Одним из примеров подобного объединения может служить сетевая инфраструктура современных ЦОД. Как это часто бывает в областях, находящихся на ранних стадиях своего развития, названия в данной сфере еще не устоялись. Объединение сетевых решений в рамках ЦОД в одних источниках называется консолидированным транспортом, в других – конвергентным транспортом, где-то – унифицированной коммуникационной матрицей и т. п. За этой терминологической пестротой скрывается в общем-то простая идея — замена сетей, функционировавших параллельно, общей инфрастуктурой, решающей все задачи транспорта данных в пределах ЦОД.

Мы обратились к нескольким компаниям, производящим сетевое оборудование либо занимающимся строительством ЦОД, с просьбой поделиться своими взглядами на преимущества и недостатки консолидированной сетевой инфраструктуры дата-центра, а также оценить перспективу развития этого технологического направления.

ПОДДЕРЖИВАЯ КОНВЕРГЕНТНЫЕ сети Ethernet, коммутаторы Cisco Nexus 7000 реализуют консолидированный сетевой транспорт в ЦОД Источник: Cisco

ПОДДЕРЖИВАЯ КОНВЕРГЕНТНЫЕ сети Ethernet, коммутаторы Cisco Nexus 7000 реализуют консолидированный сетевой транспорт в ЦОД
Источник: Cisco

Не на пустом месте

Рост популярности технологий конвергентного сетевого траспорта для ЦОД вряд ли стоит рассматривать как следствие удачных маркетинговых ходов, предпринятых производителями. Как справедливо отмечает Александр Скороходов, системный инженер-консультант компании Cisco, появление и последующее распространение технологии Fibre Channel over Ethernet (FCoE) в значительной степени обсуловлено качественно новым этапом развития центров обработки данных, который характеризуется активным использованием средств виртуализации. С одной стороны, это привело к росту скорости серверных подключений, прежде всего к переходу на 10-гигабитные сети Ethernet с довольно экономичными технологиями подключения, а с другой – к резко возросшей потребности в доступе к разделяемым ресурсам хранения, который должен быть предоставлен всем без исключения серверам в составе ЦОД.

Впрочем, в компании «Крок» (это один из ведущих системных интеграторов, занимающихся развертыванием ЦОД, а также предоставлением в аренду ресурсов собственных дата-центров) состояние дел в этой области оценивают более осторожно. Наталия Дьяконова, директор департамента телекоммуникаций «Крока», полагает, что сегодня концепция унифицированных коммуникаций – это не более чем вектор движения индустрии. Говорить о качественно новой ступени можно будет как минимум через два-три года, когда интерфейсы 40G и 100G станут более распространенными, а сети передачи данных по полосе пропускания начнут заметно превосходить сети хранения.

Следует сразу оговориться, что сама по себе идея консолидации сетевого транспорта не нова. Можно назвать несколько технологических разработок в этом направлении, предшествовавших появлению технологии FCoE, которая в настоящее время признается наиболее перспективным базисом для объединения разных транспортных инфраструктур в пределах ЦОД. Тем не менее даже сегодня унифицированная коммуникационная матрица может строиться по-разному, и вместо упомянутой FCoE в ней может использоваться, например, технология Data Center Bridging (DCB).

Игра и свечи

Впрочем, о каком бы конкретном конвергентном технологическом решении ни шла речь, выгоды от его применения многочисленны, причем, по мнению Александра Скороходова, их технологические и экономические аспекты тесно переплетены.

Во-первых, переход на единый транспорт влечет за собой снижение числа и сокращение номенклатуры адаптеров в серверах ЦОД и связанных с ними затрат на приобретение оборудования и его последующее обслуживание, на электропитание и системы охлаждения и т. п. Аналогичные выгоды возникают и на уровне активного сетевого оборудования и кабельной инфраструктуры. Например, уменьшение общей протяженности кабельной системы, а также ее унификация (с точки зрения типов кабелей и топологии сетей) выражаются в сокращении расходов на развертывание и сопровождение СКС ЦОД.

