Распространение облачных услуг и виртуализации привело к появлению множества ЦОДов, результатом чего стал эффект «масштаба Web». Это стало стимулом для поставщиков интернет-контента и облачных услуг предложить своим клиентам разнообразные приложения и предоставить доступ к контенту огромному множеству пользователей. Основой этих преобразований является сеть. Доступность ЦОДа в мире Web Scale напрямую зависит от операционной простоты, масштабируемости и эффективной бизнес-модели.
Сегодня ЦОДы подвергаются радикальной трансформации, нацеленной на обеспечение эффективной работы в условиях постоянно меняющегося трафика, увеличения потребности в пропускной способности и широкого распространения приложений. Еще никогда получение мгновенного доступа к интернет-контенту не было так важно для нас. Сегодня он востребован больше, чем когда-либо, и это стало одним из важнейших факторов, побудивших поставщиков услуг заняться обеспечением повсеместного доступа к интересующей клиентов информации, причем в любое время и на любом устройстве.
Ввиду особенностей современных услуг и приложений пользовательский контент должен доставляться мгновенно, с соблюдением высоких стандартов качества. Беспрецедентное распространение мобильных устройств, прежде всего смартфонов и планшетов, и новых наложенных услуг (Over-The-Top, OTT), таких как потоковое видео и онлайн-игры, стимулировало строительство дополнительных ЦОДов как в пригородах, так и в сельских районах.
Дополнительный импульс этой тенденции придает популярность средств виртуализации: корпоративные ИТ-подразделения сегодня переходят от собственных заказных ИТ-приложений к стандартным облачным решениям, контент которых хранится в ЦОДе. С учетом роста количества центров обработки данных и объема запрашиваемой информации, а также все большего распространения виртуализации серверов и вычислительных устройств, межсоединение ЦОДов (Data Center Interconnet, DCI) становится одним из ключевых факторов обеспечения успешной реализации приложений верхнего уровня. Другими словами, если к ЦОДу нельзя подключиться, его нельзя использовать.
Более того, виртуализация затронула все компоненты ЦОДа. Современные технологии позволяют использовать два или несколько ЦОДов как один — с разделением нагрузки и задач с целью сведения к минимуму эксплуатационных расходов и достижения максимальной производительности. Например, ресурсы двух относительно близко расположенных центров обработки данных, находящихся в большом городе, где цены на недвижимость высоки, можно объединить для доступа и хранения данных, устранив необходимость построения новых ЦОДов.
.png)
ТИПЫ ЦОДОВ
Существует два типа центров обработки данных. К первому относятся крупные ЦОДы, построенные в удаленных районах с низкими ценами на землю и энергоресурсы. Они располагаются в непосредственной близости к магистральным волоконно-оптическим каналам. Затраты на аренду и электроэнергию и сейсмические риски здесь невысоки. В таких ЦОДах зачастую размещаются тысячи серверов. Предприятия используют их для резервирования и зеркалирования данных в реальном времени в рамках программ по обеспечению бесперебойного функционирования / послеаварийного восстановления. Эти ЦОДы могут быть расположены в сотнях и даже тысячах километров от корпоративных офисов.
ЦОДы второго типа размещаются в городской среде, ближе к конечным пользователям. Они обеспечивают максимальное качество обслуживания клиентов, сводя к минимуму задержки за счет локализации доставки контента. Во многих случаях такие ЦОДы необходимо связать между собой, чтобы приблизить контент к пользователю и одновременно повысить производительность приложений. Такие ЦОДы, как правило, размещаются недалеко от центра города, проникая впоследствии в пригороды и прилегающие к ним районы.
Сетевой обмен данными — важнейший аспект основных функций стандартного ЦОДа (независимо от его типа). Он решает следующие задачи:
- Организация соединений между серверами для компьютеров и вычислительных устройств с высоким быстродействием: необходима приложениям для расчета различных функций, таких как поиск быстрого маршрута между двумя конечными точками в приложениях навигации и GPS, для облачной обработки данных, биллинга и управления документами.
- Доступ к устройствам хранения: к высокоемким дискам, которые содержат данные, сохраненные или используемые приложениями (например, приложениями для работы с электронной почтой, онлайн-фотографиями и видео). Устройства хранения также служат для резервного копирования корпоративных данных (при их дублировании или зеркалировании) с целью защиты корпоративных информационных активов от стихийных бедствий или повреждений.
