Η εξέλιξη των δικτύων διασύνδεσης του κέντρου δεδομένων

Οι αρχιτεκτονικές απαιτήσεις, οι εκτιμήσεις σχεδιασμού και οι αναδυόμενες τεχνολογίες που διαμορφώνουν τη σύγχρονη υποδομή DCI

 

 

Η εμφάνιση μεγάλων - κέντρων δεδομένων κλίμακας έχει μετασχηματίσει θεμελιωδώς τον τρόπο με τον οποίο προσεγγίζουμε την επικοινωνία και την υποδομή δικτύωσης. Καθώς οι οργανισμοί βασίζονται όλο και περισσότερο σε κατανεμημένους υπολογιστικούς πόρους, το δίκτυο DCI έχει γίνει ένα κρίσιμο στοιχείο για την εξασφάλιση της απρόσκοπτης συνδεσιμότητας μεταξύ των γεωγραφικά διασκορπισμένων εγκαταστάσεων του κέντρου δεδομένων. Η κατανόηση των αρχιτεκτονικών απαιτήσεων και των εκτιμήσεων σχεδιασμού για αυτά τα δίκτυα είναι απαραίτητη για την οικοδόμηση ισχυρής, κλιμακωτής υποδομής.

 

 

Το πρώτο θεμελιώδες ερώτημα στο σχεδιασμό δικτύων κέντρων δεδομένων αφορά την κλίμακα στόχου των εργασιών. Ενώ οι οικονομίες κλίμακας υποδηλώνουν ότι τα μεγαλύτερα κέντρα δεδομένων παρέχουν καλύτερη απόδοση κόστους, πρακτικοί περιορισμοί, όπως η διαθεσιμότητα ενέργειας σε συγκεκριμένες τοποθεσίες, επιβάλλουν πραγματικούς περιορισμούς. Επιπλέον, για να εξασφαλιστεί η ανοχή σφάλματος και να διατηρηθεί χαμηλή λανθάνουσα κατάσταση για τους παγκόσμιους χρήστες, τα κέντρα δεδομένων πρέπει να κατανέμονται στρατηγικά σε πολλαπλές γεωγραφικές περιοχές. Αυτή η απαίτηση διανομής καθιστά την αρχιτεκτονική του δικτύου DCI όλο και πιο σημαντική για τη διατήρηση συνεκτικών λειτουργιών σε όλες τις εγκαταστάσεις.

 

Η δεύτερη κρίσιμη σκέψη συνεπάγεται τον προσδιορισμό της συνολικής υπολογιστικής ικανότητας και του εύρους ζώνης επικοινωνίας που απαιτείται από τις εφαρμογές στόχου. Οι πλατφόρμες κοινωνικής δικτύωσης αποτελούν παραδείγματα αυτής της πρόκλησης, καθώς πρέπει να αποθηκεύουν και να αναπαράγουν όλους τους χρήστες - που δημιουργούνται περιεχόμενο σε συστάδες διακομιστών. Η υποδομή δικτύου υποστήριξης γίνεται πρωταρχικής σημασίας επειδή κάθε εξωτερικό αίτημα ενδέχεται να απαιτεί παράλληλες συνδέσεις σε εκατοντάδες ή ακόμα και χιλιάδες διακομιστές για να εκπληρώσουν επαρκώς το αίτημα. Σε αυτό το πλαίσιο, το δίκτυο DCI χρησιμεύει ως σπονδυλική στήλη που επιτρέπει σε αυτές τις κατανεμημένες λειτουργίες να λειτουργούν ως ενοποιημένο σύστημα.

 

Το τρίτο βασικό ερώτημα ασχολείται με τον βαθμό στον οποίο οι μεμονωμένοι διακομιστές μπορούν να πολυπλεξηθούν σε πολλαπλές εφαρμογές και ιδιότητες. Οι ιστοσελίδες πύλης όπως το Yahoo, για παράδειγμα, μπορούν να φιλοξενήσουν εκατοντάδες χρήστες - που αντιμετωπίζουν εξατομικευμένες υπηρεσίες παράλληλα με έναν παρόμοιο αριθμό εσωτερικών εφαρμογών που υποστηρίζουν την επεξεργασία δεδομένων παρτίδας, την παραγωγή ευρετηρίου, την τοποθέτηση διαφήμισης και τις γενικές επιχειρηματικές δραστηριότητες. Η ευελιξία που παρέχεται από τις σύγχρονες υλοποιήσεις δικτύου DCI επιτρέπει τη δυναμική κατανομή των πόρων σε αυτά τα διαφορετικά φόρτα εργασίας.

