Что такое IP-фабрика центра обработки данных?

Что такое IP-фабрика центра обработки данных?

В такой современной архитектуре центра обработки данных сетевые устройства развернуты на двух (а иногда и трех) уровнях с высокой степенью взаимосвязи, которые представляют собой IP-фабрику. В отличие от традиционных многоуровневых архитектур, IP-фабрика центра обработки данных эффективно упрощает сетевую архитектуру, сокращая расстояние между конечными точками в центре обработки данных. Такой дизайн приводит к высочайшей эффективности и низкой задержке.

Архитектура IP-фабрики Spine-and-Leaf центра обработки данных.

 

IP-фабрики центра обработки данных во всех случаях разделяют другую цель проектирования. Они обеспечивают высокий уровень подключения в физической сети и перемещают сложность обеспечения виртуализации сети, сегментации, растянутых сегментов Ethernet, мобильность рабочей нагрузки и другие сервисы в оверлей, который работает поверх IP-фабрики. Сама IP-фабрика при сочетании с оверлеем называется нижним слоем.

Какие проблемы решают IP-фабрики центра обработки данных?

По мере того как приложения становятся все более дезагрегированными, а проектирование микросервисов — шаблонным, такие же изменения претерпевает и трафик в центре обработки данных. Он резко перемещается между устройствами внутри и вне центра обработки данных (север–юг), а также между устройствами внутри центра обработки данных (восток–запад).

Организации, которые отказываются от монолитных приложений, также используют адаптивный подход к ИТ: они развертывают приложения быстрее с помощью небольших действий и реагируют на быстро меняющиеся требования к перемещению трафика. Кроме того, для адаптации к резким изменениям в доступных возможностях, которые могут потребоваться в перспективе, за счет небольшого набора физических серверов многие организации переходят на виртуализированные рабочие нагрузки, такие как контейнеры и виртуальные машины.

Сеть центра обработки данных с традиционной иерархической моделью не очень эффективна в этом плане. Поэтому многие организации заменяют такие сети более простыми и адаптивными IP-фабриками центра обработки данных.

Как устроена IP-фабрика центра обработки данных?

Современные IP-фабрики центра обработки данных обычно используют двухуровневую архитектуру Spine-and-Leaf, также известную как фабрика Клоза. В такой IP-фабрике обычно применяется три этапа по мере прохождения данных через три устройства для достижения своей цели. Например, трафик «восток–запад» в центре обработки данных обычно перемещается в восходящем направлении из определенного сервера через Leaf-устройство к Spine-устройству, а затем в нисходящем направлении, через другое Leaf-устройство к целевому серверу.

В области проектировании IP-фабрик ядро сети отсутствует, что меняет основополагающий характер самой сети.

  • Несмотря на то, что интеллектуальные функции можно перенести в ядро сети с традиционной иерархической моделью (например, для применения политики), в IP-фабрике с архитектурой Spine-and-Leaf такие функции перемещаются на границу сети. Они реализуются либо в Leaf-устройствах (например, в надстоечных коммутаторах), либо в конечных устройствах, подключенных к IP-фабрике (рабочие нагрузки). Spine-устройства выполняют для Leaf-устройств транзитную функцию.
  • IP-фабрики на базе архитектуры Spine-and-Leaf легко адаптируют элементы сети, в которых эффективен трафик «восток–запад», что отличается от процессов в сети с традиционной иерархической моделью.
  • Весь трафик в IP-фабрике с архитектурой Spine-and-Leaf, будь то «восток–запад» или «север–юг», становится одинаковым. Он обрабатывается тем же количеством устройств. Такой метод очень сильно упрощает создание IP-фабрик со строгими требованиями, предъявляемыми к задержкам и их колебаниям.

Масштаб IP-фабрики на базе архитектуры Spine-and-Leaf ограничен количеством доступных портов.

В Leaf-устройствах:

  • Доступны нисходящие порты для подключения конечных устройств
  • Доступны восходящие порты для подключения к Spine-устройствам

В Spine-устройствах:

  • Доступны нисходящие порты для подключения к Leaf-устройствам

Однако расширить возможности IP-фабрики с архитектурой Spine-and-Leaf можно очень просто. Нужно лишь добавить новые Spine- и Leaf-устройства к уже существующим. Такой подход позволяет горизонтально масштабировать IP-фабрику на базе архитектуры Spine-and-Leaf аналогично серверам и сервисам посредством параллельного добавления устройств. Это отличается от процесса вертикального масштабирования в сетях с традиционной иерархической моделью путем расширения возможностей существующих устройств.

