Huawei DCN: データセンターネットワークを構築するための XNUMX つのシナリオ

現在、私たちはデータセンターネットワークを構築するためのファーウェイの製品ラインだけでなく、それらをベースにした高度なエンドツーエンドソリューションを構築する方法にも焦点を当てています。 シナリオから始めて、機器によってサポートされる特定の機能に進み、ネットワーク プロセスの最高レベルの自動化を備えた最新のデータ センターの基礎を形成できる特定のデバイスの概要で終わります。

ネットワーク機器の特性がどれほど優れていても、それに基づく応用アーキテクチャ ソリューションの能力は、それに関連するハードウェア、ソフトウェア、仮想およびその他のテクノロジの相互統合がどれほど効果的であるかによって決まります。 時代に追いつくために、当社はクライアントに最新の有望な機会を迅速に提供するよう努めており、多くの場合、他のベンダーの最も突飛な計画を先取りしています。

Cloud Fabric に基づくソリューションには、データセンター ネットワーク、SDN コントローラー、および他のメーカーを含む特定のプロジェクトに必要なその他のコンポーネントが含まれます。

最初の最も単純なシナリオでは、最小限のコンポーネントを使用します。つまり、ネットワークはファーウェイのハードウェアとサードパーティのツール上に構築され、ネットワーク管理と監視のプロセスを自動化します。 たとえば、Ansible や Microsoft Azure などです。

XNUMX 番目のシナリオは、お客様がデータセンター用の仮想化および SDN システム (NSX など) をすでに使用しており、既存の VMware ソリューション内のハードウェア VTEP (仮想トンネル エンド ポイント) として Huawei 機器を使用したいと考えていることを前提としています。 この会社のウェブサイトでは ここにリストがあります テスト済みで VTEP として使用できる Huawei 機器。 結局のところ、仮想スイッチ上の VXLAN (Virtual Extensible LAN) ソフトウェア ソリューションがどれほど成功していても、パフォーマンスの点ではハードウェア実装の方が効率的であることは周知の事実です。

XNUMX 番目のシナリオは、コントローラーを含むホスティングおよびコンピューティング クラス システムの構築ですが、統合する必要がある上位プラットフォームがありません。 このシナリオを実装するためのオプションの XNUMX つは、別個のアジャイル コントローラー-DCN SDN コントローラーの存在を伴います。 システム管理者は、このアーキテクチャを使用して日常のネットワーク管理操作を実行できます。 XNUMX 番目のシナリオのより発展したバージョンは、アジャイル コントローラー DCN と VMware vCenter の対話に基づいており、特定のビジネス プロセスによって統合されていますが、これも上位の管理システムはありません。

XNUMX 番目のシナリオは注目に値します。OpenStack または FusionSphere 仮想化製品に基づくアップストリーム プラットフォームとの統合です。 同様のアーキテクチャ ソリューションを求める多くのリクエストが登録されていますが、その中で OpenStack (CentOS、Red Hat など) が最も人気があります。 それはすべて、データセンターでコンピューティング リソースのオーケストレーションと管理にどのプラットフォームが使用されるかによって異なります。

1800番目のシナリオはまったく新しいものです。 有名なハードウェアスイッチに加え、KVM（カーネルベースの仮想マシン）でのみ動作可能な分散仮想スイッチCloudEngine 1800V（CEXNUMXV）も搭載しています。 このアーキテクチャには、CNI プラグインを使用して、Agile Controller-DCN と Kubernetes コンテナ化プラットフォームを組み合わせることが含まれます。 このようにして、ファーウェイは全世界とともに動き始めています。 ホストの仮想化からオペレーティング システムの仮想化まで.

コンテナ化の詳細

以前、Agile Controller-DCN を使用して展開された CE1800V 仮想スイッチについて説明しました。 Huawei ハードウェア スイッチと組み合わせると、一種の「ハイブリッド オーバーレイ」を形成します。 近い将来、Huawei のコンテナ スクリプトは NAT および負荷分散機能のサポートを受ける予定です。

このアーキテクチャの制限は、CE1800V を Agile Controller-DCN とは別に使用できないことです。 また、Kubernetes プラットフォームの 4 つの PoD には XNUMX 万個以下のコンテナーを含めることができることも考慮する必要があります。

