Сетевая инфраструктура ЦОД станет более гибкой

Виртуализация

Виртуализация позволяет консолидировать серверы и повысить коэффициент использования оборудования, но, в то же время, увеличивает архитектурную сложность, создает новые проблемы управления сетями и может значительно повлиять на сетевой трафик. До внедрения виртуализации стоечный коммутатор (top of rack, ToR) для стоек 19, мог обслуживать трафик 20-35 серверов. При виртуализации на каждом сервере обычно работает 4-10 виртуальных машин. В результате один коммутатор ToR поддерживает 80 - 350 приложений и становится в значительно большей степени подверженным пиковой нагрузке. Сетевую архитектуру нужно проектировать так, чтобы она справлялась с этим пиковым трафиком.

"Плоская сеть"

Миграция виртуальных машин на третьем сетевом уровне не поддерживается, поэтому возникает необходимость в создании "плоской" сети второго уровня. Такая сеть становится более простой, позволяет уменьшить задержки. При ее построении часто используются только коммутаторы ToR или EoR (end of row), соединяемые с коммутаторами ядра сети. В результате снижаются капитальные затраты, появляется возможность миграции ВМ в большой сети.

TRILL

Чтобы способствовать реализации сетей второго уровня, предложено несколько протоколов, способных заменить протокол SPT (Spanning Tree Protocol), который снижает пропускную способность и становится неэффективным в крупных сетях второго уровня. TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links) предлагает новый способ многомаршутного балансирования нагрузки в сетях второго уровня и заменяет SPT. Кроме того, он исключает необходимость резервирования соединений для будущего использования.

В среде виртуализации используется такой подход как программные виртуальные коммутаторы, работающие на сервере и обслуживающие сетевые соединения ВМ. Однако каждый такой коммутатор - это сетевое устройство, и им нужно управлять, присваивать сетевые политики. Разработанные IEEE стандарт EVB (Edge Virtual Bridging) нацелен на решение проблем управления. EVB включает в себя две части - VEPA и VN-Tag. VEPA (Virtual Ethernet Port Aggregator) позволяет обойтись без виртуальных коммутаторов - все функции передаются физическому коммутатору. Политики безопасности, сетевых соединений и управления трафика задаются на уровне этого коммутатора. При увеличении числа ВМ возрастает и потребность в VEPA, поскольку программные коммутаторы загружают процессоры серверов. Перенос функций виртуальных коммутаторов на физические коммутаторы разгружает серверы и упрощает обеспечение QoS, безопасности и других параметров в рамках всей сетевой инфраструктуры. В дополнение к VEPA стандарт IEEE определяет также "многоканальный" VEPA, позволяющий определять на уровне одного физического соединения Ethernet несколько виртуальных каналов и управлять ими. VN-Tag - разработка Cisco, альтернативная VEPA, - определяет дополнительное поле заголовка кадра Ethernet для идентификации виртуальных интерфейсов. Cisco уже реализовала VN-Tag в некоторых продуктах.

Миграция ВМ

При миграции виртуальных машин в виртуализированном ЦОД мигрировать должны также VLAN и профили портов. Если осуществлять этот процесс вручную, то он сильно повлияет на гибкость центра данных. Проблему решает автоматизированная миграция, когда администратору сети не нужно переназначать VLAN и профили портов вручную.

Конвергенция сетей

Конвергенция - еще одна важная тенденция в сетях ЦОД. Она помогает объединить раздельные сети LAN и SAN, а унифицированная коммутация упрощает управление, позволяет сэкономить на оборудовании, электропитании и кабельной инфраструктуре. Ее обеспечивают три связанных друг с другом протокола - Fibre Channel over Ethernet (FCoE), Ethernet с усовершенствованием в виде Data Center Bridging (DCB) и 40/100GB Ethernet. FCoE инкапсулирует трафик Fibre Channel в Ethernet и позволяет одному коммутатору обслуживать трафик серверов и систем хранения. DCB превращает Ethernet в протокол без потерь, пригодный для трафика FCoE. Стандарты FCoE и DCB должны поддерживаться сетевыми платами и коммутаторами ЦОД. Переход на 40GB и 100GB Ethernet в конвергентных сетях ЦОД позволит передавать огромные объемы трафика. В ближайшем будущем серверы будут оснащаться сетевыми картами 10GbE. В коммутаторах ToR потребуется поддержка 40GB Ethernet для соединения с ядром сети.

Некоторые из перечисленных протоколов еще разрабатываются, однако именно они будут определять архитектуру сетей ЦОД в будущем. Перспектива ближайших двух лет - переход на 10GbE. Затем по мере снижения цен произойдет переход на 40/100GbE. В течение текущего года ожидается значительное снижение цен за порт 10GbE. Сетевая среда станет динамичной частью виртуальной инфраструктуры, определяющей будущие изменения в ЦОД.

По материалам издательства "Открытые системы".