Отраслевые решения

Сетевые решения для интернет-центров обработки данных

Увеличение масштабов центров обработки данных напрямую ведет к скачкообразному росту сложности сетевых решений. Под натиском новой инфраструктуры спрос на различные цифровые инфраструктуры со стороны предприятий и общества продолжает расти. Эффективная сеть, соответствующая размерам центра обработки данных, - это ключ к бесперебойной передаче данных и услуг в центре обработки данных. Первым шагом в построении эффективной сети является выбор правильной сетевой архитектуры.

Три сценария центра обработки данных, три модели сети

В последние два года в связи с углублением цифровой трансформации слово «сценарий» стало нарицательным. В то время как вычислительные устройства и устройства хранения данных все еще ломают голову над потребностями и дизайном различных сценариев, сетевые сценарии уже давно стали общим местом в отрасли.

Подобно тому, как при различных потребностях в доступе люди будут строить магистрали разного уровня, инженеры уже давно исходят из различных размеров центров обработки данных и приложений, планируемых для соответствия сетевой схеме.

Сценарий 1: малые и средние центры обработки данных

Двухуровневая архитектура Clos - это более ранняя и распространенная сетевая архитектура, которая до сих пор является выбором многих промышленных клиентов. Для малых и средних центров обработки данных, которые, как правило, имеют ограниченные размеры, мы все еще можем создать надежную сеть с такой простой структурой с помощью коммутаторов с постоянно растущими характеристиками. Это основная причина, по которой двухуровневая архитектура Clos так популярна в малых и средних центрах обработки данных.

Типовая двухуровневая архитектура Clos: решение H3C AD-DC для центров обработки данных, управляемых приложениями

В двухуровневой архитектуре Clos есть только две роли для всего сетевого оборудования. Преимуществами этой архитектуры являются короткий путь пересылки данных, одноходовая доступность через Leaf, а также сильная согласованность пути и задержки. Единый метод доступа также обеспечивает большое удобство для развертывания в режиме онлайн и горизонтального расширения, например, для развертывания протокола BGP, управления политикой, ежедневного обслуживания и устранения проблем.

В двухуровневой архитектуре Clos есть только две роли для всего сетевого оборудования. Преимуществами этой архитектуры являются короткие пути пересылки данных, однохостовая доступность через Leaf, а также сильная согласованность путей и задержек. Единый метод доступа также обеспечивает большое удобство для развертывания в режиме онлайн и горизонтального расширения, например, для развертывания протокола BGP, управления политиками, ежедневного обслуживания и устранения проблем.

Типовая двухуровневая архитектура Clos: решение H3C AD-DC для центров обработки данных, управляемых приложениями

Двухуровневая архитектура Clos является более зрелой в плане адаптации к коммерческим решениям SDN-контроллеров. В сочетании с SDN-контроллерами она позволяет быстро создавать оверлейные сетевые решения на базе EVPN, снижать сложность развертывания сервисных цепочек «восток-запад» и «север-юг», а также удовлетворять потребности сети в облачных сценариях для объединения ВМ, пустого металла, контейнеров и других полноформатных вычислительных ресурсов.

Кроме того, данная архитектура также подходит для конвергенции и пограничных комнат, развернутых крупными предприятиями в различных местах, которые используются для построения пограничных вычислительных сетей, снижения нагрузки на магистральную сеть и уменьшения задержки доступа.

Сценарий 2: Средние и крупные центры обработки данных

 Масштаб серверов, поддерживаемых двухуровневой архитектурой Clos, обычно не превышает 20 000, и внедрение трехуровневой архитектуры Clos решает проблему узкого места двухуровневой архитектуры Clos с точки зрения масштаба сети. Трехуровневая архитектура Clos добавляет уровень агрегирующих коммутаторов (Pod Spine) в середине двухуровневой архитектуры Clos, который состоит из группы коммутаторов Pod Spine и всех подключенных к ним коммутаторов Leaf, образующих Pod, и соединяет несколько Pod в единую сеть через коммутаторы уровня Spine. Увеличение числа модулей позволяет расширить сеть по горизонтали, что значительно повышает возможности расширения сети. В то же время развертывание услуг на основе стручков делает трехуровневую архитектуру Clos более гибкой с точки зрения адаптации к различным требованиям к услугам и предоставления дифференцированных услуг.
 

 Пример трехуровневой архитектуры Clos

 Кроме того, благодаря внедрению Pod Spine, агрегирующего коммутатора высокой плотности, коробочный коммутатор на уровне Spine преодолевает ограничение в одну цифру и может быть развернут в десятки единиц. Общее количество портов, предоставляемых коробочным коммутатором на уровне Spine, может использоваться для подключения к десяткам Pod, а вся сеть может поддерживать масштаб более чем 100 000 серверов.