Помимо увеличения пропускной способности портов можно также увеличить общий уровень масштабирования IP-фабрик посредством создания нескольких  модулей с архитектурой Spine-and-Leaf и их межсоединения с дополнительным Spine-уровнем.

Пример схемы устройства крупномасштабной IP-фабрики

Пример схемы устройства крупномасштабной IP-фабрики.

 

Такой модульный подход обеспечивает следующие преимущества при использовании крупномасштабных IP-фабрик центра обработки данных:

  • Создание очень крупных IP-фабрик с помощью устройства одного типа в сети (проектирование по схеме одной единицы хранения)
  • Управление аппаратным и программным обеспечением разного поколения
  • Простые возможности по изменению направления перемещения трафика с помощью таких технологий, как сегментная маршрутизация

Внедрение устройств Juniper Networks

Решения для IP-фабрик центра обработки данных компании Juniper включают в себя два основных компонента.

  • Коммутаторы Juniper обеспечивают производительные платформы с высокой плотностью, необходимые для создания инновационных IP-фабрик центра обработки данных, количество портов в которых можно масштабировать до нескольких тысяч.
  • Совместное решение Juniper и Apstra позволяет легко управлять инфраструктурой вашего центра обработки данных. Apstra AOS позволяет автоматизировать и контролировать IP-фабрику центра обработки данных, а также следить за ней, что упрощает эксплуатацию в день 0 и в последующий период.

Эти решения включают в себя физические и виртуализированные инфраструктуры, обеспечивают упрощенное управление, а также полностью соответствуют всем требованиям, предъявляемым к виртуализации, облачным вычислениям и большим данным.

Часто задаваемые вопросы по матричным сетям центров обработки данных

Что такое матричная сеть коммутаторов центра обработки данных?

Матричная сеть центра обработки данных представляет собой систему коммутаторов и взаимосвязей между ними, которые могут быть представлены как единая логическая сущность. Матричная сеть обеспечивает упрощенную сетевую архитектуру, в которой любой присоединенный сервер или узел хранилища может подключаться к любому другому серверу или узлу хранилища. Аналогичным образом, любой узел коммутаторов может подключаться к любому другому узлу коммутаторов, серверу или узлу хранилища.

Чем отличается матричная сеть центра обработки данных от обычной сети?

Термин «матричная сеть» описывает, как узлы коммутаторов, серверов и хранилищ соединяются со всеми другими узлами в конфигурации сети, что представляет собой изображение плотно сплетенной матрицы. Эти ссылки обеспечивают множественные избыточные пути связи и обеспечивают большую общую пропускную способность по сравнению с обычными сетями.

Существуют ли разные типы матричных сетей центра обработки данных?

Да, существуют как собственные архитектуры, так и открытые матричные сети на основе стандартов, такие как EVPN-VXLAN.

Что такое EVPN-VXLAN?

Этот тип матричной сети представляет собой оверлейную сеть, которая находится на вершине IP-матрицы с оверлейной сетью. Она обеспечивает расширение и подключение доменных центров обработки данных на уровне 2 и размещение конечных точек (таких как серверы или виртуальные машины) в любой точке сети, в том числе в нескольких центрах обработки данных.

Какие технологии, решения и продукты для центров обработки данных предлагает компания Juniper?

Компания Juniper предлагает лучшие в своем классе коммутаторы серии QFX для центров обработки данных, которые представляют собой надежную коммутационную матричную сеть. Решение для сети на основе намерений, использующая Juniper Apstra, управляет всеми аспектами автоматизации, сбора телеметрии и анализа сети центра обработки данных. В совокупности серия QFX и Juniper Apstra обеспечивают полностью автоматизированную матричную сеть EVPN-VXLAN для разработки, расширения и управления матричной сетью центра обработки данных, включая разработку, развертывание с помощью автоматической инициализации (ZTP) и эксплуатацию.

Ресурсы