Строительство сетей оптимальных виртуализированных центров обработки данных (ЦОД) (Автор перевода: Медведникова Ю.С.)

Строительство сетей оптимальных виртуализированных центров обработки данных (ЦОД)

Производительность, масштабируемость и мобильность – требования новых виртуализированных центров обработки данных.

        Идеей виртуализации серверов центра обработки данных послужила необходимость повысить пропускную способность каналов связи, повысить плотность компоновки серверных комнат и повысить производительность ЦОД.
       Сеть ЦОД, предназначенная для стандартной клиент-серверной модели уже не может удовлетворить требованиям масштабируемости и должному уровню производительности.
        Предприятия должны быть способны для поддержания модели сервер-сервер, с целью обработки и циркуляции больших объемов данных, а так же быть готовыми для внедрения новых систем управления и безопасности, что позволит лучше управлять виртуальными ресурсами и позволит повысить спрос на услуги ЦОД.
        Решения HP сетей позволяют предприятиям строить более совершенный и простой ЦОД, с меньшим количеством оборудования и кабелей, а также с большей плотностью портов, для решения проблем масштабируемости виртуализированных центров обработки данных, объединение требований безопасности и управления через виртуальные и физические ресурсы. В этом документе рассматривается влияние виртуализации серверов в центре обработки данных и описывается НР подход к созданию более простых, безопасных и автоматизированных сетей, которые полностью отвечают самым строгим правилам новых виртуализированных центров обработки данных по поводу производительности, доступности и гибкости.

Современная сеть центра обработки данных.

Большинство современных сетей центров обработки данных на основе трехуровневой архитектуры, направленных на поддержку обычной модели клиент-сервер («север-юг») транспортные потоки которого идут в основном из ЦОД, то есть являются исходящими. Типичная трехуровневая модель сети центра обработки данных состоит из уровня доступа, агрегации и уровня основного яруса (рис. 1).

        Уровень доступа состоит из экономически эффективных коммутаторов, которые подключают стоечные серверы и IP-системы устройств хранения (обычно 100 Мбит или 1GbE соединения). Коммутаторы доступа подключаются через Ethernet к наборам переключателей уровня агрегации (как правило, связи10GbE), который в свою очередь, подключен к слоям коммутаторов и маршрутизаторов, которые переадресуют трафик интранет.              Сети VLAN 2-го уровня, как правило, реализуется через уровни доступа и агрегации, а сети 3-го уровня маршрутизации реализованы в ядре. Пропускная способность, как правило, предусмотрена на уровне доступа и в меньшей мере на уровне агрегации.
        Инфраструктуру серверов и сетевую инфраструктуру, как правило, вводят в эксплуатацию отдельно, как отдельные группы, использующие различные наборы инструментов. Каждый сервер, как правило, предназначен для выполнения определенных функций (например, Веб-сервер, сервер приложений, сервер баз данных) и может быть достаточно хорошо защищен с помощью традиционных решений обеспечения безопасности, таких как системы предотвращения вторжений.

Доступ уровня агрегации. Выделенные серверы.

Следующее поколение драйверов центра управления сетями.

Некоторые тенденции введения требований для следующего поколения сетей центров обработки данных обеспечивают большую производительность, масштабируемость и отказоустойчивость. Предприятия внедряют новое программное обеспечение, архитектуры и модели предоставления услуг для повышения производительности и гибкости бизнеса, а также используют инновации в области серверных технологий для сокращения эксплуатационных расходов и капитальных затрат. Реализация федеративных приложений по требованию предоставления услуг и принятия решений виртуализации блейд-серверов и серверов, направлены на повышение пропускной способности при прежней плотности современного центра обработки данных сетей до предела. Тенденции воздействия на существующие сети центров обработки данных, включают следующее:

Принятие новой архитектуры прикладного программного обеспечения: развертывания программного обеспечения традиционных моделей клиент-сервер.
Web 2.0 гибридные приложения, SOA решений и другие приложения, позволяющие ввод больших объемов данных (рис. 2), путем использования модели сервер-сервер. Обычные сети центра обработки данных оптимизированы таким образом, чтобы трафик в них был в основном исходящим и они не могут содержать в себе еще и входящий и внутренний виды трафика.

Рисунок 2 – Потоки типа «Север-Юг» уступают транспортным потокам типа «Восток-Запад»

Достижения в области серверных технологий: применение более мощного многоядерного процессора серверов, более высокой пропускной способности интерфейса, а также блейд-серверов(рис. 3). Коммутаторы доступа должны поддерживать рост числа нисходящих 1GbE и 10GbE, а также каналы 40/100 GbE, то есть все больше вычислительных ресурсов, упакованных в стойку.

Рисунок 3 – Блейд-серверы с каналами связи с увеличенной пропускной способностью.

