereits den virtuellen Switch CE1800V erwähnt, der mit dem 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 vom Agile Controller-DCN zu nutzen. Zudem ist zu beachten, dass ein PoD der Kubernetes-Plattform nicht mehr als 4 Millionen Container enthalten kann.
Die Verbindung zum VXLAN-Netzwerk des Rechenzentrums erfolgt über VLAN (Virtual Local Area Network). Es gibt jedoch auch 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 einbeziehen zu müssen.
Intent-Driven Networks: Netzwerke, die Absichten analysieren
Das Konzept des Intent-Driven Network (IDN) von Huawei wurde bereits 2018 vorgestellt. Seitdem arbeitet das Unternehmen kontinuierlich an Netzwerken, die durch Cloud-Computing-, Big-Data- und KI-Technologien die Ziele und Absichten der Nutzer analysieren können.
Im Grunde genommen sprechen wir über den Übergang von Automatisierung zu Autonomie. Das vom Benutzer geäußerte Interesse wird in Form von Empfehlungen für Netzwerkprodukte zurückgegeben, wie dieses Interesse umgesetzt werden kann. Die Funktionen des Agile Controller-DCN bilden die Grundlage dieser Funktionalität und werden in das Produkt integriert, um die Ideologie des IDN umzusetzen.
Zukünftig wird es mit der Einführung von IDN möglich sein, Netzwerksdienste mit nur einem Klick bereitzustellen, was eine hohe Automatisierung voraussetzt. 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 Steuerbarkeit zu erreichen, ist der ZTP-Prozess (Zero Touch Provisioning) von entscheidender Bedeutung. Huawei hat in diesem Bereich erhebliche Fortschritte gemacht und bietet die Möglichkeit einer vollständigen Netzimplementierung "out of the box".
Der weitere Installations- und Bereitstellungsprozess umfasst unbedingt die Überprüfung der Netzwerkverbindungen (network connectivity) und die Bewertung von Änderungen der Netzwerkleistung je nach Betriebsmodus. Dieser Schritt umfasst Simulationen, bevor die tatsächliche Nutzung beginnt.
Der nächste Schritt besteht darin, die Dienste gemäß den Kundenanforderungen (service provisioning) einzurichten und diese mit den integrierten Mitteln von Huawei zu verifizieren. Danach bleibt nur noch, das Ergebnis zu überwachen.
Den beschriebenen Weg kann man nun mit einem einzigen umfassenden Mechanismus auf der iMaster NCE-Plattform gehen, der den Agile Controller-DCN und das Element-Management-System (EMS) eSight umfasst.
Der Agile Controller-DCN kann derzeit die Verfügbarkeit von Ressourcen und Verbindungen überprüfen sowie proaktiv (nach Genehmigung des Administrators) auf Netzwerkprobleme reagieren. Das Hinzufügen benötigter Dienste erfolgt derzeit manuell, jedoch beabsichtigt Huawei, diese und andere Operationen, wie die Bereitstellung von Servern und die Netzwerkkonfiguration für Speicherlösungen, in Zukunft zu automatisieren.
Serviceketten und Mikrosegration
Der Agile Controller-DCN kann Service-Header (Net Service Headers, oder NSH) verarbeiten, die in VXLAN-Paketen enthalten sind. Dies ist nützlich für die Erstellung von Serviceketten. Zum Beispiel, wenn Sie bestimmte Pakete über einen anderen Pfad senden möchten, als es das Standard-Routingprotokoll vorschlägt. Bevor sie das Netzwerk verlassen, müssen sie durch ein entsprechendes Gerät (wie eine Firewall usw.) geleitet werden. Dazu genügt es, eine Servicekette mit den erforderlichen Regeln zu konfigurieren. Durch diesen Mechanismus können Sicherheitsrichtlinien konfiguriert werden, aber auch andere Anwendungsbereiche sind möglich.
Im Diagramm wird die Funktionsweise von RFC-konformen Serviceketten, die auf NSH basieren, anschaulich dargestellt, und es wird eine Liste der unterstützenden Hardware-Switches angegeben.
Die Möglichkeiten von Huawei-Lösungen zur Schaffung von Serviceketten werden durch Mikrosegmentierungswerkzeuge ergänzt – eine Methode der Netzwerksicherheit, die die Isolierung von Sicherheitssegmenten bis hin zu einzelnen Lastenausgleich-Elementen umfasst. Das Umgehen von "Engpässen" in Zugriffslisten (Access Control List oder ACL) wird durch die Eliminierung der Notwendigkeit zur manuellen Konfiguration einer großen Anzahl von ACLs erleichtert.
Intelligente Betriebsführung
Wenn wir über den Betrieb von Netzwerken sprechen, muss auch ein weiterer Bestandteil der Dachmarke iMaster NCE erwähnt werden – der intelligente Netzwerk-Analyzer FabricInsight. Er bietet umfangreiche Möglichkeiten zur Erfassung von Telemetrie- und Datenflussinformationen im Netzwerk. Die Telemetrie wird über gRPC gesammelt und akkumuliert Daten über durchgegangene, im Puffer gehaltene und verlorene Pakete. Ein weiterer großer Informationsumfang wird über ERSPAN (Encapsulated Remote Switch Port Analyzer) aggregiert und gibt Einblicke in die Datenströme im Rechenzentrum. Es geht im Wesentlichen um die Erfassung von TCP-Headern und der Menge an Informationen, die während jeder TCP-Sitzung übertragen werden. Dies kann mit verschiedenen Huawei-Geräten realisiert werden – deren Liste ist im Diagramm angegeben.