- Соединения между различными ЦОДами, а также между ЦОДами и внешним миром: данные необходимо отправлять в ЦОД, перемещать между серверами и устройствами хранения данных или в их среде. Кроме того, необходимо соединить ЦОД с внешним миром, в том числе с сетью компании и другими ЦОДами — как близлежащими, так и находящимися на значительном расстоянии друг от друга.
Сетевое взаимодействие позволяет серверу и системам хранения обслуживать приложения. Если качественная связь недоступна, приложение не сможет работать! Поскольку именно ЦОДы являются основой облачных сред, их эффективность напрямую зависит от межсоединения.
.png)
ПРОБЛЕМЫ МЕЖСОЕДИНЕНИЯ ЦОДОВ
Эффективная работа ЦОДов в современных условиях, когда постоянно меняется картина трафика, растет спрос на пропускную способность и распространяются различные приложения, требует радикальной трансформации ЦОДов. Межсоединение стало одним из ключевых факторов обеспечения успешной реализации приложений верхнего уровня. Нельзя, однако, не отметить и ряд связанных с ним проблем.
Дистанционные ограничения. Для ЦОДа нередко требуются соединения с минимальной задержкой, чтобы поддерживать необходимый поток информации и синхронизацию между передающим информацию сервером и устройством хранения данных. Если ЦОДы находятся далеко друг от друга, задержки при обмене данными на сетевом оборудовании, посредством которого производится их межсоединение, возрастают. Задержку, обусловленную характеристиками оптического волокна, можно свести к минимуму, выбрав кратчайший физический маршрут. Для уменьшения задержек, обусловленных характеристиками ПО и оборудования, необходимо использовать передовые практики проектирования.
Емкость. Очень часто совокупный объем массивов данных приложений, поступающих в ЦОД или исходящих из него, весьма велик и достигает сотен гигабайт или даже терабайт. Телекоммуникационное оборудование должно обеспечивать надежные высокоемкие соединения с возможностью дальнейшего масштабирования по мере необходимости.
Безопасность. Корпоративные данные, личные записи и данные финансовых транзакций зачастую носят конфиденциальный характер и имеют важнейшее значение для бизнеса, поэтому все сетевые соединения ЦОДа должны быть надежно защищены.
Управление. Сетевые операции, выполняемые вручную, трудоемки, сложны, медленны и влекут за собой ошибки. Крайне важно свести их количество к минимуму за счет автоматизации выполнения регулярных и многочисленных задач администрирования. Процесс развертывания соединения между двумя ЦОДами должен быть прост и надежен без необходимости постоянно выполнять эксплуатационные операции вручную.
Затраты. Ожидаемый среднегодовой темп роста трафика составляет около 30%. Затраты на содержание сети должны расти гораздо медленнее (в противном случае ЦОДы могут оказаться нежизнеспособными с финансовой точки зрения).
Web Scale требуется ПО
Все современные приложения и услуги, от Интернета вещей и мобильных приложений до услуг OTT, оказывают влияние как на поведение конечных пользователей, так и на сеть ЦОДа. Однако концепция построения и эксплуатации сетей (и предлагаемых на их базе услуг) изменилась не только по этой причине. Виртуализация распространяется с ЦОДов и ИТ-инфраструктур на сети. Новые подходы, такие как программно определяемые сети (SDN) и виртуализация сетевых функций (NFV), меняют динамику развития отрасли.
В телекоммуникационной отрасли NFV по праву рассматривается как следующий этап на пути к созданию более гибкой и экономичной сетевой инфраструктуры. NFV — это способ снизить затраты и ускорить развертывание услуг сетевых операторов путем отделения систем сетевой защиты и маршрутизации от специализированного оборудования и перемещения их на виртуальные серверы.
Вместо установки дорогостоящего проприетарного оборудования поставщики услуг могут приобрести недорогие коммутаторы, устройства хранения и серверы, на которых будут размещаться виртуальные машины, выполняющие сетевые функции. Это обеспечит выполнение сразу нескольких задач на одном физическом сервере, что будет способствовать снижению затрат и сведет к минимуму количество выездов специалистов. Если клиенту потребуется новая сетевая функция, поставщик услуг сможет добавить ее, запустив новую виртуальную машину. Виртуализация сетевых функций снижает зависимость поставщиков услуг от специализированных аппаратных устройств, а также обеспечивает возможность эффективного масштабирования и настройки в масштабе всей сети.
