애플리케이션 중심 인프라. 미래의 네트워크 아키텍처 - 추측에서 행동으로

지난 몇 년 동안 Cisco는 데이터 센터에 데이터 전송 네트워크를 구축하기 위한 새로운 아키텍처를 적극적으로 홍보해 왔습니다. 애플리케이션 중심 인프라(또는 ACI). 일부는 이미 그것에 익숙합니다. 그리고 일부는 러시아를 포함한 기업에서도 이를 구현했습니다. 그러나 대부분의 IT 전문가와 IT 관리자에게 ACI는 여전히 모호한 약어이거나 미래에 대한 반영일 뿐입니다.
이 기사에서 우리는 이러한 미래를 더 가까이 가져오려고 노력할 것입니다. 이를 위해 ACI의 주요 아키텍처 구성 요소에 대해 설명하고 실제로 어떻게 사용할 수 있는지 설명하겠습니다. 또한 가까운 시일 내에 관심 있는 IT 전문가라면 누구나 등록할 수 있는 ACI의 시각적 데모를 준비할 예정입니다.

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선사 시대
전통적이고 가장 널리 사용되는 네트워크 구축 모델은 코어 -> 분산(집계) -> 액세스의 XNUMX단계 계층 모델입니다. 수년 동안 이 모델은 표준이었으며 제조업체는 적절한 기능을 갖춘 다양한 네트워크 장치를 생산했습니다.
이전에는 정보 기술이 비즈니스에 일종의 필수(그리고 솔직히 항상 바람직하지는 않음) 부속물이었을 때 이 모델은 편리하고 매우 정적이고 안정적이었습니다. 그러나 이제 IT가 비즈니스 발전의 원동력 중 하나이고 많은 경우 비즈니스 자체이기 때문에 이 모델의 정적 특성이 큰 문제를 일으키기 시작했습니다.

현대 비즈니스는 네트워크 인프라에 대한 다양하고 복잡한 요구 사항을 생성합니다. 비즈니스의 성공은 이러한 요구 사항의 구현시기에 직접적으로 달려 있습니다. 그러한 상황에서 지연은 용납될 수 없으며, 전통적인 네트워크 구축 모델에서는 적시에 모든 비즈니스 요구 사항을 충족할 수 없는 경우가 많습니다.

예를 들어, 새로운 복잡한 비즈니스 애플리케이션이 등장하려면 네트워크 관리자가 다양한 수준의 다양한 네트워크 장치에서 유사한 일상적인 작업을 많이 수행해야 합니다. 시간이 많이 걸릴 뿐만 아니라 실수를 저지를 위험도 높아져 IT 서비스의 심각한 다운타임을 초래하고 결과적으로 재정적 손실을 초래할 수 있습니다.

문제의 근본 원인은 마감일 자체나 요구 사항의 복잡성이 아닙니다. 사실 이러한 요구 사항은 비즈니스 애플리케이션 언어에서 네트워크 인프라 언어로 "번역"되어야 합니다. 아시다시피 모든 번역은 항상 부분적인 의미 상실입니다. 애플리케이션 소유자가 자신의 애플리케이션 논리에 대해 이야기할 때 네트워크 관리자는 지원, 업데이트 및 문서화해야 하는 수십 개의 장치에 대한 액세스 목록과 VLAN 세트를 이해합니다.

축적된 경험과 고객과의 지속적인 커뮤니케이션을 통해 Cisco는 무엇보다도 비즈니스 애플리케이션의 논리에 기반을 두고 현대적인 추세를 충족하는 데이터 센터 데이터 전송 네트워크 구축을 위한 새로운 원칙을 설계하고 구현할 수 있었습니다. 따라서 이름은 애플리케이션 중심 인프라입니다.

ACI 아키텍처.
ACI 아키텍처는 물리적 측면이 아닌 논리적 측면에서 고려하는 것이 가장 정확합니다. 이는 자동화된 정책 모델을 기반으로 하며, 최상위 수준의 개체는 다음 구성 요소로 나눌 수 있습니다.

1. Nexus 스위치 기반 네트워크.
2. APIC 컨트롤러 클러스터;
3. 애플리케이션 프로필

각 수준을 더 자세히 살펴보고 단순한 수준에서 복잡한 수준으로 이동해 보겠습니다.

