Рынок стоит на пороге перехода к третьему поколению сетевых инфраструктур, потребность в котором обусловлена стремительным развитием центров обработки данных (ЦОД). Первым поколением были локальные сети с разделяемыми средами передачи — старожилы сетевой отрасли хорошо помнят те времена, когда шина на коаксиальном кабеле составляла основу сети Ethernet. Второе поколение — коммутируемые сети Ethernet. За многие годы развития таких сетей сформировалась типовая архитектура: трехуровневая, ориентированная на обслуживание приложений клиент-сервер, с передачей большей части трафика по вертикали север – юг. В таких сетях во избежание зацикливания трафика применяется хорошо известный протокол остовного дерева (STP), который решает эту задачу, просто блокируя определенные порты/каналы.

Потребность в кардинальном изменении архитектуры построения сетевых инфраструктур ЦОД, конечно, связана с ростом объемов передаваемых данных и изменением картины распределения потоков трафика: доминирующими становятся потоки запад – восток, то есть между серверами в одном ЦОД. Но главным катализатором перемен становится широкомасштабное внедрение технологий виртуализации серверных ресурсов. Использование виртуальных (программных) коммутаторов внутри серверов сопряжено с рядом ограничений, включая плохую масштабируемость и низкую производительность. А для эффективной поддержки переезда виртуальных машин (ВМ) между серверами сетевая инфраструктура должна обеспечивать очень низкую задержку и автоматическую переконфигурацию коммутаторов.

Сетевая инфраструктура: большая перестройка

Для оптимизации работы сети, с учетом «поворота на 90°» основных потоков трафика, еще несколько лет назад было предложено сократить число уровней с трех до двух, а в идеале до одного, перейдя к топологии «каждый с каждым». Это уменьшает число транзитных узлов между серверами и задержку трафика, а также потенциально повышает надежность (за счет уменьшения числа сетевых элементов). Для реализации этой идеи на практике необходимы были новые коммутаторы с высокой плотностью высокоскоростных (10GbE) интерфейсов. Появление таких коммутаторов — имеющиеся на рынке технические решения поддерживают неблокируемую коммутацию до 768 портов 10GbE — позволяет предположить, что в 2012 году сети с новой архитектурой станут все чаще внедряться на практике.

Недостатки протокола STP заключаются не только в том, что он «замораживает» часть сетевых ресурсов, но и в том, что в случае аварии на перестройку сетевой топологии тратится недопустимо много (для современных ЦОД) времени. Одним из шагов, направленных на решение этих проблем, стала разработка механизмов агрегации каналов связи (Link Aggregation Group, LAG) на основе стандарта IEEE 802.3ad. Охватывая группу коммутаторов, эти протоколы позволяют формировать так называемый виртуальный коммутатор, внутри которого переключение потоков (например, в случае аварии одного из физических коммутаторов) происходит «прозрачно» для приложений.

Следующий шаг — разработка технологий, позволяющих на втором уровне (L2) поддерживать в активном состоянии все сетевые каналы, которые могут быть «собраны» в произвольную топологию. По сути, это нечто вроде «маршрутизации» L2. Год назад мы отмечали перспективность технологии Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL), стандарт на которую пока еще окончательно не принят IETF. Схожие задачи решают механизмы Shortest Path Bridging (SPB), над стандартизацией которых трудится рабочая группа IEEE 802.1aq. Высока вероятность, что в 2012 году стандартизация TRILL и SPB полностью завершится, а производители сетевого оборудования представят стандартные реализации («драфтовые» варианты имеются уже сейчас), что ускорит внедрение этих важных технологий.

 

Сетевая инфраструктура: большая перестройка
Прогноз роста трафика ЦОД.

 

В части коммутации трафика ВМ очень важными являются инициативы по освобождению от этих функций гипервизоров и передачи их внешним коммутаторам. Этот подход получил в индустрии название Edge Virtual Bridging (EVB), а работы по его стандартизации ведутся рабочей группой IEEE 802.1Qbg. В основу стандарта положена известная технология Virtual Ethernet Port Aggregator (VEPA). На момент написания этой статьи (декабрь 2011 года) была принята вторая черновая версия этого стандарта (Draft 2.0). И хотя уже имеются предстандартные реализации EVB, для многих заказчиков, несомненно, важно появление полностью стандартизованных решений.

А вот все основные стандарты для «конвергентного» Ethernet уже ратифицированы. Ethernet с дополнительными механизмами Data Center Bridging (DCB) способен обеспечить доставку данных без потерь, а потому подходит для передачи трафика Fibre Channel (последнему противопоказаны даже минимальные потери, неизбежные в случае возникновения перегрузки в классических сетях Ethernet). Год назад мы посчитали преждевременным прогнозировать резкий рост числа внедрений DCB, но в 2012 году такой рост очень вероятен. Конвергентный Ethernet вряд ли сильно потеснит решения Fibre Channel, но избавит от необходимости задействовать для подключения серверов сразу две сетевые технологии — и традиционный трафик локальной сети, и трафик систем хранения данных (FCoE) будут передавать по одному каналу Ethernet. Преимущества очевидны: снижение числа кабелей, экономия технологического пространства в стойках, снижение потребления электричества, уменьшение потребности в охлаждающих мощностях.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF