Oglądając z lotu ptaka wszystkie nowoczesne rozwiązania Huawei Enterprise zaprezentowane w 2020 roku, przechodzimy do bardziej szczegółowych opowieści o poszczególnych pomysłach i produktach, które mogą stanowić podstawę cyfrowej transformacji zarówno dużych przedsiębiorstw, jak i instytucji państwowych. Dziś mówimy o tym, na jakich koncepcjach i technologiach Huawei proponuje budować centra danych.
W erze 'połączonego świata' zadania związane z przechowywaniem i przetwarzaniem danych wymagają nowych podejść na wszystkich etapach cyklu życia centrów danych. Muszą one stać się zarówno prostsze, jak i 'inteligentniejsze', aby sprostać roli centralnych elementów infrastruktury światowej gospodarki cyfrowej.
W 2018 roku ludzkość przechowywała 33 zettabajty informacji, ale do 2025 roku ich łączna objętość ma wzrosnąć więcej niż pięciokrotnie. Trzy dekady doświadczenia w tworzeniu infrastruktury ICT pozwoliły Huawei dobrze przygotować się na nadchodzące 'tsunami danych' i zaproponować swoim partnerom oraz klientom koncepcję inteligentnego centrum danych, obejmującą wszystkie etapy budowy, eksploatacji i konserwacji. Elementy tej koncepcji zgromadzone są pod wspólną nazwą HiDC.
Cyfryzuj to
Po sieci krąży nowy dowcip: kto najbardziej przyczynił się do przyspieszenia cyfrowej transformacji w Twojej firmie — CEO, CTO, rada dyrektorów? Epidemia koronawirusa! Tylko leniuch nie prowadzi webinarów, nie pisze artykułów, nie opowiada, jak i co robić. Ale to wszystko są działania reaktywne. Niektórzy byli gotowi wcześniej.
Nie dla chwalenia się — z obiektywnych powodów jako przykład podajemy naszą firmę, w której cyfrowa transformacja została na dużą skalę zainicjowana kilka lat temu. Obecnie możemy praktycznie wszystkich pracowników przenieść do pracy zdalnej bez jakiejkolwiek utraty efektywności. Przykładem jest historia szpitala wybudowanego w mieście Wuhan w ciągu dziesięciu dni. Tam cyfrowa transformacja objawiła się tym, że wszystkie systemy IT zostały wdrożone w ciągu trzech dni. Tak więc cyfrowa transformacja to nie kwestia 'kiedy' i 'dlaczego', lecz 'jak'.
Podejście architektoniczne zamiast chaotycznego rozwoju
Jakie główne problemy pojawiają się przed nami, gdy zaczynamy budować jakikolwiek system? Do tej pory wszyscy nasi klienci działają w trybie łączenia celów biznesowych z usługami aplikacyjnymi i rozwiązaniami IT. Trudno jest uzyskać ogólne wyobrażenie o funkcjonowaniu takiego kompleksu, gdy tworzono go po prostu poprzez dodawanie różnych bloków. Aby zbudować system jako jedną całość, konieczne jest przede wszystkim architektoniczne podejście. To właśnie zrealizowaliśmy w ideologii naszego rozwiązania HiDC.
Maksimum wartości i minimum kosztów
Cała struktura HiDC składa się z dwóch podstawowych przekrojów. Pierwszy to to, co znasz z Huawei — klasyczna infrastruktura. Elementy drugiego przekroju najłatwiej połączyć terminem „inteligentne dane”.
Po co to potrzebne? W dzisiejszych czasach wiele firm gromadzi ogromne ilości informacji, często rozproszonych lub dostępnych przez różnego rodzaju „przejściówki”. Weźmy chociażby zwykłe bazy danych. Zapytaj swoich administratorów baz danych, jak te bazy są ze sobą powiązane i jak wykorzystać dane z nich w systemach BI do podejmowania decyzji biznesowych. Zadziwiające, że często bazy danych są słabo powiązane i funkcjonują jako oddzielne „wyspy”. Dlatego w pierwszej kolejności zastanowiliśmy się, jakimi podejściami architektonicznymi można by rozwiązać ten problem.