 

 

 

Το σχήμα 2.1 απεικονίζει μια τυπική αρχιτεκτονική δικτύου δεδομένων που χρησιμοποιεί την παραδοσιακή κλίμακα - up προσέγγιση. Σε αυτή τη διαμόρφωση, κάθε rack περιέχει δεκάδες διακομιστές που συνδέονται με ένα επάνω - του διακόπτη - rack (TOR) μέσω καλωδίων χαλκού ή οπτικών ινών. Αυτοί οι διακόπτες TOR συνδέονται στη συνέχεια για να αποκτήσουν πρόσβαση σε διακόπτες στρώματος μέσω οπτικών πομποδέκτες. Όταν κάθε διακόπτης TOR χρησιμοποιεί u Uplinks, ολόκληρο το δίκτυο μπορεί να υποστηρίξει τους διακόπτες πρόσβασης u μέσα σε ένα μόνο σύμπλεγμα, καθώς οι διακόπτες TOR συνήθως συνδέονται παράλληλα με πολλούς διακόπτες. Ο αριθμός θύρας C κάθε διακόπτη πρόσβασης καθορίζει τον συνολικό αριθμό υποστηριζόμενων διακόπτη TOR.

 

 

Εάν κάθε διακόπτης TOR χρησιμοποιεί d downlinks για να συνδεθεί με τους κεντρικούς υπολογιστές, η κλίμακα δικτύου για κάθε σύμπλεγμα μπορεί να επεκταθεί σε θύρες C × D × U, με λόγο σύγκλισης D: C στο στρώμα TOR. Όταν αυτά τα δύο - αρχιτεκτονική της βαθμίδας αποδεικνύουν ανεπαρκή - συχνά περιορίζονται με την εναλλαγή του chip radix - επιπλέον στρώματα μπορούν να προστεθούν στην ιεραρχική δομή για να δημιουργηθεί ένα στρώμα συσσωμάτωσης. Αυτή η επέκταση έρχεται με το κόστος αυξημένης καθυστέρησης και υψηλότερης εσωτερικής σύνδεσης δικτύου. Για να διασυνδέονται πολλαπλά συστάδες, τρεις - δρομολογητές συμπλέγματος βαθμίδας (CR) αναπτύσσονται συνήθως στην κορυφή του υφάσματος του κέντρου δεδομένων.

 

Σε ένα ιδανικό σενάριο, ένα πλήρες - δομή δικτύου πλέγματος που συνδέει άμεσα οποιονδήποτε δύο διακομιστές στο κέντρο δεδομένων θα παρέχει πλήρες διχοτόμητο εύρος ζώνης ενώ απλοποιεί τον προγραμματισμό και τη βελτίωση της υπολογιστικής απόδοσης διακομιστή. Ωστόσο, τέτοια σχέδια αποδεικνύονται απαγορευτικά δαπανηρά, απαιτώντας την εφαρμογή σύγκλισης σε κάθε στρώμα. Όταν τα συστήματα δεν μπορούν να υποστηρίξουν το εύρος ζώνης, οι οργανισμοί αγοράζουν παραδοσιακά νέο υλικό με μεγαλύτερη χωρητικότητα για την κατασκευή μεγαλύτερων πυρήνων - την κλίμακα - UP προσέγγιση. Αυτή η μεθοδολογία, ενώ είναι κατάλληλη για μικρά έως μέτρια - κέντρα δεδομένων μεγέθους, απαιτεί σημαντική επένδυση εκ των προτέρων σε δαπανηρή, εξαιρετικά αξιόπιστη, υψηλή- υλικό χωρητικότητας.