Nexus 스위치 기반 네트워크
ACI 팩토리의 네트워크는 기존 계층적 모델과 유사하지만 구축이 훨씬 간단합니다. 리프-스파인 모델은 네트워크를 구성하는 데 사용되며, 이는 차세대 네트워크를 구현하기 위해 일반적으로 수용되는 접근 방식이 되었습니다. 이 모델은 각각 Spine과 Leaf라는 두 가지 수준으로 구성됩니다.

Spine 수준은 성능만을 담당합니다. Spine 스위치의 총 성능은 전체 패브릭의 성능과 동일하므로 이 수준에서는 40G 이상의 포트가 있는 스위치를 사용해야 합니다.
스파인 스위치는 다음 수준(최종 호스트가 연결되는 리프 스위치)의 모든 스위치에 연결됩니다. 리프 스위치의 주요 역할은 포트 용량입니다.

따라서 확장 문제는 쉽게 해결됩니다. 패브릭 처리량을 늘려야 하는 경우 Spine 스위치를 추가하고, 포트 용량을 늘려야 하는 경우 Leaf를 추가합니다.
두 수준 모두 Cisco Nexus 9000 시리즈 스위치가 사용되며, Cisco에서는 아키텍처에 관계없이 데이터 센터 네트워크를 구축하기 위한 주요 도구입니다. 스파인 레이어에는 Nexus 9300 또는 Nexus 9500 스위치가 사용되고 리프 전용에는 Nexus 9300이 사용됩니다.
ACI 공장에서 사용되는 Nexus 스위치의 모델 범위는 아래 그림과 같습니다.

APIC(애플리케이션 정책 인프라 컨트롤러) 컨트롤러 클러스터
APIC 컨트롤러는 특수한 물리적 서버인 반면, 소규모 구현의 경우 하나의 물리적 APIC 컨트롤러와 두 개의 가상 컨트롤러로 구성된 클러스터를 사용할 수 있습니다.
APIC 컨트롤러는 제어 및 모니터링 기능을 제공합니다. 중요한 것은 컨트롤러가 데이터 전송에 절대 참여하지 않는다는 것입니다. 즉, 모든 클러스터 컨트롤러에 장애가 발생하더라도 네트워크 안정성에는 전혀 영향을 미치지 않습니다. 또한 APIC의 도움으로 관리자는 공장의 모든 물리적 및 논리적 리소스를 절대적으로 관리하며 변경을 위해 더 이상 특정 장치에 연결할 필요가 없습니다. ACI는 다음을 사용하기 때문입니다. 단일 제어 지점.

이제 ACI의 주요 구성 요소 중 하나인 애플리케이션 프로필을 살펴보겠습니다.
애플리케이션 네트워크 프로필 ACI의 논리적 기초입니다. 모든 네트워크 세그먼트 간의 상호 작용 정책을 정의하고 네트워크 세그먼트 자체를 설명하는 것은 애플리케이션 프로필입니다. ANP를 사용하면 물리적 계층에서 추상화할 수 있으며 실제로 애플리케이션 관점에서 서로 다른 네트워크 세그먼트 간의 상호 작용을 어떻게 구성해야 하는지 상상할 수 있습니다.

애플리케이션 프로필은 연결 그룹(엔드포인트 그룹 - EPG)으로 구성됩니다. 연결 그룹은 동일한 보안 세그먼트(네트워크가 아니라 보안)에 위치한 호스트(가상 머신, 물리적 서버, 컨테이너 등)의 논리적 그룹입니다. 특정 EPG에 속하는 최종 호스트는 다양한 기준에 따라 결정될 수 있습니다. 다음이 일반적으로 사용됩니다.

• 물리적 포트
• 논리적 포트(가상 스위치의 포트 그룹)
• VLAN ID 또는 VXLAN
• IP 주소 또는 IP 서브넷
• 서버 속성(이름, 위치, OS 버전 등)

다양한 EPG의 상호작용을 위해 계약이라는 엔터티가 제공됩니다. 계약은 다양한 EPG 간의 관계를 정의합니다. 즉, 계약은 하나의 EPG가 다른 EPG에 어떤 서비스를 제공하는지 정의합니다. 예를 들어, HTTPS 프로토콜을 통한 트래픽 흐름을 허용하는 계약을 생성합니다. 다음으로 EPG Web(웹 서버 그룹) 및 EPG App(애플리케이션 서버 그룹)과 같은 계약을 연결한 후 이 두 터미널 그룹이 HTTPS 프로토콜을 통해 트래픽을 교환할 수 있습니다.