Zasady projektowania architektury HiDC
Rozważmy podstawowe zasady projektowania HiDC. To przede wszystkim będzie przydatne nie specjalistom z określonego kierunku, ale architektom rozwiązań, którzy mogą dostrzegać całą panoramę.
Najczęściej spotykanymi są blok konwergentnych sieci i blok zarządzania danymi. Już tutaj pojawia się pojęcie, nad którym architekci rozwiązań rzadko się zastanawiają — zarządzanie cyklem życia danych. Z klasycznych baz danych przeniknęło do wielu innych systemów, w tym do obliczeń w chmurze i obliczeń brzegowych.
Liczba obliczeń brzegowych ciągle rośnie. Najbardziej wymownym przykładem ich zastosowania jest samochód z autopilotem, którym warto zarządzać z jednej platformy. Ponadto widoczny jest trend na technologie „zielone” — bardziej energoefektywne, minimalizujące szkody dla środowiska. Osiągnięcie jednego i drugiego jest możliwe dzięki przejściu na inteligentne zasoby (o nich będzie mowa dalej).
To wspaniale, gdy w naszej dyspozycji znajdują się wszystkie sześć bloków struktury HiDC. Prawda jest taka, że często klienci pracują w wcześniej stworzonym środowisku. Niemniej jednak korzystanie nawet z jednego bloku z powyższej schemy może przynieść korzyści. A jeśli dodamy drugi, trzeci i tak dalej, zacznie się ujawniać efekt synergii. Tylko połączenie sieci i rozproszonego systemu przechowywania danych zapewni wyższą wydajność i niższe opóźnienia. Podejście blokowe pozwala nam rozwijać się nie chaotycznie, jak to często bywa w branży, ale stosując złożone podejście architektoniczne. Otwartość samych bloków daje swobodę w wyborze optymalnego rozwiązania.
Czas sieci konwergentnych
W ostatnim czasie na rynkach światowym i rosyjskim coraz intensywniej promujemy koncepcję sieci konwergentnych. Już dzisiaj nasi klienci korzystają z rozwiązań konwergentnych na RoCEv2 (RDMA over Converged Ethernet v2) do budowy rozproszonych systemów przechowywania danych zdefiniowanych programowo. Główną zaletą tego podejścia jest jego otwartość i brak konieczności tworzenia nieokreślonej liczby odrębnych sieci.
Dlaczego tak nie robiono wcześniej? Przypomnijmy, standard Ethernet został opracowany w 1969 roku. Przez pół wieku nagromadziło się w nim wiele problemów, ale w Huawei nauczyli się je rozwiązywać. Teraz dzięki szeregowi dodatkowych działań możemy wykorzystać Ethernet do krytycznych aplikacji, rozwiązań z dużym obciążeniem itp.
Od DCN do DCI
Następnym ważnym trendem jest synergiczny efekt wynikający z wdrożenia DCI (Data Center Interconnect). W Rosji, w przeciwieństwie do Chin, coś podobnego można na razie spotkać tylko u operatorów telekomunikacyjnych. Kiedy klienci rozważają rozwiązania sieciowe dla centrów danych, zazwyczaj nie poświęcają odpowiedniej uwagi głębokiej integracji sieci optycznych i klasycznych rozwiązań IP w obrębie jednego punktu obecności. Korzystają z tradycyjnych rozwiązań, które działają na warstwie IP, co im wystarcza.
Po co w takim razie potrzebne jest DCI? Wyobraźcie sobie, że administrator węzła DWDM i administrator sieci działają niezależnie. W pewnym momencie awaria u któregokolwiek z nich może poważnie obniżyć waszą dostępność. A jeśli zastosujemy zasadę synergii, routowanie IP odbywa się z uwzględnieniem tego, co dzieje się w sieci optycznej. Wykorzystanie takiego inteligentnego serwisu znacząco zwiększa liczbę dziewiątek w poziomie dostępności całego systemu.
