В связи с бурным ростом облачных вычислений, больших данных и технологий виртуализации сетевые инфраструктуры центров обработки данных вынуждены «ускоряться и переключать передачи». Недавно поставщик оптической связи GracyFiber опубликовал техническую статью, в которой дается систематическое объяснение набирающего популярность устройства — «Расширитель сетевой фабрики центра обработки данных» — которое привлекло внимание отрасли.

  Проще говоря, расширитель фабрики — это «удаленный слот расширения» для коммутаторов ядра центра обработки данных — не традиционный автономный коммутатор и не простой концентратор, а скорее «удаленная панель портов», подключенная к коммутаторам ядра/агрегации и централизованно управляемая вышестоящим оборудованием.

  В статье GracyFiber указывает, что основная функция расширителя сетевой фабрики центра обработки данных заключается в расширении сетевой емкости, количества портов и охвата без существенного увеличения сложности управления, обеспечивая высокоскоростное соединение с низкой задержкой для сценариев облачных вычислений и виртуализации.

  В этой статье обобщены несколько распространенных проблем, с которыми в настоящее время сталкиваются сети центров обработки данных:

1. Взрывной рост спроса на пропускную способность: Постоянное увеличение количества серверов и трафика между серверами (east-west traffic) легко приводит к узким местам на уровнях агрегации/ядра в традиционных трехуровневых архитектурах.
2. Сложная топология: Нагромождение многочисленных стоек, серверов, систем хранения данных и устройств безопасности приводит к множеству сетевых уровней, каналов и количеству переходов, что затрудняет проектирование и устранение неполадок.
3. Недостаточная видимость: С увеличением количества каналов и устройств трудно единообразно воспринимать и контролировать состояние сети, что часто приводит к реактивному устранению проблем персоналом эксплуатации.
4. Высокие эксплуатационные расходы и затраты на управление: Каждый дополнительный коммутатор добавляет конфигурацию и точку отказа, резко увеличивая затраты на рабочую силу и управление в крупномасштабных центрах обработки данных.

  Для решения вышеуказанных проблем расширитель фабрики рассматривается как компромиссное решение, обеспечивающее баланс между масштабируемостью и управляемостью. Статья GracyFiber описывает несколько ключевых возможностей:

1. Горизонтальное масштабирование сетевой емкости и охвата
   • Добавляет множество портов доступа на краю стойки, в то время как плоскость управления остается централизованной на вышестоящем коммутаторе.
   • Подходит для крупномасштабных облачных платформ, кластеров виртуализации, HPC и других сценариев, требующих массового доступа к серверам.
2. Предоставление нескольких методов доступа
   • Поддерживает несколько типов интерфейсов, включая Ethernet и оптоволокно, что облегчает подключение к различным типам серверов и систем хранения данных.
3. Упрощенная сетевая архитектура и управление
   • Расширители фабрики обрабатывают большую часть пересылки и обработки на «краю», сохраняя уровень ядра плоским и простым.
   • Конфигурация устройства централизована на вышестоящем коммутаторе; добавление расширителя обычно требует минимальной конфигурации.
4. Повышенная надежность и избыточность
   • Поддерживает двойные восходящие каналы, механизмы многопутевой маршрутизации и быстрое переключение на резервные пути в случае сбоя канала или устройства.

  С точки зрения механизма работы, расширитель фабрики подключается к коммутаторам ядра/агрегации через высокоскоростной восходящий канал и логически рассматривается как «удаленная линейная карта» под единым управлением вышестоящего устройства:

• Централизованная плоскость управления: Протоколы, политики, VLAN и т. д. настраиваются единообразно на родительском коммутаторе; расширитель фабрики отвечает только за доступ к портам и пересылку данных.
• Высокоскоростное прямое подключение данных: Обратные каналы к вышестоящим устройствам через высокоскоростные каналы, такие как 10G/25G/40G/100G, обеспечивают высокую плотность портов с низкой задержкой.
• Интеллектуальное планирование трафика: В сочетании со стратегиями балансировки нагрузки и управления трафиком на верхнем уровне пропускная способность может выделяться на основе текущей нагрузки, оптимизируя общую пропускную способность.

  Эта архитектура сохраняет преимущества «плоской сети», избегая при этом накладных расходов на управление, связанных с развертыванием полнофункционального коммутатора в каждой стойке.

  GracyFiber упоминает, что несколько основных поставщиков в настоящее время предлагают решения для расширителей фабрики, например:

• Серия Cisco Nexus 2000: Одна из ранних линеек продуктов FEX для центров обработки данных, глубоко совместимая с коммутаторами ядра Nexus.
• Juniper, Arista и другие поставщики: Предоставляют возможности расширения архитектуры фабрики для крупномасштабных облачных центров обработки данных с помощью устройств с высокой плотностью и низким энергопотреблением.
• Отечественные бренды, такие как H3C: Объединяя местные привычки эксплуатации и обслуживания с платформами автоматизации, они выпустили решения для расширителей фабрики для облачных центров обработки данных.

  При покупке расширителя фабрики для сети центра обработки данных статья предлагает несколько рекомендательных предложений:

1. Производительность и плотность портов: Может ли он удовлетворить текущие и будущие потребности в пропускной способности и количестве серверов на 3-5 лет?
2. Масштабируемость: Сколько расширителей и портов он поддерживает? Ясен ли путь обновления?
3. Конструкция надежности: Возможности резервирования блока питания, вентилятора и каналов, а также механизмы восстановления после сбоев.
4. Совместимость и интеграция: Бесшовная интеграция с существующими коммутаторами ядра и платформами SDN/автоматизации.
5. Эксплуатация и обслуживание и возможности визуализации: Предоставляются ли централизованное управление, унифицированный мониторинг и инструменты автоматизированного развертывания.

  В крупномасштабных центрах обработки данных развертывание и управление отдельным коммутатором для каждой стойки все больше не соответствует требованиям эффективности «облачной эры». Появление расширителя фабрики трансформирует расширение сети из «добавления еще одного полного устройства» в «удаленное добавление линейной карты», увеличивая плотность портов и пропускную способность, одновременно снижая затраты на эксплуатацию и обслуживание.

  Для предприятий, планирующих или модернизирующих свои центры обработки данных, понимание и эффективное использование расширителя фабрики станет важным шагом на пути к высокопроизводительным, легко обслуживаемым сетям центров обработки данных.