Во-вторых, использование имеющейся пропускной способности сетевых подключений для транспорта трафика и локальных сетей, и сетей хранения заметно повышает эффективность ее утилизации, отчего в конечном счете выигрывают как владельцы коммерческих ЦОД, так и пользователи ЦОД внутрикорпоративных.

В-третьих, не стоит сбрасывать со счетов сохранение в консолидированной сетевой инфраструктуре полной совместимости с логикой, форматами фреймов, адресацией и другими компонентами протоколов традиционных сетей хранения на базе Fiber Channel.

По мнению Дьяконовой, это означает типизацию схемы построения сети, что намного упрощает проектирование и последующее развертывание двух, по сути совершенно разных сетей для коммерческих ЦОД, а кроме того, позволяет обеспечить последующее эволюционное внедрение конвергентных технологий. К тому же унифицированная матрица дает возможность распространить на локальную сеть ЦОД модель отказоустойчивости, традиционную для сетей хранения данных.

Теперь обратная сторона медали. Упомянутое повышение уровня надежности, которым характеризуются сети хранения, можно воспринимать двояко. С одной стороны, охват локальной сети более совершенной моделью отказоустойчивости неизбежно повысит качество ее работы. С другой — консолидация двух сетей порождает так называемую единую точку уязвимости, которая повышает риск отказа всей сетевой инфраструктуры при возникновении нештатной ситуации в каком-либо из ее компонентов.

Николай Умнов, генеральный управляющий филиала Brocade в России и СНГ, отмечает, что в настоящее время при объединении двух сетей возникают серьезные технологические препятствия, часть из которых, вероятно, удастся преодолеть в будущем. Речь идет о невозможности гарантировать в сетях FCoE в их текущем состоянии доставку пакетов без потерь, об отсутствии FCoE-решений для связи ЦОД, расположенных на значительных расстояниях друг от друга, что представляется важным с точки зрения повышения общего уровня катастрофоустойчивости, о неготовности инфраструктуры систем хранения данных для безболезненного применения конвергентных технологий и т. п. Как следствие, полагает Умнов, два типа сетей целесообразно объединять в рамках одного шкафа, а за его пределами трафик должен транспортироваться отдельно по сетям SAN и LAN.

Возможно, еще более серьезным барьером являются финансы. ИТ-инфраструктура ЦОД – сложный взаимосвязанный организм, поэтому заказчики редко занимаются изменением только одной из ее технологических подсистем. «Трудно представить себе ситуацию, – говорит Скороходов, – когда заказчик, не заменяя серверы, системы хранения и другие ключевые компоненты ЦОД, решит заменить установленные сетевые адаптеры на конвергентные адаптеры, а уже эксплуатирующиеся традиционные коммутаторы LAN и SAN – на конвергентные коммутаторы. Вместе с тем вполне реалистичным оказывается сценарий, когда в рамках модернизации ЦОД будет произведена замена большого числа традиционных невиртуализованных серверов с подключением к 10-гигабитной сети Ethernet и с хранением данных на локальных дисках на меньшее число современных виртуализованных серверов, подключенных к конвергентному транспорту, что обеспечит значительную экономию места, электропитания и т. д.». Кроме того, конвергентный транспорт в силу своей совместимости с трандиционными сетями отлично подходит для расширения уже существующей инфраструктуры ЦОД и для построения новых ЦОД.

Надо ли говорить, что капиталовложения в модернизацию существующих ЦОД с целью внедрения в них консолидированной транспортной инфраструктуры малоэффективны, поскольку влекут за собой фактически полную замену сетевого оборудования. С другой стороны, конвергентные сетевые архитектуры, как правило, заметно дешевле традиционных с точки зрения и капитальных, и эксплуатационных расходов. Поэтому, если даже при строительстве новых ЦОД нет возможности сразу развернуть конвергентную сеть, полагают в компании «Крок», то имеет смысл изначально использовать коммутаторы агрегации с поддержкой стандартов DCB. В дальнейшем такое решение позволит постепенно перейти на конвергентный Ethernet с минимальными издержками, ведь замене будут подлежать только коммутаторы доступа.