아래 그림은 동일한 ANP 내의 계약을 통해 서로 다른 EPG 간의 통신을 설정하는 예를 설명합니다.

ACI 팩토리에는 여러 개의 애플리케이션 프로필이 있을 수 있습니다. 또한 계약은 특정 애플리케이션 프로필에 묶여 있지 않으며 서로 다른 ANP의 EPG를 연결하는 데 사용할 수 있고 사용해야 합니다.

실제로 어떤 형태로든 네트워크가 필요한 각 애플리케이션은 자체 프로필로 설명됩니다. 예를 들어, 위 다이어그램은 N개의 외부 액세스 서버(웹), 애플리케이션 서버(App), DBMS 서버(DB)로 구성된 XNUMX계층 애플리케이션의 표준 아키텍처를 보여주고, 이들 간의 상호 작용 규칙도 설명합니다. 그들을. 기존 네트워크 인프라에서 이는 인프라의 다양한 장치에 걸쳐 작성된 규칙 집합입니다. ACI 아키텍처에서는 단일 애플리케이션 프로필 내에서 이러한 규칙을 설명합니다. 애플리케이션 프로필을 사용하는 ACI를 사용하면 모든 설정을 단일 프로필로 그룹화하여 다양한 장치에 대한 많은 설정을 훨씬 쉽게 만들 수 있습니다.
아래 그림은 좀 더 현실적인 예를 보여줍니다. 여러 EPG 및 계약으로 만들어진 Microsoft Exchange 애플리케이션 프로필입니다.

중앙 관리, 자동화 및 모니터링은 ACI의 주요 이점 중 하나입니다. ACI Factory는 관리자가 다양한 스위치, 라우터 및 방화벽에 대한 수많은 규칙을 생성하는 지루한 작업을 덜어줍니다(기존 수동 구성 방법이 허용되고 사용될 수 있음). 애플리케이션 프로필 및 기타 ACI 객체에 대한 설정은 ACI 패브릭 전체에 자동으로 적용됩니다. 서버를 패브릭 스위치의 다른 포트로 물리적으로 전환하는 경우에도 기존 스위치의 설정을 새 스위치에 복제하고 불필요한 규칙을 지울 필요가 없습니다. 호스트의 EPG 멤버십 기준에 따라 공장에서는 자동으로 이러한 설정을 지정하고 사용하지 않는 규칙을 자동으로 정리합니다.
통합 ACI 보안 정책은 화이트리스트로 구현됩니다. 즉, 명시적으로 허용되지 않은 것은 기본적으로 금지됩니다. 네트워크 장비 구성의 자동 업데이트(사용되지 않는 "잊혀진" 규칙 및 권한 제거)와 함께 이 접근 방식은 전반적인 네트워크 보안 수준을 크게 높이고 잠재적 공격의 표면을 좁힙니다.

ACI를 사용하면 가상 머신 및 컨테이너뿐만 아니라 물리적 서버, 하드웨어 방화벽 및 타사 네트워크 장비의 네트워크 상호 작용을 구성할 수 있으므로 현재 ACI는 고유한 솔루션입니다.
애플리케이션 로직을 기반으로 데이터 네트워크를 구축하는 Cisco의 새로운 접근 방식은 자동화, 보안 및 중앙 집중식 관리에만 국한되지 않습니다. 또한 현대 비즈니스의 모든 요구 사항을 충족하는 수평 확장이 가능한 현대적인 네트워크이기도 합니다.
ACI를 기반으로 한 네트워크 인프라를 구현하면 기업의 모든 부서가 동일한 언어를 사용할 수 있습니다. 관리자는 필요한 규칙과 연결을 설명하는 애플리케이션 논리에 의해서만 안내됩니다. 애플리케이션의 논리뿐만 아니라 애플리케이션의 소유자와 개발자, 정보 보안 서비스, 경제학자 및 비즈니스 소유자도 이를 따릅니다.

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출처 : habr.com