SDN: повышение эффективности сетевой инфраструктуры дата-центра

Кэрри ХИГБИ, директор по решениям и сервисам для дата-центров, Siemon

Программно определяемые сети позволяют сделать центры обработки данных и корпоративные сети дешевле в строительстве и проще в управлении.

Построенная по модели сети, управляемой контроллером, программно определяемая сеть (software-defined network, SDN) предполагает полное взаимодействие всех устройств внутри сети. Это означает, что вся информация о сетевых маршрутах и возможностях устройств собрана в одном приложении. Контроллер может рас­cчитать оптимальный/необходимый маршрут, основываясь на информации о конечных точках и используя различные сетевые маршруты для разных типов трафика. Возможность распределять сетевые ресурсы с помощью ПО означает более стабильную работу ЦОДа или телекоммуникационного узла.

Не менее важен тот факт, что SDN позволяет сотрудникам ИT-департаментов и администраторам осуществлять почти мгновенную тонкую настройку сети, реагируя на требования бизнеса. Обычно необходимо некоторое время на то, чтобы вывести оборудование из эксплуатации в одном месте и установить его в другом, – при использовании SDN эта проблема исчезает. Передача сетевых ресурсов становится вопросом минут, а не часов.

По мере того как растут инвестиции в централизованную архитектуру, решение, основанное на применении SDN, становится все более экономически выгодным с точки зрения как операционных, так и капитальных затрат. Несмотря на то что при переходе к SDN неизбежно появление дополнительной кабельной ин­фра­струк­туры, затраты на нее с точки зрения всей сети – это незначительные инвестиции по сравнению с затратами на аппаратное и программное обеспечение.

Используем пространство эффективно

Относительно SDN, концепция которой состоит в отделении сетевой архитектуры от сетевого функционала (т.е. в разделении функций передачи трафика и функций управления), у некоторых сформировалось мнение, что это – очень сложная вещь, тогда как на самом деле все наоборот – SDN предназначена для уменьшения сложности и повышения эффективности сети. В частности, она обеспечивает более эффективное использование свободного пространства ЦОДа.

С SDN оборудование в дата-центре может быть размещено там, где это имеет наибольший смысл с точки зрения подвода питания и охлаждения, и оставаться на месте, пока не устареет, а ПО позаботится о его функциональности.

Предположим, что мы проектируем пространство ЦОДа с использованием системы компьютерного моделирования воздушных потоков и размещаем оборудование исходя из конфигурации помещения и баланса мощности и охлаждения для обеспечения оптимальной эффективности. Это сильно отличается от того, как многие ЦОДы построены и заполнены сегодня. Нередко дата-центры построены по совершенно иному принципу – исходя из доступного пространства и бюджета, или же их конфигурация сложилась в результате обновления существующего ЦОДа. Зачастую ряды шкафов комплектуются в соответствии с функционалом или разделяются по департаментам, что, в свою очередь, требует дополнительных затрат на систему охлаждения. В большинстве случаев этой ситуации можно избежать, если распределить нагрузку равномерно по всему периметру ЦОДа.

Работаем в команде

При традиционной конфигурации сетевой инфраструктуры одна из проблем в крупной компании заключается в том, что сложно добиться взаимодействия между несколькими отдельными департаментами. Например, если заказываются новые устройства, то департамент эксплуатации может узнать об этом уже по факту заказа. Или команда, которая занимается «железом», может отклонить блейд-серверы с установленными switch-модулями, поскольку они не могут или не хотят разделять полномочия и ответственность с командой, которая занимается управлением сетью. В этом случае SDN может изменить правила игры для всех подразделений.

Например, компания Х выводит из эксплуатации сервер для финансового департамента. Этот сервер может оставаться на месте и быть перенацелен на работу с отделом кадров только программными средствами. Нет необходимости физически перемещать сервер, релокация происходит на уровне ПО, экономя время и не внося изменений в функционирующую конфигурацию сети.

Схема подключения

Вместе с тем при использовании SDN вы ограничены в выборе производителей активного оборудования. Многие вендоры продвинулись в этом вопросе гораздо дальше, чем другие, но технология все еще остается достаточно молодой.

Ограничивающим фактором для схемы TOR (top-of-rack), где в шкафу располагаются как коммутатор, так и серверы, является количество колец между коммутатором уровня доступа и агрегирующим коммутатором ядра, которые отвечают за маршрутизацию между серверами. С помощью SDN возможна более централизованная установка коммутаторов, и маршруты трафика управляются при помощи ПО.

Использование 10-гигабитного зонного распределения (схема EOR, end-of-row) вместо схемы TOR может обеспечить значительную экономию средств: затраты на электроэнергию и обслуживание сократятся почти вдвое. Добавьте к этому уменьшение необходимого количества оборудования, в том числе и PDU, а также достаточно дорогих кабельных сборок, и все преимущества станут очевидны.

Стандартизация

На сегодняшний день нет единого стандарта, описывающего состав SDN и регламентирующего ее работу. Европейский институт телекоммуникационных стандартов и другие организации, включая фонд Open Network Foundation, работают над выделением сетевых функций из сетевого оборудования. В первую очередь это относится к межсетевым экранам, балансировщикам нагрузки, NAT и другим более сложным объектам.

Инженерный совет интернета (IETF) поддерживает достаточно молодой проект NSC (Network Service Chaining), который обещает вскоре перерасти в официальную рабочую группу. Она будет дополнением к группе, занимающейся виртуализацией сетевых функций (NFV). IETF предпочитает использовать в своих разработках контроллер OpenDaylight, который, в свою очередь, работает с новым стандартом I2RS (Internet to Routing System) и предназначен для стандартизации сетевой топологии на всех уровнях, реальном и виртуальном. Другая часть этого стандарта описывает таблицу маршрутизации (RIB).

Существует также протокол OpenFlow, однако проблема заключается в том, что далеко не все производители его используют. I2RS может работать с OpenFlow, что позволяет реализовать функции маршрутизации между разнородными платформами.

Так что вопросы взаимодействия между производителями в плане функционала и стандартизации и вопрос о том, кто выйдет победителем в войне протоколов, пока остаются нерешенными.

Будущее SDN

Рынок программно определяемых сетей растет быстро, и будущее его позитивно. Согласно оценкам IDC, к 2018 г. рынок SDN достигнет отметки в $8 млрд, т.е. прирост по сравнению с 2014 г. составит 89%. В конце прошлого года компания Brocade провела опрос среди более чем 230 дистрибьюторов, реселлеров и конечных пользователей в регионе EMEA: 54% опрошенных уверены, что в ближайшие годы SDN и NFV будут играть все более важную роль.

Ведущие производители активного сетевого оборудования уже выпустили и протестировали модификации продуктов c SDN, поэтому для компаний настает время пересмотреть состав своих сетей и подготовить перечень оборудования, срок службы которого подойдет к концу в ближайшие несколько лет. При этом с уверенностью можно сказать одно: компании, выбравшие открытые системы, будут иметь огромное преимущество перед теми, кто использует проприетарные решения.