Динамика производительности высокоплотного агрегационного коммутатора Xinhua San от 32*100G до 64*400G

Кроме того, коэффициент конвергенции каждого Pod может быть гибко определен путем настройки соотношения портов восходящих и нисходящих потоков коммутаторов Pod Spine внутри Pod, что также помогает снизить затраты и избежать ненужных потерь при удовлетворении различных бизнес-требований.

Сценарий 3: Крупные и очень крупные центры обработки данных

Интернет-компаниям всегда удавалось освежить представления людей о термине «массивный», причем как на уровне бизнес-модели, так и на уровне инфраструктуры. Ежеминутное предоставление сотен миллионов или даже миллиардов услуг в масштабах центра обработки данных выдвигает более высокие требования, что также привело к очередной эволюции сетевой структуры. Многоплоскостная сетевая архитектура на базе коробочных устройств - это новая архитектура, которую в настоящее время используют головные интернет-компании для формирования крупномасштабных и гипермасштабных сетей центров обработки данных.

Пример многоплоскостной сети на основе коробочных устройств

В отличие от трехуровневой архитектуры Clos, в которой каждый шип Pod должен быть полностью соединен со всеми коммутаторами уровня Spine, коммутаторы уровня Spine в новой архитектуре разделены на несколько групп (количество групп равно количеству шипов Pod в каждом Pod), и шипы в каждой группе могут образовывать отдельную плоскость, а шипы Pod в каждом Pod должны быть полностью соединены только с шипами в соответствующей плоскости. Переключатели позвоночника в каждой группе могут образовывать независимую плоскость, и переключатели позвоночника в каждой группе должны быть полностью соединены с переключателями позвоночника в соответствующей плоскости.

Таким образом, весь уровень Spine может соединять большее количество бодов для создания гипермасштабной сети, поддерживающей сотни тысяч серверов. Более того, по мере роста производительности коробочного коммутатора архитектура может продолжать увеличивать емкость.

В то же время, поскольку в Spine и Pod Spine используется одно и то же оборудование, вся сеть обладает высокой степенью согласованности с точки зрения функциональности и задержки пересылки. Это дает огромное преимущество при развертывании сервисов и настройке сети. Кроме того, вся сеть может идти в ногу с эволюцией от 100G к 200G, 400G и последующим более высокоскоростным сетям.

Сеть центра обработки данных будущего

01, визуальное управление сетью

Из приведенных выше трех различных размеров плана сети центра обработки данных можно сделать вывод, что, независимо от типа архитектуры, управление является основным вопросом, который нельзя игнорировать. Таким образом, возникает проблема: как добиться более эффективного управления сетью при меньших затратах?

Мы можем лучше управлять дорогами, если можем видеть трафик; визуализация сети также является необходимым условием для эффективного управления.

В практическом применении технология сетевой визуализации может не только обеспечить сквозной мониторинг трафика, предупредить о рисках и помочь в устранении неполадок; она также может использоваться для достижения оптимального дизайна архитектуры сети центра обработки данных путем накопления и анализа данных.

02, интеллектуальная сетевая карта станет новым концом сети
 

Комплексное решение из коммутатора Xinhua San + SmartNIC + сервера UniServer

В будущем интеллектуальные сетевые карты станут важной частью сетей DCN. Интеллектуальные сетевые карты с программируемыми возможностями обладают функциями туннельной инкапсуляции/деинкапсуляции, виртуальной коммутации, шифрования/дешифрования, RDMA и т. д., освобождая ресурсы процессора и реализуя высокопроизводительную пересылку. С ростом бизнес-сценариев и требований все больше функций плоскости данных будут выполняться интеллектуальными сетевыми картами, преодолевая ограничения реализации на базе сервера или коммутатора. Это устраняет ограничения серверных или коммутационных реализаций и, как ожидается, позволит достичь идеального баланса производительности, функциональности и гибкости.

В цифровую эпоху киберпрогресс никогда не останавливается

За 70 лет Китай построил почти 5 миллионов километров дорог всех видов, и это напрямую способствовало экономическому взлету общества. Точно так же и в развитии центров обработки данных стремление предприятий к созданию эффективных сетей не прекращается. Компания Xinhua San Group, дочерняя компания корпорации Ziguang, являющаяся лидером в области цифровых решений и поднявшаяся на вершину сетевой индустрии, также обладает глубоким пониманием взаимосвязи между бизнес-ценностями, центрами обработки данных и сетями. Эффективная сеть центров обработки данных связывает всю цепочку от данных до бизнеса и стоимости в цифровую эпоху.