Kolejną poważną zaletą naszego DCI jest duża rezerwa wydajności. Sumując możliwości pasm C i L, można uzyskać około 220 długości fal. Taka rezerwa prawdopodobnie nie zostanie szybko wyczerpana nawet przez dużego klienta korporacyjnego, biorąc pod uwagę, że nasze obecne rozwiązanie pozwala na przesyłanie przez każdą długość fali do 400 Gbit/s. W przyszłości na tym samym sprzęcie będzie można osiągnąć 800 Gbit/s.
Dodatkowy komfort zapewnia ogólna zarządzalność, którą oferujemy przez klasycznie otwarte interfejsy. Dzięki NETCONF możliwe jest zarządzanie nie tylko przełącznikami, ale również urządzeniami optycznego współcielenia, co pozwala na osiągnięcie konwergencji na wszystkich poziomach i postrzeganie systemu właśnie jako zasobu inteligentnego, a nie 'zbioru pudełek'.
Obliczenia brzegowe stają się coraz ważniejsze
Wiele osób słyszało o Edge Computing. A dla tych, którzy zajmują się chmurą i klasycznymi centrami danych, warto pamiętać, że w ostatnim czasie obserwujemy poważny zwrot w stronę obliczeń brzegowych.
Co to powoduje? Przyjrzyjmy się ogólnym modelom wdrożeń. W ostatnich czasach wiele mówi się o „inteligentnych miastach”, „inteligentnych domach” itp. Koncepcja ta pozwala deweloperowi stworzyć wartość dodaną i zwiększyć cenę nieruchomości. „Inteligentny dom” rozpoznaje swojego mieszkańca, wpuszcza go i wypuszcza, a także oferuje różne usługi. Zgodnie z danymi statystycznymi, takie usługi podnoszą cenę mieszkań o około 10-15% i mogą przyczynić się do rozwoju nowych modeli biznesowych. Wcześniej wspomniano również o koncepcji autonomicznych pojazdów. Wkrótce rozwój technologii 5G i Wi-Fi 6 umożliwi bardzo niskie opóźnienia w przesyłaniu danych między „inteligentnymi” domami, samochodami a głównym centrum danych. To oznacza, że będzie możliwe przeprowadzanie znacznie większej liczby operacji związanych z zaawansowanym przetwarzaniem danych. Do realizacji takich zadań można wykorzystać również procesory neuronowe, które już są dostarczane do Rosji.
Perspektywy właśnie opisanego trendu są niezaprzeczalne. Wyobraźmy sobie, na przykład, inteligentny system zarządzania miejskim transportem, zdolny do przełączania świateł, regulowania natężenia ruchu na konkretnych ulicach, a nawet podejmowania adekwatnych działań w sytuacjach kryzysowych.
Teraz zwróćmy uwagę na zasoby, które zapewniamy do realizacji koncepcji HiDC.
Obliczenia
Kiedy potrzebujemy wdrożyć standardowy system obliczeniowy, oczywiście wykorzystujemy procesory z architekturą x86. Jednak gdy pojawia się potrzeba dostosowania, warto pomyśleć o bardziej zróżnicowanych rozwiązaniach.
Na przykład procesory ARM, z uwagi na dużą liczbę rdzeni, doskonale nadają się do aplikacji z wysokim stopniem równoległości. Wydajność wielowątkowa przynosi zysk na poziomie około 30%.
Jeśli kluczowe są dla nas niskie opóźnienia, na pierwszy plan wysuwają się programowalne układy logiczne (FPGA).
Procesory neuronowe są przede wszystkim niezbędne w rozwiązywaniu zadań uczenia maszynowego. Jeśli dla konkretnej implementacji potrzebujemy 16 szafRackowych z 8 serwerami w każdej, wyposażonymi w procesory neuronowe, to rozwiązanie tej samej klasy oparte na architekturze x86 wymagałoby (!) około 128 szaf. Jak widać, duża różnorodność typów obliczeń zmusza do starannego wyboru również platform sprzętowych.
Przechowywanie danych
Już od drugiego roku Huawei zachęca partnerów, klientów i przedstawicieli branży do budowania systemów przechowywania danych zgodnie z zasadą Flash Only. Większość naszych klientów wykorzystuje mechaniczne dyski talerzowe tylko w starych rozwiązaniach lub do rzadko używanych danych archiwalnych.