Кто виноват?

Дьяконова упоминает еще одну проблему: на сегодняшний день в конвергентных сетевых решениях для ЦОД используется довольно много патентованных фирменных разработок, что создает проблемы в области совместимости и вообще тормозит развитие данного класса технологий. Несмотря на то что основа технологии Ethernet была разработана много лет назад, активное развитие сетей этого класса обусловливает потребность в новых стандартах. Конвергентные сети Ethernet – не исключение. Фактически стандартизация является единственным механизмом, который способствует консолидации усилий производителей в продвижении технологии унифицированной коммуникационной матрицы как нового подхода в строительстве ЦОДо, тем более что новым стандартам должно будет соответствовать не только коммутирующее, но и серверное оборудование.

Впрочем, в Cisco считают, что при всей важности стандартизации ее не стоит рассматривать в качестве основного фактора, сдерживающего распространение технологий унифицированной коммуникационной матрицы. Скажем, технология FCoE описана в стандарте ANSI T11 FC-BB-5, разработка которого была завершена еще в 2009 году.

И в Cisco, и в «Кроке» отмечают, что куда более весомыми представляются организационные факторы. У большинства заказчиков сети хранения эксплуатируются серверным, а не сетевым подразделением, что неизбежно порождает проблемы на уровне взаимодействия разных структурных единиц при совместной эксплуатации конвергентной сети ЦОД. Недаром Cisco предприняла специальные усилия с целью упростить администрирование своих конвергентных продуктов командами инженеров, отвечающими за LAN и SAN. Этот вендор предложил ролевое разделение доступа (RBAC), реализованное в коммутаторах семейства Nexus 5000/5500, и отдельный «виртуальный коммутатор ЦОД» (Storage VDC) в коммутаторах Nexus 7000.

Что дальше?

Не дожидаясь консенсуса между скептиками и оптимистами, и производители, и их партнеры заранее подготовились к выходу технологий консолидированного сетевого транспорта ЦОД на большую сцену. Ряд компаний уже не первый год предлагает оборудование, поддерживающее конвергентные варианты Ethernet. Достаточно назвать упомянутые выше коммутаторы семейств Nexus 5000/5500 и Nexus 7000 корпорации Cisco или технологию VCX, коммутатор Brocade 8000 с портами Ethernet/DCB/FC, пять моделей коммутаторов Brocade семейства VDX, предназначенных для много-хоповых конвергентных решений, серверный адаптер Fabric Adapter. Да и компания «Крок» сегодня предлагает заказчикам сегменты ЦОД на базе продуктов vBlock и Cisco Unified Computing System (UCS), аппаратная часть которых базируется на конвергентной технологии Ethernet. Кроме того, «Крок» сегодня рекомендует своим клиентам при развертывании сети ЦОД учитывать требования технологии сети Ethernet без потерь пакетов (lossless Ethernet) и стандартов DCB.

Современный этап в развитии ЦОД предоставляет широкий простор для новых технологических решений, и объединение локальной сети и сети хранения не единственный аспект консолидации транспорта в рамках вычислительного центра. В компании Cisco среди других немаловажных ее элементов называют консолидацию подключений отдельных «логических» адаптеров в единое физическое подключение (Adapter-FEX), доведение виртуальных адаптеров непосредственно до уровня виртуальных машин и управление ими наряду с физическими подключениями на уровне среды коммутации (VM-FEX), перенос в конвергентную сеть Ethernet технологии удаленного доступа к памяти для задач высокопроизводительного обмена сообщениями (RDMA over Converged Ethernet, RoCE). Но это уже предмет для отдельной статьи.

 

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями