Мережева інфраструктура ЦОД

Центр обробки даних являє собою спеціалізовану споруду, призначену для розміщення підсистем обчислення та збереження даних. Найважливішою метою створення ЦОД є консолідація різноманітних ресурсів (живлення, охолодження, місце в монтажних шафах, пожежогасіння, канали зв’язку, адміністративні ресурси тощо), внаслідок чого знижується сукупна вартість володіння інфраструктурою.

За способом володіння розрізняють комерційні та корпоративні центри обробки даних. Останні можуть бути розміщені не в окремій споруді, а в окремому спеціалізованому приміщенні безпосередньо на територій підприємства. Окрім власне споруди (чи окремого приміщення), обов’язковими та невід’ємними компонентами ЦОД є інженерна та телекомунікаційна інфраструктури. Основою телекомунікаційної інфраструктури є провідна мережа передачі даних, або мережева інфраструктура ЦОД (DC LAN).

 

Задачі, що вирішуються для ЦОД за допомогою мережевої інфраструктури

  • Створення надійної транспортної мережі високої пропускної здатності з наднизькими затримками при передачі. Надійність та висока пропускна здатність – це найважливіші характеристики мережі, без забезпечення яких неможливо гарантувати безперервну роботу та високу продуктивність сервісів, розміщених у ЦОД. Крім того, існують такі класи задач, наприклад, біржові торги, для яких критичним параметром є затримка при передачі даних (задовільна затримка має становити менше 1 мікросекунди).
  • Об’єднання багатьох серверів в єдиний обчислювальний кластер. Кластеризація – це найпоширеніший метод створення надійного та стійкого до відмов корпоративного сервісу (незалежно від його типу чи призначення). Розміри серверних кластерів, розміщених у ЦОД, можуть досягати десятків, чи навіть сотень, фізичних серверів. Тому відповідна мережева інфраструктура повинна вільно масштабуватись без створення вузьких місць (перевантажених внутрішніх каналів зв’язку).
  • Консолідація ресурсів та створення конвергентної мережі передачі даних, що об’єднує функції традиційної мережі передачі даних (LAN) та мережі збереження даних (SAN). Для зменшення сукупної вартості володіння, а також для забезпечення максимальної гнучкості експлуатації, транспортна інфраструктура ЦОД повинна підтримувати не лише технології мереж передачі даних (Ethernet, IP тощо), але й мереж збереження даних (FibreChannel, FCoE, iSCSI, FCIP тощо). Тобто мережева інфраструктура ЦОД повинна бути конвергентною.
  • Віртуалізація ресурсів транспортної мережі для логічної ізоляції її користувачів чи адміністраторів один від одного. У випадку створення комерційного ЦОД ресурси його телекомунікаційної інфраструктури розділятимуться між різними кінцевими користувачами. Для уникнення їх взаємного впливу один на одного необхідно мати можливість створення окремого віртуального ЦОД на базі фізичного.
  • Балансування та розподілення запитів користувачів між багатьма серверами. Для оптимізації використання ресурсів, для їх гнучкого масштабування, а також для забезпечення безвідмовної роботи розміщених у ЦОД сервісів, мережева інфраструктура повинна підтримувати технології балансування навантаження. Прикладами ресурсів, навантаження на які необхідно балансувати, є Web-, DNS- чи Proxy-сервери, СУБД, мережеві екрани тощо.

 

Продукти і рішення, що використовуються для створення мережевої інфраструктури для ЦОД

 Модульні Ethernet-комутатори, що підтримують резервування всіх ключових компонентів

Ці модульні пристрої складаються з таких основних компонент: шасі, резервованих модулів керування та плат міжмодульної комутації, резервованих блоків живлення та охолодження, а також інтерфейсних модулів з широким спектром конфігурацій портів (мідні або оптичні, зі швидкістю передачі даних 1, 10, 40 або 100 Гбіт/сек). Деякі реалізації можуть мати сервісні модулі, що виконують певні додаткові функції (напр., функції міжмережевого екрану). Модульні комутатори ЦОД завжди мають надзвичайно високу продуктивність та апаратно підтримують протоколи третього рівня моделі OSI.

Зазвичай цей клас комутаторів використовується на «рівні ядра» або «рівні розподілення/агрегації» ЦОД.

Виробники: Cisco, HP, Extreme Networks, Juniper Networks, Alcatel-Lucent та інші.

Комутатори з великою кількістю надшвидкісних інтерфейсів (40 Гбіт/сек, 100 Гбіт/сек)

Ці комутатори можуть мати як фіксовану, так і модульну конфігурацію. Підтримка протоколів третього рівня моделі OSI для них не є обов’язковою. Через велику кількість надшвидкісних інтерфейсів цей клас пристроїв зазвичай використовують «рівні розподілення/агрегації» або на «рівні доступу» ЦОД.