 

 

 

Κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας, η ανάπτυξη των τσιπ και το λογισμικό ελέγχου του Silicon Commodity - καθορισμένων δικτύων (SDN) έχει επανάσταση στην αρχιτεκτονική του κέντρου δεδομένων. Η κλίμακα - out μοντέλο έχει αντικαταστήσει την κλίμακα - up προσέγγιση ως θεμέλιο για την παροχή μεγάλων πλατφορμών υπολογιστών και αποθήκευσης κλίμακας και αποθήκευσης. Αυτός ο μετασχηματισμός ήταν ιδιαίτερα σημαντικός στην εξέλιξη των σχεδίων δικτύου DCI, επιτρέποντας την πρωτοφανή επεκτασιμότητα και ευελιξία.

 

 

Το σχήμα 2.2 καταδεικνύει την κλίμακα - out center αρχιτεκτονική που έχει γίνει το βιομηχανικό πρότυπο. Για την κατασκευή μεγάλων - κλίμακας, μη - μπλοκάρισμα των υφασμάτων δικτύου, συστοιχίες μικρών συστάδων (pods) αποτελούμενα από ταυτόσημους διακόπτες που βασίζονται σε τσιπ εναλλαγής εμπορευμάτων. Το στρώμα πρόσβασης μπορεί να αποτελείται από παραδοσιακούς διακόπτες TOR που εκτελούν λειτουργίες μεταγωγής Layer 2 ή διαφανείς συσσωματώσεις συνδέσεων διακομιστών που συνδέονται με διακόπτες συσσωμάτωσης. Το δίκτυο παρέχει πλήρες διχαστικό εύρος ζώνης με εκτεταμένη ποικιλομορφία διαδρομής τόσο εντός όσο και μεταξύ των λοβών.

 

Η κλίμακα - out μοντέλο δικτύου DCI φέρνει πολυάριθμα πλεονεκτήματα σε μεγάλα - Κλίμακα κέντρου δεδομένων:

 

 

 

 

 

 

 

Η εξέλιξη των τεχνολογιών DCI Network οφείλεται στις αυξανόμενες απαιτήσεις του cloud computing, των δικτύων παροχής περιεχομένου και των πρωτοβουλιών ψηφιακού μετασχηματισμού των επιχειρήσεων. Οι σύγχρονες υλοποιήσεις αξιοποιούν τις προηγμένες οπτικές τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένης της συνεκτικής οπτικής και της πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM), για να μεγιστοποιήσουν την αποτελεσματικότητα του εύρους ζώνης σε όλες τις μακριές συνδέσεις- απόστασης.

 

 

Το λογισμικό - καθορισμένη δικτύωση έχει φέρει επανάσταση στον τρόπο διαχείρισης και κατανομής των πόρων του δικτύου DCI. Με την αφαίρεση του επιπέδου ελέγχου από το επίπεδο δεδομένων, το SDN επιτρέπει τη δυναμική κατανομή του εύρους ζώνης, την αυτοματοποιημένη αποτυχία και τις εξελιγμένες δυνατότητες μηχανικής κυκλοφορίας. Αυτές οι προόδους έχουν καταστήσει δυνατή τη λειτουργία της υποδομής δικτύου DCI με πρωτοφανή απόδοση και αξιοπιστία.

 

Η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης και της μηχανικής μάθησης σε συστήματα διαχείρισης δικτύου DCI αντιπροσωπεύει τα επόμενα σύνορα στην εξέλιξη του δικτύου. Τα προγνωστικά αναλυτικά στοιχεία μπορούν να προβλέψουν τα πρότυπα κυκλοφορίας και να προσαρμόσουν προληπτικά τις διαμορφώσεις δικτύου για να βελτιστοποιήσουν την απόδοση. Οι αλγόριθμοι ανίχνευσης ανωμαλιών μπορούν να εντοπίσουν πιθανά ζητήματα προτού επηρεάσουν την παροχή υπηρεσιών, επιτρέποντας την προληπτική συντήρηση και τη μείωση του χρόνου διακοπής.