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 von unserer Hardware unterstützten AI Fabric-Funktionen verwandeln Ethernet in ein Hochleistungsnetzwerk mit niedrigen Latenzen und ohne Paketverluste. Dies ist entscheidend für die Implementierung grundlegender Anwendungsbereitstellungszenarien in Rechenzentrumsnetzwerken.
In der obigen Abbildung sehen wir die Herausforderungen, die bei der Nutzung des Netzwerks auftreten können:
- Paketverluste;
- Pufferüberläufe;
- das Problem optimaler Netzwerkbelastung bei Verwendung paralleler Verbindungen.
In der Hardware von Huawei sind Mechanismen integriert, die all diese Probleme lösen. Zum Beispiel wurde auf Chip-Ebene die Technologie virtueller eingehender Warteschlangen implementiert, die gleichzeitig Blockierungen am Eingang (HOL Blocking) vermeidet.
Auf Protokollebene gibt es den Mechanismus Dynamic ECN – eine dynamische Anpassung der Puffergröße, sowie Fast CNP – eine schnelle Benachrichtigung des Quellgeräts über Probleme im Netzwerk.
Die Ströme gleichberechtigen und unterstützt die Technologie der dynamischen Packet-Priorisierung (DPP), die darin besteht, kurze Datenfragmente aus verschiedenen Strömen in eine separate hochpriorisierte Warteschlange zu platzieren. Dadurch überstehen kurze Pakete in einer Umgebung mit langen, schweren Strömen besser.
Es ist wichtig zu betonen, dass diese Mechanismen zur effektiven Funktionalität direkt von der Hardware unterstützt werden müssen.
Alle diese Funktionen werden in einem der drei Anwendungsszenarien der Huawei-Ausrüstung angewendet:
- bei der Erstellung von KI-Systemen basierend auf verteilten Anwendungen;
- bei der Entwicklung verteilt gespeicherter Daten;
- bei der Schaffung von Systemen für Hochleistungsrechnen (HPC).
Ideen, die in der „Hardware“ verwirklicht wurden
Nachdem wir die typischen Anwendungsszenarien der Huawei-Lösungen besprochen und ihre Hauptfunktionen aufgezählt haben, kommen wir direkt zur Hardware.
CloudEngine 16800 ist eine Plattform, die den Betrieb über Schnittstellen mit 400 Gbit/s vorsieht. Ihr charakteristisches Merkmal ist das Vorhandensein eigener Forwarding-Chips und eines künstlichen Intelligenzprozessors neben der CPU, der erforderlich ist, um die Funktionen von AI Fabric zu realisieren.
Die Plattform ist nach einer klassischen orthogonalen Architektur mit einem Front-to-Back-Kühlsystem aufgebaut und wird in einer der drei Chassis-Varianten angeboten — mit 4 (10U), 8 (16U) oder 16 (32U) Slots.
Im CloudEngine 16800 können mehrere Typen von Linienkarten verwendet werden. Dazu gehören sowohl traditionelle 10-Gigabit- als auch 40- und 100-Gigabit-Karten, einschließlich ganz neuer Modelle. Für die Zukunft sind Karten mit 25 und 400 Gbit/s-Schnittstellen geplant.
Was die Top-of-Rack (ToR) Switches betrifft, sind die aktuellen Modelle auf der Zeitleiste oben gekennzeichnet. Das größte Interesse wecken die neuen 25-Gigabit-Modelle, die 100-Gigabit-Switches mit 400-Gigabit-Uplinks sowie die kompakten 100-Gigabit-Varianten mit 96 Ports.
Der aktuelle Hauptswitch von Huawei mit fester Konfiguration ist der CloudEngine 8850. Geplant ist das Nachfolgemodell 8851, das über 32 Schnittstellen mit 100 Gbit/s und acht Schnittstellen mit 400 Gbit/s verfügt und die Möglichkeit bietet, diese auf 50, 100 oder 200 Gbit/s zu splitten.
Der CloudEngine 6865 bleibt weiterhin in der Produktlinie von Huawei. Er ist ein bewährter "Arbeitstier" mit Zugriffsgeschwindigkeiten von 10 / 25 Gbit/s und acht 100-Gigabit-Uplinks. Darüber hinaus unterstützt er auch AI Fabric.
Das Diagramm zeigt die Eigenschaften aller neuen Switch-Modelle, deren Einführung in den kommenden Monaten, wenn nicht sogar Wochen, erwartet wird. Einige Verzögerungen sind auf die Situation rund um das Coronavirus zurückzuführen. Auch Fragen des Sanktionsdrucks auf Huawei bleiben relevant, jedoch können all diese Ereignisse nur Auswirkungen auf den Premierentermin haben.
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Quelle: habr.com
