SDN: Повышение эффективности сетевой инфраструктуры центров обработки данных

Nikolay Efimov
Siemon Technical Manager Russia & CIS

Программно-конфигурируемая сеть SDN (также можно встретить - программно-определяемая сеть) это быстро растущий сектор. Согласно исследованиям IDC, к 2018 году этот рынок достигнет отметки в 8 миллиардов долларов, эта цифра демонстрирует среднегодовой рост на 89% по сравнению с 2014 годом. SDN позволяет сделать корпоративные сети и центры обработки данных дешевле в строительстве и проще в управлении, помимо этого улучшается быстродействие работы сети. Концепция все-во-всем сетей SDN делает сетевую инфраструктуру более эффективной и изменяет подход к используемому пространству. За счет чего это достигается?

Построенная по модели сети управляемой контроллером, SDN предлагает полное взаимодействие всех устройств внутри сети. Это означает что вся информация о сетевых маршрутах и возможностях устройств находится внутри одного приложения. 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 ЦОД или телекоммуникационной. Обычно, необходимо некоторое время на то, чтобы вывести оборудование из эксплуатации в одном месте и установить его в другом – эта проблема исчезает при использовании SDN. Передача сетевых ресурсов занимает очень мало времени и это уже вопрос минут а не часов.

Открываются удивительные возможности. Сети SDN  обещают сделать высоконагруженные сети дешевле в построении и реконфигурировании. Помимо этого, будучи быстрее и эффективнее, а также обладая возможностью  осуществлять почти мгновенную тонкую настройку сети, сети SDN вполне доступны по стоимости. Не менее важным является тот факт, что сети SDN позволяют сотрудникам IT департаментов и администраторам подстраиваться под требования бизнеса и быстро изменять сетевые условия.

По  мере того как люди начинают инвестировать в централизованную архитектуру, решение основанное на применении  SDN становится все более  экономически выгодно с точки зрения , как трудовых так и  капитальных затрат. Не смотря на то, что неизбежно появление дополнительной кабельной инфраструктуры, с точки зрения всей сети сети, затраты на эту дополнительную часть  - это незначительные инвестиции по сравнению с затратами на аппаратное и программное обеспечение.

Используем пространство эффективно

У некоторых людей сформировалось мнение что SDN очень сложная вещь, тогда как на самом деле все наоборот, так как она отделяет сетевую архитектуру от сетевого функционала (разделение функций передачи трафика от функций управления).  Идея состоит в том чтобы уменьшить сложность  и увеличить эффективность  и один из основных путей, который позволяет этого достигнуть  - наиболее эффективное использование «свободного пространства»

С SDN ЦОД  может быть развернут и оставаться без изменений до тех пор, пока оборудование не устареет. Оборудование может быть размещено там где это имеет наибольший смыл, с точки зрения подвода питания и охлаждения, а ПО позаботится о функциональности и не привязано к расположению оборудования..
Давайте предположим что мы проектируем пространство ЦОД с использованием CFD и размещаем оборудование опираясь на конфигурацию помещения, баланс мощности и охлаждения для обеспечения оптимальной эффективности. Это сильно отличается от того, как многие ЦОД построены и заполнены в настоящее время. На самом деле, многие ЦОД построены по совершенно иному принципу, исходя из доступного пространства, бюджета или путем обновления существующего ЦОД . Зачастую ряды шкафов комплектуются в соответствии с функционалом или разделяются по департаментам,  что, в свою очередь, требует дополнительных затрат на  систему охлаждения. Но в большинстве случаев этой ситуации можно было бы избежать, если бы нагрузка была распределена равномерно по всему периметру ЦОД, что может быть реализовано только при правильном расчете баланса мощности и охлаждения.

Работаем в команде

Одна из проблем, внутри крупной компании, в случае использования традиционной конфигурации, является то, что отсутствует возможность использования взаимодействия между несколькими отдельными департаментами. Например, если  заказываются  новые устройства то департамент эксплуатации может  узнает об этом уже по факту заказа, или вот еще пример, команда которая занимается железом может отклонить Блейд-сервера с установленными switch модулями, потому что 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 моделировать ситуацию с физической релокацией серверов, и вносить изменения в существующую работающую схему, релокация происходит на уровне ПО без физического перемещения, экономя при этом время и не внося изменений в существующую и функционирующую конфигурацию сети.

Схема подключения

При использовании SDN вы ограничены в выборе производителей активного оборудования . Многое ведущие производители продвинулись в этом вопросе гораздо дальше чем другие, но при этом технология остается все еще достаточно молодой и продолжает совершенствоваться.

Ограничивающим фактором для схемы TOR (Top-of-Rack), где в шкафу располагаются как коммутатор так и сервера, является количество колец между коммутатором уровня доступа, агригирующм 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), в противоположность схеме TOR, может обеспечить значительную экономию средств и при этом затраты на электроэнергию и содержание сократятся почти вдвое. Добавьте к капитальным затратам уменьшение необходимого количества оборудования, в том числе и PDU,  а также достаточно дорогих кабельных сборок и все преимущества станут очевидны.

Вопросы стандартизации

На сегодняшний день нет конкретных стандартов описывающих состав и регламентирующих работу сетей SDN. Однако European Telecommunications Standards Institute (ETSI) и другие научные комитеты, включая Open Network Foundation (ONF) работают над выделением сетевых функций из сетевого оборудования. В первую очередь это относится к файерволам, балансировщикам нагрузки, NAT  и другим более сложным процессам

У Internet Engineering Task Force (IETF) также есть достаточно молодой проект который называется  Service Chaining (NSC) который вскоре обещает перерасти в официальную рабочую группу и это в дополнение к той работе, которую сейчас проводит группа занимающаяся Network Functions Virtualization (NFV).
IETF предпочитает работать с OpenDaylight контроллером, который, в свою очередь, уже работает с новым стандартом Internet to Routing System (I2RS), и разработан чтобы стандартизировать всю сетевую многоуровневую топологию на всех уровнях, реальном и виртуальном. Другая часть этого стандарта описывает таблицу маршрутизации (RIB).

Тогда как OpenFlow уже существует, проблема заключается в том, что далеко не все производители используют этот стандарт. I2RS может работать с OpenFlow, чтобы позволяет реализовать функции маршрутизации между разнородными платформами. С точки зрения сетей WAN, NFW был представлен на конгрессе SDN& OpenFlow World Congress, учредителями которого являются такие организации как ATT, BT and NTT

В конечном счете, когда дело доходит до SDN, самыми главными вопросами остаются:

  • взаимодействие между производителями в плане функционала и стандартизации
  • кто выйдет победителем в войне протоколов

Будущее SDN

Будущее SDN крайне позитивно. В конце прошлого года компания Brocade провела опрос среди более чем 230 дистрибуторов, реселлеров и конечных пользователей по региону EMEA и в результате 54% уверены что SDN и NVF будут играть все более важную роль  в ближайшие годы.

Новые стандарты конечно же будут разрабатываться, что улучшит адаптацию, и компании поощряют научные исследования на этом направлении и пересматривают построение своих сетей в свете совершенствования данной технологии.

Сейчас прекрасное время для того, чтобы пересмотреть перечень оборудования в вашей сети, которое достигнет конца жизни в течение ближайших нескольких лет,  так как ведущие производители активного оборудования уже выпустили и протестировали модификации c  SDN . Одно можно сказать точно – компании использующие открытые системы будут иметь огромное преимущество перед теми кто использует проприетарные решения.


Nikolay Efimov
Siemon Technical Manager Russia & CIS