 

 

 

Αρκετές αναδυόμενες τεχνολογίες υπόσχονται να μετατρέψουν περαιτέρω τις αρχιτεκτονικές δικτύων DCI. Το Silicon Photonics προσφέρει τη δυνατότητα δραματικών μειώσεων στην κατανάλωση ενέργειας και το κόστος, αυξάνοντας την πυκνότητα του εύρους ζώνης. Οι τεχνολογίες κβαντικής δικτύωσης, αν και εξακολουθούν να βρίσκονται σε πρώιμα στάδια ανάπτυξης, μπορούν τελικά να επιτρέψουν την πρωτοφανή ασφάλεια και απόδοση για τις κρίσιμες επικοινωνίες στο κέντρο -.

 

 

 

 

Η επιτυχημένη εφαρμογή του δικτύου DCI απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή σε αρκετές βασικές αρχές σχεδιασμού. Οι αρχιτέκτονες δικτύων πρέπει να εξισορροπούν τις πολλαπλές ανταγωνιστικές απαιτήσεις, συμπεριλαμβανομένου του εύρους ζώνης, της καθυστέρησης, της αξιοπιστίας και του κόστους. Οι ακόλουθες βέλτιστες πρακτικές προέκυψαν από την εμπειρία της βιομηχανίας:

 

 Εφαρμογή περιεκτικής απόλυσης

Το δίκτυο DCI χρησιμεύει ως κρίσιμη υποδομή που συνδέει πολλαπλά κέντρα δεδομένων και οποιαδήποτε αποτυχία μπορεί να έχει ευρεία επίδραση. Οι περιττές διαδρομές, οι συσκευές και ακόμη και ολόκληρα τα υφάσματα δικτύου εξασφαλίζουν συνεχή λειτουργία παρά τις αποτυχίες των εξαρτημάτων.

 

Υιοθετήστε τυποποιημένα πρωτόκολλα

Ενώ οι ιδιόκτητες λύσεις μπορούν να προσφέρουν συγκεκριμένα πλεονεκτήματα, τα μακρά - όροι οφέλη της διαλειτουργικότητας και της ευελιξίας των πωλητών συνήθως υπερβαίνουν τα βραχυπρόθεσμα - όροι απόδοσης. Πρότυπα - Οι υλοποιήσεις δικτύου DCI διευκολύνουν την ευκολότερη αντιμετώπιση προβλημάτων, συντήρησης και εξέλιξης.

 

Επενδύστε σε παρακολούθηση και ανάλυση

Η πολυπλοκότητα της σύγχρονης ανάπτυξης του δικτύου DCI καθιστά την χειροκίνητη εποπτεία μη πρακτική. Τα αυτοματοποιημένα συστήματα παρακολούθησης πρέπει να παρακολουθούν χιλιάδες μετρήσεις σε πραγματικό - χρόνο, συσχετισμό συμβάντων σε πολλαπλά κέντρα δεδομένων για τον εντοπισμό και την επίλυση των προβλημάτων γρήγορα.

 

Σχέδιο ανάπτυξης

Οι απαιτήσεις χωρητικότητας δικτύου DCI συνήθως αναπτύσσονται γρηγορότερα από ό, τι αρχικά αναμενόταν. Ο σχεδιασμός με γνώμονα την επέκταση, συμπεριλαμβανομένων των διατάξεων για πρόσθετες διαδρομές ινών και χωρητικότητας μεταγωγής, αποτρέπει τον δαπανηρό ανακατασκευασμό καθώς αυξάνονται οι απαιτήσεις.

 

 

 

Η ασφάλεια αντιπροσωπεύει μια πρωταρχική ανησυχία στον σχεδιασμό και τη λειτουργία του δικτύου DCI. Inter - Οι επικοινωνίες του κέντρου δεδομένων συχνά διασχίζουν δημόσια δίκτυα ή κοινή υποδομή, δημιουργώντας πιθανές ευπάθειες που πρέπει να αντιμετωπιστούν μέσω ολοκληρωμένων στρατηγικών ασφαλείας.