Виробники: Ciscо, HP, Extreme Networks, Juniper Networks, Alcatel-Lucent, Arista та інші.

Спеціалізовані конвергентні комутатори

Пристрої цього класу мають уніфіковані інтерфейси (зазвичай, 10-гигабітні слоти SFP+), режим роботи яких програмно обирається або як «Ethernet», або як «FibreChannel». Для підключення такого комутатора до мережі передачі даних (LAN) чи збереження даних (SAN) необхідно лише обрати відповідний інтерфейсний модуль (трансивер).

Виробники: Cisco, Brocade, Huawei та інші.

Спеціалізовані мережеві пристрої балансування навантаження

Цей клас продуктів представлений як програмними, так і програмно-апаратними комплексами і призначений для розподілення запитів користувачів на доступ до ресурсів ЦОД. Окрім базової функції балансування, ці пристрої можуть мати додаткові функції, наприклад, розвантаження серверів за допомогою термінування SSL-сесій чи буферизації статичних даних, захисту від мережевих атак (в тому числі DDoS) тощо.

Виробники: Citrix Systems, F5 Networks, Cisco, Radware та інші.

 

Підходи компанії NETWAVE до впровадження провідних локальних мереж у ЦОД

 Розробка рішень, що максимально відповідають поставленим задачам

Обов’язковим етапом у підготовці проекту рішення зі створення локальної мережі ЦОД є збір первинної вхідної інформації, наприклад, кількість та тип необхідних мережевих інтерфейсів (відповідно до параметрів підключення серверів, систем збереження даних чи транспортного обладнання операторів зв’язку), план їх розподілення між зонами ЦОД, необхідність підтримки додаткових функцій (підтримка конвергентних мереж, протоколів віртуалізації тощо) та іншої. Під час підготовки пропозицій наші спеціалісти аналізують особливості експлуатації майбутньої мережі, наприклад, стан існуючої кабельної інфраструктури, наявність вільного місця в комунікаційних шафах, наявність доступних шин живлення та заземлення, особливості кондиціювання приміщення ЦОД тощо. В результаті роботи наших спеціалістів Замовник обов’язково отримає оптимальну специфікацію обладнання, а також рекомендації щодо його ефективного використання.

Створення керованих підсистем

Наші спеціалісти завжди пропонують замовникам використання Ethernet-комутаторів, що мають вбудовані інтерфейси для віддаленого керування та моніторингу. Додатково, у випадку створення великих за масштабом локальних мереж бажано мати інструменти централізованого керування багатьма пристроями. У випадку ЦОД, такі інструменти, як правило, підтримують керування та моніторинг інших суміжних підсистем (наприклад, підсистеми віртуалізації, обчислювальної чи інженерної інфраструктури тощо).

Забезпечення високого рівня надійності рішень

Надійність та безвідмовність роботи провідної мережі ЦОД можливо досягти за рахунок використання модульного обладнання з великим прогнозованим часом між відмовами (так званим параметром MTBF), а також за умови апаратного резервування (дублювання) ключових вузлів інфраструктури (комутаторів рівня ядра чи розподілення мережі, комутаторів доступу тощо).

Забезпечення високого рівня безпеки рішень, що пропонуються

При проектуванні провідної локальної мережі наші спеціалісти надають перевагу пристроям, що мають вбудовані функції контролю доступу кінцевих пристроїв до мережі, фільтрації мережевих потоків, рольового доступу адміністраторів до інтерфейсу керування та інші методи гарантування високого рівня інформаційної безпеки.

Створення гнучких та легко масштабованих підсистем

Під час створення архітектури мережі ЦОД інженери компанії NETWAVE використовують ієрархічний принцип побудови локальних мереж. Цей принцип полягає у використанні деревоподібних, або зіркоподібних, схем взаємного підключення вузлів мережі. За умови великої кількості комутаторів можливо використовувати проміжний рівень агрегації підключень – «рівень розподілення». У випадку ЦОД ця схема досить часто містить два і більше центральних комутатори, які формують високошвидкісну магістраль ЦОД – «spine», а комутатори рівня агрегації та/або доступу («leaf») підключаються одночасно до всіх spine-пристроїв. Такі схеми дуже просто масштабуються шляхом додавання нового комутатора «рівня доступу/агрегації» та підключення його до комутатора «рівня ядра» мережі.

Створення супровідної проектної документації

Під час роботи над проектом створення провідної мережі ЦОД наші фахівці готують обов’язковий перелік попередньої документації, що включає специфікацію обладнання, загальну функціональну схему мережі та пояснювальну записку, що містить детальний опис принципів її роботи. Після завершення впровадження рішення обов’язковий комплект доповнюється важливою експлуатаційною документацією, що включає детальні функціональні та структурні схеми, логічні схеми роботи окремих функцій мережі (наприклад, схема розподілу віртуальних мереж чи IP-адрес), кабельні журнали та важливі рекомендації щодо експлуатації.