データセンターの VXLAN ネットワークへの接続は VLAN (Virtual Local Area Network) 経由で行われますが、CE1800V が BGP (Border Gateway Protocol) プロセスを使用して VTEP として機能するオプションもあります。 これにより、別個のハードウェア スイッチを必要とせずに、BGP ルートをバックボーンと交換できるようになります。

Intent-Driven Networks: 意図を分析するネットワーク

Huawei Intent-Driven Network (IDN) のコンセプト 提示 2018年に遡ります。 以来、同社はクラウドコンピューティング技術、ビッグデータ、人工知能を利用してユーザーの目的や意図を分析するネットワークの開発に取り組み続けてきた。

本質的に、私たちは自動化から自律化への動きについて話しています。 ユーザーが表明した意図は、この意図を実装する方法に関するネットワーク製品からの推奨事項の形で返されます。 この機能の中心となるのは、IDN イデオロギーの実装を確実にするために製品に追加されるアジャイル コントローラー DCN 機能です。

将来的には、IDN の導入により、ワンクリックでネットワーク サービスを展開できるようになり、これは高度な自動化を意味します。 ネットワーク機能のモジュラー アーキテクチャとこれらの機能を組み合わせる機能により、管理者は特定のネットワーク セグメントでどのサービスを利用できるようにする必要があるかを簡単に指定できます。

このレベルの制御性を実現するには、ZTP (ゼロ タッチ プロビジョニング) プロセスが非常に重要です。 ファーウェイは、すぐにネットワークを完全に展開できる機能を提供することで、この点で大きな成功を収めました。

その後のインストールおよび展開プロセスには、リソース間の接続 (ネットワーク接続) を確認し、動作モードに応じてネットワーク パフォーマンスの変化を評価する手順が必ず含まれます。 実際の運用を始める前にシミュレーションを行う段階です。

次のステップは、クライアントのニーズに合わせてサービスを構成し (サービスプロビジョニング)、組み込みの Huawei ツールによって実行される検証です。 あとは結果を確認するだけです。

アジャイル コントローラー DCN と eSight ネットワーク要素管理システム (EMS) を含む iMaster NCE プラットフォームに基づく単一の包括的なメカニズムを使用して、説明されたパス全体を通過できるようになりました。

現在、Agile Controller-DCN は、リソースの可用性と接続の存在を確認できるほか、ネットワーク内の問題に対して (管理者の承認後) プロアクティブに対応できます。 必要なサービスの追加は現在手動で行われていますが、将来的にファーウェイはこれと、サーバーの展開、ストレージシステムのネットワーク構成などの他の操作を自動化する予定です。

サービスチェーンとマイクロセグメンテーション

Agile Controller-DCN は、VXLAN パケットに含まれるサービス ヘッダー (ネット サービス ヘッダー、つまり NSH) を処理できます。 これはサービス チェーンを作成する場合に便利です。 たとえば、標準ルーティング プロトコルによって提供されるルートとは異なるルートに沿って特定の種類のパケットを送信するとします。 ネットワークから離れる前に、何らかのデバイス (ファイアウォールなど) を通過する必要があります。 これを行うには、必要なルールを含むサービス チェーンを構成するだけで十分です。 このようなメカニズムのおかげで、たとえばセキュリティ ポリシーを構成することが可能ですが、その応用の他の領域も可能です。

この図は、NSH に基づく RFC 互換サービス チェーンの動作を明確に示しており、それらをサポートするハードウェア スイッチのリストも示しています。

ファーウェイのサービスチェーン機能は、セキュリティセグメントを個々のワークロード要素まで分離するネットワークセキュリティ技術であるマイクロセグメンテーションによって補完されています。 膨大な数の ACL を手動で構成する必要性を回避すると、アクセス コントロール リスト (ACL) のボトルネックを回避できます。

インテリジェントな操作

ネットワーク運用の問題に移りますが、iMaster NCE 統括ブランドのもう XNUMX つのコンポーネントである FabricInsight インテリジェント ネットワーク アナライザーについても触れずにはいられません。 ネットワーク上のデータ フローに関するテレメトリと情報を収集するための広範な機能を提供します。 テレメトリは gRPC を使用して収集され、送信パケット、バッファリングされたパケット、失われたパケットに関するデータを蓄積します。 XNUMX 番目の大量の情報は、ERSPAN (Encapsulated Remote Switch Port Analyzer) を使用して集約され、データセンター内のデータ フローのアイデアを提供します。 基本的に、TCP ヘッダーの収集と、各 TCP セッション中に送信される情報の量について話しています。 これは、さまざまな Huawei デバイスを使用して実行できます。そのリストは図に示されています。

