डेटा केंद्रों के नेटवर्क में विकास। सॉफ्टवेयर परिभाषित SDN

यह आलेख डेटा केंद्रों के नेटवर्क में वर्तमान प्रवृत्ति पर चर्चा करेगा: डेटा ट्रांसमिशन प्लेन (सॉफ्टवेयर-परिभाषित नेटवर्क) से प्रसंस्करण और नियंत्रण विमानों के भौतिक या तार्किक अलगाव और इस दृष्टिकोण के फायदे।

कंप्यूटिंग वातावरण और डेटा वेयरहाउस के लिए वर्चुअलाइजेशन प्रौद्योगिकियां डेटा केंद्रों में मजबूती से घिरी हुई हैं, अच्छी तरह से काम करती हैं। लेकिन पहले की तरह, अब अलग-अलग कठिनाइयों में एक नेटवर्क वातावरण में है:

• नेटवर्क संसाधनों का स्थैतिक या मैनुअल आवंटन और पुनर्वितरण;
• बड़ी संख्या के साथ प्रत्येक नेटवर्क डिवाइस का अलग कॉन्फ़िगरेशन;
• नेटवर्क नीतियों, कॉन्फ़िगरेशन, नई सेवाओं को लागू करने और बदलने पर जटिलता और संसाधन की खपत;
• कुछ कार्यों के बहु-विक्रेता और मालिकाना विशेषताएं;

सहित कई बड़े विक्रेता आईबीएम, सॉफ्टवेयर-परिभाषित नेटवर्क के उपयोग में उपरोक्त समस्याओं का समाधान देखें जो आईटी प्रणालियों को लागू करने में अर्थव्यवस्था और अनुभव को पूरी तरह से बदल देगा।

नए दृष्टिकोण पर अधिक विस्तार से विचार करें। एक विशिष्ट दूरसंचार नेटवर्क डिवाइस में जो स्विचिंग या रूटिंग कार्य करता है, निम्नलिखित तीन कार्य एक साथ किए जाते हैं (चलो उन्हें विमान कहते हैं):

प्रसंस्करण विमान

नेटवर्क टोपोलॉजी के बारे में जानकारी के निर्माण में भाग लेता है, अर्थात। OSI लेयर 2 मॉडल में फॉरवर्डिंग इंफॉर्मेशन बेस (FIB) टेबल और OSI लेयर 3 पर रूटिंग इन्फॉर्मेशन बेस (RIB)। ऐसी तालिकाओं को मुख्य रूप से प्रोटोकॉल द्वारा बनाया जाता है जो नेटवर्क मैप बनाते हैं, उदाहरण के लिए, डेटा स्विचिंग के लिए राउटिंग या स्पैनिंग-ट्री के लिए ओएसपीएफ। प्रबंधन विमान सेवा की गुणवत्ता और सुरक्षा नीतियों को लागू करने के लिए भी जिम्मेदार है।

डाटा प्लेन

RIB या FIB तालिकाओं के आधार पर एक विशिष्ट इंटरफ़ेस या पोर्ट के लिए फ़ॉर्वर्ड पैकेट या फ़्रेम।

नियंत्रण विमान

डाटा प्रोसेसिंग और ट्रांसमिशन विमानों की निगरानी और नियंत्रण करता है।


चित्र 1: विशिष्ट नेटवर्क नोड

ऐतिहासिक रूप से, टेलीफोन संचार नेटवर्क में एक एकीकृत यातायात प्रसंस्करण विमान की अवधारणा मौजूद थी और दूरसंचार उपकरणों से जुड़ी थी और सिग्नलिंग फ़ंक्शन (यानी, कॉल की स्थापना और वियोग सुनिश्चित करना) का प्रदर्शन किया था, जो एक चैनल में ध्वनि संचार के साथ और अलग-अलग तरीके से किया जा सकता था। ।

कॉरपोरेट स्विचिंग नेटवर्कों का बुनियादी ढांचा प्रत्येक उपकरण पर स्वतंत्र प्रसंस्करण विमानों से एक ही, एक एकीकृत एक ही परिवर्तन से गुजरता है। यदि आज डेटा और प्रोसेसिंग प्लेन एक आंतरिक स्विचिंग फ़ैक्टरी का उपयोग करके एक ही नेटवर्क नोड के भीतर सूचनाओं का आदान-प्रदान करते हैं, तो उद्योग में आधुनिक दृष्टिकोण इस पृथक्करण को किसी भी आकार के डेटा केंद्रों के नेटवर्क तक विस्तारित करने के लिए है, जहाँ फ़ैक्टरी डेटा ट्रांसमिशन विमानों के बीच संचार के लिए ज़िम्मेदार बन जाती है और यातायात प्रसंस्करण।

प्रसंस्करण विमानों और डेटा के पृथक्करण का पहला उल्लेख हाई-एंड कॉर्पोरेट राउटर और स्विच पर दिखाई दिया और दो अलग-अलग प्रोसेसर पर प्रदर्शन किया गया: एक प्रसंस्करण विमान के लिए, और दूसरा डेटा ट्रांसफर के लिए, जिसने इस तरह के उपकरणों के प्रदर्शन में काफी सुधार किया। आज, प्रसंस्करण विमान बुनियादी हार्डवेयर पर संचालित होता है, जो एक अत्यधिक प्रोग्राम योग्य संरचना है, जबकि डेटा विमान विशेष रूप से पैकेट को अग्रेषित करने के लिए विशेष रूप से विशेष माइक्रोकिरिस्क (लगभग। एएसआईसी) पर संचालित होता है।