Применение виртуализации серверов: виртуализированный сервер изменяет потоки данных транспортного узла и влияет на существующие методы управления и безопасность. Появление запросов на большие объемы транспортных потоков с низкой задержкой, сервер соединения и сервера с высокой пропускной способностью. Новые средства управления необходимые для управления виртуальными машинами, настройки виртуальных коммутаторов и виртуальных соединений на лету. Новые решения безопасности, необходимые для защиты внутри сервера связи и защиты виртуальных ресурсов.

Требования к оптимальным сетям виртуализированного центра обработки данных.

Предприятия должны развивать свои сети для удовлетворения производительности, масштабируемости и требований гибкости новых виртуализированных центров обработки данных. Следующее ряд требований к сетям центра обработки данных включает:

Низкая латентность соединения модели сервер-сервер: трехуровневая иерархическая. Сегодня сети не подходят для поддержания больших объемов данных, циркулирующих в моделях «сервер-сервер». Здесь трафик вынужден пройти несколько уровней коммутаторов и каждый коммутатор добавляет задержку соединения. Предприятия должны прибегнуть к реализации сетей с плоской и низкой латентностью, которые будут чувствительны к задержкам.
Повышение производительности и отказоустойчивости: иерархические сети. Сегодняшних центр обработки данных обычно полагается на вариант сетевого протокола, который работает на втором уровне модели OSI - Spanning Tree Protocol (STP). STP предназначен для того, чтобы определить только один активный путь от одного коммутатора к другому, независимо от того, сколько фактически соединений может существовать в сети.

Предприятия должны стремиться к более эффективной и устойчивой сети, которые в полной мере использовать сеть ресурсов (не праздный пути резервного копирования) и восстановления после сбоев в миллисекундах, которые отвечают самым строгим доступности и производительности требованиям новых виртуализированных центров обработки данных.

Миграция виртуальных машин (VMotion/Live Migration): ведет к потребности перемещения ВМ между серверами без ущерба для приложений и пользователей.

Более высокая пропускная способность на пограничном сервере включает в себя принятие блейд-серверов и реализацию технологии виртуализации серверов, растут требования к пропускной способности на пограничном сервере; серверы содержат в себе все больше и больше вычислительной мощности. Виртуализация позволяет вмещать несколько виртуальных машин на одном компьютере.
Сервер маршрутизирует больше трафика, который напрвлен преимущественно на "выход". Предприятия должны увеличить пропускную способность и плотность портов на пограничном сервере для размещения растущих потребностей трафика. Унифицированное управление: виртуализация серверов вводит новый "виртуальный край", который размывает традиционные разграничения между сетью и администрированием сервера, что усложняет подготовку и поиск неисправностей. Администраторы серверов могут создавать нагрузку по требованию в ответ на быстро меняющимся условиям ведения бизнеса. Сетевым администраторам нужны новые инструменты, которые позволяют управлять виртуальными соединениями быстро, надежно и эффективно.

        HP предоставляет полный набор решений по коммутации, безопасности и управлением системой, которые полностью удовлетворяют строгим требованиям производительности, масштабируемости и гибкости новых виртуализированных центров обработки данных.
            HP-коммутаторы позволяют строительство центра с низкой латентностью и с меньшим количеством слоев оборудования и кабелей., но в это же время с большей плотностью портов.
        HP Intelligent Management Center (IMC) представляет новую точку зрения на виртуальную и физическую сетевую инфраструктуру, которая ускоряет внедрение новых услуг, упрощает управление и повышает доступность сети.

Единый центр виртуального и физического управления - HP Intelligent Management.
HP Intelligent Management Center (IMC) объединяет управление физическими и виртуальными сетями и помогает ИТ преодолеть проблемы введения нового виртуального пограничного сервера. Решение обеспечивает единую точку агрегации виртуальной и сетевой инфраструктуры, которая ускоряет применение услуг, упрощает операции и управление, повышает доступность сети. Он включает в себя такие возможности:

Автоматическое обнаружение виртуальных машин, виртуальных коммутаторов и их взаимосвязи с физической сетью
Функции ВМ и виртуального коммутатора, включая создание виртуальных коммутаторов и групп портов
Автоматическое и прозрачное конфигурирование виртуальной и физической инфраструктуры сети
Единая производительность, мониторинг неисправностей и нагрузки на виртуальные коммутаторы
Автоматическая реконфигурация политики сети, перераспределение рабочих нагрузок в центре обработки данных

HP IMC может помочь устранить перебои, вызванные виртуальный/физический сетевой инфраструктурой, упростить администрирование и устранение неполадок, ускорить доставку новых приложений и услуг за счет автоматизации конфигурации виртуальной и физической сети инфраструктуры.

Рисунок 4 – Intelligent Management Center (IMC) объединяет в себе управление физическими и виртуальными сетями.

Фундаментальные принципы построения вычислительных центров обработки данных быстро меняются. Сегодняшние сети центров обработки данных должны развиваться на столько быстро и интенсивно, чтобы быть в состоянии поддерживать требования к ЦОД, которые возникнут в будущем. HP обеспечивает основу для центров обработки данных будущего, на сегодняшний день, предоставляя единую оптимизированную и виртуализированную инфраструктуру.