Systemy flash również ewoluują. Na rynku pojawiają się takie systemy pamięci klasy Storage Class Memory (SCM), jak Intel Optane. Interesujące innowacje pokazują chińscy i japońscy producenci. Na dzień dzisiejszy SCM w klasie przetwarzania przewyższają wszystkie inne rozwiązania. Obecnie jedynie wysoka cena uniemożliwia ich powszechne zastosowanie.
Jednocześnie widzimy, że jakość systemów przechowywania danych należy podnosić nie tylko na tzw. backendzie, ale i na frontendzie. Obecnie de facto w nowych implementacjach zazwyczaj oferujemy i wykorzystujemy mechanizmy bezpośredniego dostępu do pamięci przez Ethernet, ale dostrzegamy zapotrzebowanie ze strony klientów i dlatego pod koniec roku zaczniemy częściej korzystać z NVMe over Fabrics. Przy czym w modelu end-to-end, aby zapewnić ogólną architekturę, która musi być oczywiście wysokowydajna i odporna na awarie kontrolerów.
System przechowywania danych OceanStor Dorado to jeden z naszych flagowych produktów. Wewnętrzne testy wykazały, że zapewnia on wydajność na poziomie 20 milionów IOPS, zachowując sprawność przy awarii siedmiu z ośmiu kontrolerów.
Po co taka moc? Rozważmy aktualną sytuację. Od kilku miesięcy mieszkańcy Chin spędzają znacznie więcej czasu w domu z powodu reżimu izolacyjnego. W tym czasie ruch internetowy wzrósł średnio o 30%, a w niektórych prowincjach wręcz dwukrotnie. Wzrosło zużycie różnych usług sieciowych. I w pewnym momencie te same banki zaczęły doświadczać poważnego dodatkowego obciążenia, na które ich systemy przechowywania danych nie były przygotowane.
Jasne jest, że 20 mln IOPS nie jest obecnie wymagane przez wszystkich. Ale co będzie jutro? Nasze systemy inteligentne w pełni wykorzystują potencjał procesorów neuronowych, aby zapewnić kompaktowość ruchu, deduplikację, optymalizację i szybką odbudowę danych.
Sieć wsparcia
Rok 2020, jak wspomnieliśmy w poprzednim materiale, będzie dla nas rokiem sieci szkieletowych. Wiele firm, zwłaszcza dostawcy usług aplikacyjnych (ASP) i banki, już myśli o tym, jak ich aplikacje będą działać w kontekście komunikacji z centrami danych i między nimi. W tym przypadku pomocna jest nam nowa sieć szkieletowa. Jako przykład można podać największe chińskie banki, które przeszły na uproszczone systemy szkieletowe, wykorzystujące do komunikacji między centrami danych nie dziesięć różnych protokołów, ale, powiedzmy, dwa — OSPF i SRv6. Przy czym organizacja otrzymuje ten sam zestaw usług.
Zasoby inteligentne
Jak wykorzystać dane? Do niedawna istniała fragmentaryczna system różnorodnych baz danych: Microsoft SQL, MySQL, Oracle itd. Wykorzystywano rozwiązania z dziedziny big data, które mogły łączyć te dane, pobierać je i pracować z nimi. Wszystko to tworzyło dużą obciążenie zasobów.
Jednocześnie brakowało mechanizmu wykonywania operacji na danych w odpowiedzi na pewne zdarzenie. Rozwiązaniem stało się opracowanie zasad zarządzania cyklem życia danych (DLM).
Wszyscy słyszeli o jeziorach danych. Wraz z przejściem od zarządzania danymi do zarządzania danymi „cyfrowe jeziora” zaczęły szybko „inteligentnie”. W tym również dzięki rozwiązaniom Huawei. W następnych materiałach z pewnością opowiemy o całym stosie użytych przez nas technologii programowych. Ważne jest, aby zauważyć, że to właśnie zastosowanie „inteligentnego” zarządzania cyklem życia danych pozwoliło nam uprościć korzystanie z naszej sieci i serwerów oraz nauczyć się budować end-to-end architektury dla lepszego zrozumienia zasad pracy z danymi.