SNMPとNetStreamも忘れられていないため、ファーウェイは「ブラックボックス」としてのネットワークから、文字通りすべてを知っているネットワークに移行するために、古いメカニズムと新しいメカニズムの両方を使用しています。

AI ファブリック: ロスレス スマート グリッド

当社のハードウェアでサポートされる AI ファブリック機能は、イーサネットを高性能、低遅延、パケット損失のないネットワークに変換するように設計されています。 これは、データセンター ネットワークで基本的なアプリケーション展開シナリオを実装するために必要です。

上の図では、ネットワークの運用時に遭遇するリスクがある問題を示しています。

• パケットロス;
• バッファオーバーフロー。
• 並列リンクを使用する場合の最適なネットワーク負荷の問題。

ファーウェイの機器は、これらすべての問題を解決するメカニズムを実装しています。 たとえば、チップ レベルでは、仮想受信キュー テクノロジが導入されていますが、同時に入力ブロッキング (HOL ブロッキング) は許可されません。

プロトコル レベルでは、バッファ サイズを動的に変更するダイナミック ECN メカニズムと、ネットワーク内の問題に関するメッセージ パケットを送信元に迅速に送信する高速 CNP があります。

フローに対する平等な権利 象 и マウス Dynamic Packet Prioritization (DPP) テクノロジーのサポートは、さまざまなストリームからの短いデータを別の高優先度キューに配置することで役立ちます。 したがって、短いパケットは長くて重いフローの環境でよりよく生き残ります。

上記のメカニズムが効果的に動作するには、それらのメカニズムが機器によって直接サポートされている必要があることを明確にしましょう。

これらの機能はすべて、Huawei 機器を使用する XNUMX つのシナリオのいずれかで使用されます。

• 分散アプリケーションに基づいて人工知能システムを構築する場合。
• 分散データストレージシステムを作成する場合。
• ハイ パフォーマンス コンピューティング (HPC) 用のシステムを作成する場合。

アイデアをハードウェアに具現化

ファーウェイのソリューションを使用するための典型的なシナリオとその主な機能を説明したので、機器の説明に直接移りましょう。

CloudEngine 16800 は、400 Gbit/s インターフェイスでの動作を提供するプラットフォームです。 その特徴は、CPU とともに、AI ファブリックの機能を実装するために必要な独自の転送チップと人工知能プロセッサーが存在することです。

このプラットフォームは、前面から背面へのエアフロー システムを備えた古典的な直交アーキテクチャに従って作られており、4 (10U)、8 (16U)、または 16 (32U) スロットの XNUMX 種類のシャーシのいずれかが付属しています。

CloudEngine 16800 は、数種類のラインカードを使用できます。 その中には、従来の 10 ギガビットと 40 ギガビットの両方に加え、完全に新しいものを含む 100 ギガビットもあります。 25 および 400 Gbit/s インターフェイスを備えたカードがリリースされる予定です。

ToR (Top of Rack) スイッチについては、現在のモデルが上のタイムラインに示されています。 最も興味深いのは、新しい 25 ギガビット モデル、100 ギガビット アップリンクを備えた 400 ギガビット スイッチ、および 100 ポートを備えた高密度 96 ギガビット スイッチです。

現時点でのファーウェイの主要な固定構成スイッチは CloudEngine 8850 です。これは、8851 個の 32 Gbit/s インターフェイスと 100 個の 400 Gbit/s インターフェイスを備え、それらを 50、100、または 200 に分割する機能を備えた XNUMX モデルに置き換えられるべきです。 XNUMX ギガビット/秒。

固定構成のもう 6865 つのスイッチである CloudEngine 10 は、依然として現在の Huawei 製品のラインに残っています。 これは、25/100 Gbps アクセスと XNUMX つの XNUMX Gbps アップリンクを備えた実績のある主力製品です。 AI Fabric もサポートしていることを付け加えておきます。

この図は、すべての新しいスイッチ モデルの特性を示しており、今後数か月、場合によっては数週間以内に登場すると予想されます。 新型コロナウイルスの感染状況により、発売が若干遅れる場合がございます。 また、ファーウェイに対する制裁圧力の問題も依然として関係しているが、これらすべての出来事はプレミアのタイミングにのみ影響を与える可能性がある。

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出所： habr.com