 

Στρατηγικές προστασίας δεδομένων

 

Η κρυπτογράφηση των δεδομένων κατά τη διαμετακόμιση είναι απαραίτητη για την προστασία των ευαίσθητων πληροφοριών καθώς μετακινείται μεταξύ των κέντρων δεδομένων. Οι σύγχρονες εφαρμογές δικτύου DCI χρησιμοποιούν συνήθως κρυπτογράφηση IPSEC ή MACSEC στο επίπεδο δικτύου, με ορισμένους οργανισμούς να εφαρμόζουν πρόσθετη εφαρμογή - κρυπτογράφηση στρώματος για ιδιαίτερα ευαίσθητους φόρτους εργασίας. Ο αντίκτυπος της απόδοσης της κρυπτογράφησης πρέπει να εξεταστεί προσεκτικά, καθώς μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την καθυστέρηση και την απόδοση.

 

 

 

Η βελτιστοποίηση της απόδοσης του δικτύου DCI απαιτεί μια πολύπλευρη προσέγγιση που απευθύνεται σε τεχνικές και επιχειρησιακές πτυχές. Οι τεχνικές μηχανικής κυκλοφορίας, συμπεριλαμβανομένων των ίσων - κόστους πολλαπλών - δρομολόγησης διαδρομής (ECMP) και εξελιγμένων αλγορίθμων εξισορρόπησης φορτίου, εξασφαλίζουν αποτελεσματική χρήση του διαθέσιμου εύρους ζώνης. Οι πολιτικές ποιότητας υπηρεσιών (QOS) δίνουν προτεραιότητα στην κρίσιμη κυκλοφορία, διατηρώντας την απόδοση των εφαρμογών ακόμη και κατά τη διάρκεια περιόδων συμφόρησης δικτύου.

 

Τεχνική βελτιστοποίησης	Κύριο πλεονέκτημα	Πολυπλοκότητα εφαρμογής	Τυπικές περιπτώσεις χρήσης
Δρομολόγηση ECMP	Αυξημένη χρήση εύρους ζώνης	Μέσον	Γενικά - Σκοπός Κέντρο Δεδομένων
Ποιότητα υπηρεσίας	Διαχείριση προτεραιότητας	Ψηλά	Μικτά περιβάλλοντα φόρτου εργασίας με κρίσιμες εφαρμογές
Διόρθωση σφαλμάτων προς τα εμπρός	Βελτιωμένη αξιοπιστία σε θορυβώδεις συνδέσμους	Χαμηλός	Long - συνδέσεις DCI Haul DCI
Προσωρινή αποθήκευση	Μειωμένη λανθάνουσα κατάσταση και χρήση εύρους ζώνης	Μέσον	Δίκτυα παράδοσης περιεχομένου, ροή μέσων ενημέρωσης
Μηχανική κυκλοφορίας	Βέλτιστη επιλογή διαδρομής	Πολύ ψηλά	Μεγάλο - κλίμακα multi - site dci developments

 

Η βελτιστοποίηση λανθάνουσας κατάστασης είναι ιδιαίτερα κρίσιμη για τις συνδέσεις δικτύου DCI που καλύπτουν σημαντικές γεωγραφικές αποστάσεις. Ενώ η ταχύτητα του φωτός επιβάλλει θεμελιώδη όρια στην ελάχιστη καθυστέρηση, οι προσεκτικές αποφάσεις δρομολόγησης και η στρατηγική τοποθέτηση των κέντρων δεδομένων μπορούν να ελαχιστοποιήσουν τις περιττές καθυστερήσεις. Ορισμένοι οργανισμοί εφαρμόζουν προηγμένες τεχνικές όπως η διόρθωση σφαλμάτων προς τα εμπρός (FEC) και το πακέτο - επιπέδου πλεονασμός για τη διατήρηση της απόδοσης παρά την περιστασιακή απώλεια πακέτων.

 

Η εφαρμογή των δικτύων παροχής περιεχομένου (CDNs) και των στρατηγικών προσωρινής αποθήκευσης άκρων μπορεί να μειώσει σημαντικά την κυκλοφορία δικτύου DCI εξυπηρετώντας συχνά περιεχόμενο που έχει πρόσβαση από τοποθεσίες πιο κοντά στους τελικούς χρήστες. Αυτή η προσέγγιση όχι μόνο βελτιώνει την εμπειρία των χρηστών, αλλά επίσης μειώνει τις απαιτήσεις του εύρους ζώνης στο inter - σύνδεσμοι κεντρικών δεδομένων.