Infrastruktura inżynieryjna centrum danych
Będziemy publikować osobne materiały poświęcone infrastrukturze inżynieryjnej, jednak w kontekście dzisiejszego tematu chcielibyśmy wspomnieć o tych zmianach, które mają związek z koncepcją HiDC.
Przez długi czas używanie akumulatorów litowych w systemach awaryjnego i rezerwowego zasilania (SCRP) w centrach danych było zabronione z powodu ich wysokiej łatwopalności. Jakiekolwiek uszkodzenie mechaniczne lub naruszenie integralności baterii mogło prowadzić do jej zapłonu i nieprzewidywalnych konsekwencji. W związku z tym SCRP były wyposażane w przestarzałe akumulatory kwasowe, charakteryzujące się niską gęstością ładunku przy dużej masie.
W nowych systemach awaryjnego i rezerwowego zasilania Huawei zastosowano bezpieczne akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (LFP) z inteligentnym proaktywnym zarządzaniem. Przy tej samej pojemności zajmują one trzykrotnie mniej miejsca w porównaniu do akumulatorów kwasowych. Ich cykl życia wynosi od 10 do 15 lat, co oprócz wielu innych zalet zmniejsza obciążenie środowiska. Zastrzeżony system zarządzania w ekosystemie SmartLi pozwala na stosowanie hybrydowych systemów, składających się z zestawów akumulatorów starych i nowych typów, a system przełączania umożliwia wprowadzanie „gorących” zmian w strukturze SCRP przy ciągłości funkcji rezerwowania.
Inteligentna eksploatacja
Ważną częścią zasad eksploatacji infrastruktury HiDC jest ideologia inteligentnego samoleczenia. W jednej z naszych wcześniejszych publikacji wspomnieliśmy o inteligentnej platformie O&M 1-3-5, która potrafi nie tylko wykrywać i analizować niepożądane zdarzenia w systemie, ale także proponować administratorowi kilka opcji całkowicie zautomatyzowanego rozwiązania problemu.
Funkcja samoanalizy pozwala na wykrycie usterek w ciągu około jednej minuty. Analiza zajmuje trzy minuty, a w ciągu pięciu minut formułowane są propozycje dotyczące zmiany stanu systemu.
Załóżmy, że błąd operatora doprowadził do powstania zamkniętej pętli procesów, zmniejszającej wydajność farmy wirtualizacji z 100 do 77%. Administrator centrum danych otrzymuje na swoim pulpicie odpowiednie powiadomienie, które zawiera pełną wizualizację problemu, w tym schemat sieci zasobów dotkniętych niepożądanym procesem. Następnie administrator może przystąpić do naprawy sytuacji ręcznie lub skorzystać z jednego z kilku proponowanych mu automatycznych scenariuszy przywracania.
System zna około 75 scenariuszy, które mogą być realizowane w mniej niż dziesięć minut. Pokrywają one 90% problemów, które występują w centrach danych. W tym czasie inżynier może spokojnie odbierać telefony od zaniepokojonych klientów, będąc pewnym, że usługa zostanie przywrócona w każdej chwili.
Nowe kluczowe produkty w HiDC
Oprócz produktów programowych, należy również wymienić kluczowe rozwiązania działające na poziomie infrastruktury. Przede wszystkim warto wspomnieć o procesorach neuronowych używanych w naszych klastrach AI z rodziny Atlas, a także o serwerach opartych na NPU i GPU.
Nie można również zapomnieć o Dorado i jego rekordowej wydajności w swojej klasie, która wystarczy na długie lata. Jest to szczególnie aktualne w przestrzeni postsowieckiej, gdzie rzadko zdarza się coś aktualizować, tylko wtedy, gdy przestaje działać. To wyjaśnia długi czas eksploatacji niektórych systemów pamięci masowej, sięgający dziesięciu lat. Ogromna wydajność jest potrzebna Dorado, aby nawet za dziesięć lat zapewnić wysoką jakość świadczonych usług.