विमानों के परिसीमन की आवश्यकता में अगला विकासवादी कदम इस तथ्य से आगे बढ़ता है कि यदि नेटवर्क डिवाइस स्वतंत्र प्रसंस्करण विमानों का उपयोग करते हैं (जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है), तो यह ओवरहेड लागत (अतिरिक्त भार) के कारण उनके उप-रूपी प्रदर्शन का कारण बन सकता है जो प्रभावित हो सकता है। डेटा यातायात के लिए।

उनमें से अपर्याप्त या अतुल्यकालिक समन्वय के कारण समस्याएं भी पैदा हो सकती हैं, जो प्रसंस्करण विमानों को नेटवर्क टोपोलॉजी के निर्माण के एक बिंदु पर समेकित करने के विचार की ओर जाता है।


अंजीर। २। स्वतंत्र ट्रैफिक प्रोसेसिंग प्लेन

डेटा सेंटर के नेटवर्क के भीतर डेटा ट्रांसफर और प्रोसेसिंग के विमानों के पूर्ण पृथक्करण और इसके स्विचिंग बुनियादी ढांचे की ओर अंतिम चरण चित्र 3 में दिखाया गया है।


चित्र 3। केंद्रीकृत यातायात प्रसंस्करण विमान

इस दृष्टिकोण के साथ, हमारे पास दो समानांतर नेटवर्क हैं: एक यातायात संचारित करने के लिए, दूसरा इसे संसाधित करने के लिए, बाहरी सिग्नलिंग तंत्रों का उपयोग करके।

इस दृष्टिकोण के मुख्य निष्कर्ष और लाभ इस प्रकार हैं:

• भौतिक और वर्चुअलाइज्ड डेटा सेंटर नेटवर्क दोनों के लिए नेटवर्क संसाधन आवंटन संचालन स्वचालित हो रहे हैं। नेटवर्क समर्थन के लिए कम परिचालन लागत। यह विशेष रूप से वर्चुअलाइज्ड नेटवर्क के लिए सच है, जहां वर्चुअल मशीन के प्रवास के दौरान लगातार गतिशीलता और नियमित परिवर्तन होते हैं;
• नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन की जटिलता काफी कम हो जाती है, उदाहरण के लिए, जब सुरक्षा नीतियों को सक्रिय करना, सेवा की गुणवत्ता, रूटिंग, फ़िल्टरिंग या प्रमाणीकरण;
• प्रबंधन केंद्रीकृत हो जाता है;
• नेटवर्क वाले वातावरण में डाउनटाइम काफी कम हो जाता है;
• उपर्युक्त दृष्टिकोण के कारण गैर-इष्टतम यातायात पथ से बचा जा सकता है एक केंद्रीकृत यातायात प्रसंस्करण विमान नेटवर्क पर प्रदर्शन, उपलब्धता और अन्य अतिरिक्त मापदंडों के आधार पर एक मार्ग तय कर सकता है;
• नेटवर्क उपकरणों के बीच नेटवर्क टोपोलॉजी पर जानकारी का आदान-प्रदान करने के लिए स्पैनिंग-ट्री प्रोटोकॉल का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है;
• एक एकल ट्रैफ़िक प्रोसेसिंग प्लेन के साथ, संचार चैनल राज्य एल्गोरिदम का उपयोग (जैसे कि आईएस-आईएस डीजकस्ट्रा के एल्गोरिदम पर आधारित है, जैसे कि ओएसपीएफ) और दूरी-वेक्टर एल्गोरिदम सबसे अच्छा विकल्प बन जाते हैं, क्योंकि यह जरूरी है कि केंद्रीकृत नियंत्रक नेटवर्क की पूरी तस्वीर देख सकता है, और आंशिक नहीं।

Dijkstra, OSPF की तरह) और दूरी-वेक्टर एल्गोरिदम सबसे अच्छा विकल्प बन जाते हैं, क्योंकि यह जरूरी है कि केंद्रीकृत नियंत्रक नेटवर्क की पूरी तस्वीर देख सकता है, और आंशिक नहीं।

नुकसान यह है कि एक केंद्रीकृत स्विचिंग नियंत्रक एक प्रदर्शन अड़चन बन सकता है और संभावित रूप से विफलता का एक बिंदु हो सकता है। आरक्षण समस्या का केवल एक हिस्सा है।

उपरोक्त दृष्टिकोण एक उद्योग मानक बन जाता है और एक बहु-विक्रेता दुनिया में बातचीत संभव बनाता है। एक खुला प्रोटोकॉल जो व्यापक हो गया है उसे OpenFlow कहा जाता है। यह वर्णन करता है कि प्रसंस्करण और डेटा ट्रांसमिशन विमानों को कैसे अलग किया जाए। नियंत्रक और ओपन फ्लो स्विच इस प्रोटोकॉल का उपयोग बातचीत के लिए करते हैं। X86 हार्डवेयर के लिए बढ़ा हुआ प्रदर्शन, सामान्य रूप से OpenFlow नियंत्रक, एक मानक सर्वर है। एक सरलीकृत रूप में, OpenFlow वास्तुकला को चित्र 4 में दिखाया गया है। IBM अपने नेटवर्क सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर उत्पादों में OpenFlow का समर्थन करने वाले पहले निर्माताओं में से एक था।


चित्र 4। ओपनफ्लो डाटा सेंटर नेटवर्क आर्किटेक्चर

Naydenov Andrey, आईबीएम पर नेटवर्क के बुनियादी ढांचे के डिजाइन पर एक विशेषज्ञ।