Специально для поставщиков услуг компанией Ciena было разработано ПО Blue Planet для управления, регулирования и виртуализации услуг. Оно обеспечивает автоматизацию услуг — от создания до предоставления — в физической и виртуальной области на базе единой платформы, не привязанной к конкретному поставщику, упрощая переход к открытым и программируемым автоматизированным сетям.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИННОВАЦИИ
Благодаря недавним технологическим прорывам в области аппаратного и программного обеспечения удалось преодолеть следующие связанные с DCI проблемы.
Устранение дистанционных ограничений за счет цифровой обработки сигнала (DSP): недостатки оптического волокна, такие как хроматическая и поляризационная дисперсия, которые раньше препятствовали реализации соединений с высокой пропускной способностью на дальних расстояниях, теперь не представляют проблемы. Новые достижения в области технологии DSP позволили поставщикам сетевого оборудования разработать пакетные оптические платформы, способные автоматически компенсировать эти недостатки. Крупные потоки данных можно передавать на несколько тысяч километров по волокну различного типа без ущерба для скорости и производительности. В современных оптических интерфейсах программируются оптимальные схемы модуляции для различных сценариев развертывания.
Устранение ограничений по емкости за счет когерентной оптики. Благодаря появлению когерентной оптики создан фундамент для успешной передачи данных на скорости до 17,6 Тбит/с и выше практически на любое расстояние. Когерентное детектирование значительно увеличило пропускную способность, что является ключевым условием успешного использования современных решений DCI.
Снижение задержек за счет высокопроизводительной и ультраскоростной оптоэлектроники. Сложная структура оборудования, оптимизированные программные механизмы, инновационные схемы прямого исправления ошибок (FEC) и высокопроизводительная оптоэлектроника значительно снизили задержки, обусловленные характеристиками сетевого оборудования.
Переход от выполняемых вручную операций к программируемой автоматизации. Сети ЦОДов постоянно меняются, поэтому прогнозирование тенденций трафика усложняется. Выполнение операционных задач можно автоматизировать с помощью API и соответствующих приложений. Создаваемые самими пользователями приложения способны самостоятельно отправлять запрос на увеличение пропускной способности, устанавливать новые соединения между двумя конечными точками, менять существующие подключения, а также выполнять множество других необходимых повседневных операций без какого-либо вмешательства со стороны человека.
Сокращение расходов за счет использования платформ, оптимизированных для приложений. При разработке новейших оптических платформ особое внимание уделяется поддержке задач DCI. Упрощенные процессы планирования, заказа и установки позволяют быстрее реализовать межсоединения. Благодаря полной программируемости можно проектировать и разрабатывать приложения для решения конкретных задач. Высокая скорость с минимальными требованиями к площади обеспечивает минимальную стоимость передачи на бит при соединении ЦОДов. За счет компактности конструкции и низкого энергопотребления снижаются эксплуатационные расходы, а модульная структура обеспечивает масштабирование до нескольких терабитов транспортной емкости без значительного увеличения капитальных вложений и текущих затрат.
Сегодня мы можем развертывать гибкие, экономически эффективные решения DCI, гарантирующие эффективность и высокую скорость выполнения задач. Внушительная емкость и эффективная масштабируемость позволяют в полной мере удовлетворить возрастающие требования в отношении обработки больших объемов трафика и подготовиться к работе в более сложных условиях без значительных капитальных затрат и прерывания обслуживания для наращивания емкости.
ВОЗМОЖНОСТИ МИРА WEB SCALE
Технологические инновации позволяют сетевым операторам и операторам ЦОДов ускорить развертывание, снизить эксплуатационные расходы, увеличить уровень гибкости и эффективности. Для успешной реализации DCI необходимы соответствующие платформы, спроектированные специально для масштабирования приложений DCI до уровня Web Scale, поддерживающие взаимодействие с облачными средами и другими ЦОДами. Требования новой операционной парадигмы Web Scale можно удовлетворить только при внедрении решений DCI, изначально ориентированных на реализацию операций Web Scale, таких как Ciena Waveserver, которое содержит новые функции и инструменты, помогающие приложениям DCI обеспечить глобальный переход к соединениям Web Scale.
Джо Марселла — директор Ciena по технологиям в регионе EMEA.