Innowacje w każdym elemencie
Wybierając konkretne rozwiązania infrastrukturalne, nie można zapominać o architekturze i scenariuszach jej dalszego rozwoju. Rozproszone produkty od różnych producentów nie gwarantują oczekiwanego efektu synergii, który zapewnią rozwiązania już zoptymalizowane do wspólnego użytku.
Podstawą infrastruktury powinny być właściwe technologie. "Właściwe" to także otwarte, zapewniające wysoką przepustowość, stabilnie działające przy wysokich obciążeniach. W przypadku centrów danych ważne jest dobre proporcje całkowitego zużycia energii do obciążenia IT. Aby osiągnąć wszystkie wymienione cele, należy dobrać odpowiednie środowisko i komponenty. W dzisiejszych czasach oznacza to również coraz szersze zastosowanie sztucznej inteligencji.
Z naszych obserwacji wynika, że wśród strategicznych klientów Huawei jest coraz mniej tych, którzy nadal nie korzystają z systemów uczenia maszynowego. Bez ML po prostu nie da się maksymalnie zmonetyzować zgromadzonych danych.
Systemy monetyzacji mogą być różne: dla banków są to oferty nowych produktów targetowanych, dla operatorów telekomunikacyjnych - świadczenie indywidualnych usług i zapewnienie lojalności, dla zamówień publicznych - jakościowe zarządzanie cyklem życia danych oraz wysoki poziom interakcji z innymi organizacjami. W końcu modele zarządzania danymi od dawna nie sprowadzają się tylko do konfiguracji zapory ogniowej i zapewnienia sieciowej widoczności swoich baz danych.
Od pomysłu do działającego centrum danych
Budowa standardowego centrum danych w najlepszym przypadku zajmuje od roku do półtora. Nasz cykl produkcyjny pozwala to zrealizować znacznie szybciej dzięki zastosowaniu grupy rozwiązań zebranych pod wspólną nazwą FusionDC 2.0. Projektowanie, opracowywanie wysokopoziomowego projektu, montaż wszystkich elementów obciążenia IT odbywa się bezpośrednio w fabryce. W krótkim czasie sprzęt dostarczany jest z Chin do Rosji w kontenerach morskich. W rezultacie stworzenie centrum danych „pod klucz” można zrealizować dosłownie w ciągu czterech do pięciu miesięcy.
Pomysł prefabrykowanego chmurowego centrum danych jest interesujący także dlatego, że centrum danych można rozwijać etapami, dodając do niego niezbędne funkcjonalne bloki. Takie podejście leży w samej koncepcji HiDC.
Aby nie zamieniać materiału przeglądowego w kartę danych, dodatkowe informacje o HiDC proponujemy znaleźć . Tam znajdziesz opisy i przykłady wdrażania tych podejść, produktów i rozwiązań, o których mówiliśmy. Materiałów będzie tym więcej, im wyższy będzie twój poziom dostępu do strony. Jeśli masz status „partnera”, będziesz mógł pobrać mapy drogowe HiDC, prezentacje techniczne oraz filmy wideo.
Zaryzykujmy przypuszczenie, że większość osób czytających ten artykuł ma kompetencje architektów sieci. Z pewnością będziesz zainteresowany odwiedzeniem naszej . Tam szczegółowo opowiadamy, jak budować infrastrukturę sieciową zgodnie z zasadami Huawei Validated Design (HVD). Dostępne do pobrania wytyczne pomogą dokładnie zrozumieć, jak działają rozwiązania firmy. Pamiętaj tylko, że bez autoryzacji będziesz miał dostęp do mniejszej liczby materiałów.
***
Zarówno w rosyjskojęzycznym segmencie, jak i na arenie międzynarodowej organizowane są liczne webinary, które pomogą Ci się zorientować. Dzielimy się na nich informacjami o naszych produktach oraz praktykami biznesowymi. Opowiadamy także o tym, jak Huawei, w obliczu zakłócenia wielu łańcuchów dostaw, nadal zapewnia ciągłość dostaw swoich produktów do różnych krajów. Na przykład niedawno sprzęt wyprodukowany dla centrum danych dotarł do zamawiającego w Moskwie zaledwie w trzy tygodnie.
Lista webinarów na kwiecień jest dostępna .
Źródło: habr.com
