Сегодня дата-центры являются незаменимыми узлами современной связи, где сходятся воедино многочисленные важные бизнес-процессы. В них размещаются критически важные для бизнеса системы, такие как распределенные базы данных, виртуализированные среды и хранилища данных, и поэтому к ним предъявляются самые строгие требования по безопасности и резервированию отказов.
В этом контексте современные концепции георезервирования требуют такой высокопроизводительной сетевой инфраструктуры между отдельными центрами обработки данных (ЦОД), чтобы гарантировать быстрое время восстановления.
Критически важные для бизнеса системы, такие как распределенные базы данных, виртуализированные среды и хранилища данных предъявляют самые строгие требования не только к безопасности и резервированию отказов, но и к вводимой мощности, энергоэффективности и экономической эффективности.
Как достичь баланса и обеспечить надёжность, почему именно кластерная архитектура ЦОД будет определять сетевую архитектуру сегмента DCI и какая роль отведена технологии DWDM в этом сегменте? Ответ на этот сложный вопрос уже готов, а практическая готовность к развитию каналов связи для ЦОД на рынке и в компании VPG LaserONE (кластер «СФ Тех» ГК Softline) уже ведется. В ближайшем будущем мы ожидаем реализацию этих идей на основе последних изменений в программно-аппартатной архитектуре отечественной оптической транспортной платформе «ГОРИЗОНТ».
Высокая зависимость бизнеса от постоянно работающих ИТ-систем ставит под сомнение традиционную концепцию единых централизованных центров обработки данных. Это связано с тем, что узкие коридоры доступности систем и требования к времени перезагрузки бизнес-приложений часто могут быть реализованы только географически рассредоточенными центрами обработки данных.
Локальные риски и другие формы форс-мажорных обстоятельств могут поставить под угрозу активы в центре обработки данных, и в контексте превентивного управления непрерывностью бизнеса был разработан принцип географической избыточности. Сегодня существуют различные концепции географически избыточной защиты — но все имеют одну общую черту: ни одна из них не может быть реализована без достаточно мощной сетевой инфраструктуры.
При поиске лучших ИТ-решений бизнес все чаще выбирает гибридные облачные и мультиоблачные стратегии, то есть использование облачных сервисов от различных провайдеров. Такая модель известна как модель Cloud 2.0, гарантирующая отказоустойчивость, восстановление ИТ-систем, независимость от одного поставщика. Минимизация временных задержек как первого требования, вызванного работой высокопроизводительных ИТ-систем и бизнес-приложений в случае географически рассредоточенных дата-центров, становится, на первый взгляд, главным стимулом в появлении кластерных ЦОД.
Однако это не так. Главный стимул кластерной структуры ЦОД – это принцип доступности требуемой вводимой мощности при условии близости к потребителям ИТ-услуг. Строительство одного мега-ЦОД при соблюдении вышеуказанного условия невыгодно по многим причинам: экономическим и технологическим. Владельцы ЦОД как покупатели законченного объекта не заинтересованы в долгом сроке его строительства и длительном ожидании привлечения арендаторов.
Современная модель строительства кластеров показала свою эффективность. Срок ввода в эксплуатацию ЦОД малой или средней мощности существенно ниже по сравнению с ЦОД, рассчитанным на 10 МВт, а срок привлечения арендаторов в такой ЦОД может достигать нескольких лет. Именно поэтому несколько ЦОД, соединяемых в кластер общей мощностью 10 МВт, предоставят лучшее предложение на рынке.
Возвращаясь к требованию на минимизацию временных задержек, следует напомнить, что сетевое оборудование, к которому относится DWDM-аппаратура, вносит наименьшую временную задержку. Временная задержка определяется скоростью распространения света в оптическом волокне, которая для 100 км оптического волокна составляет почти 500 мкс, а для оптических линий связи в 1000 км составляет почти 5 мс.
Поэтому кластерная структура ЦОД в непосредственной близости от потребителей облачных ИТ-сервисов – это основа будущего развития рассматриваемого сегмента рынка.
Ответ на вопрос о достижимости баланса – это переход на гибридную мультиоблачную стратегию. А значит, переход на многосвязанную сетевую топологию с резервированием высокоскоростных оптических каналов между ЦОД в кластере.
Связность ЦОД в кластерах с помощью технологии DWDM на основе ROADM-мультиплексоров обеспечивает новую гибкость и преодолевает порог пропускной способности из-за ограничений свободного оптического волокна между ЦОД.
Для арендаторов ЦОД распределение серверных структур в кластере ЦОД означает и экономическую эффективность, и надежность сетевой инфраструктуры, обеспечивая высокие скорости передачи и малые диапазоны задержки независимо от протокола.
Пересмотр сетевой архитектуры гибридных многооблачных сред от схемы с одним РЦОД к схеме с двумя РЦОД (Hot Site и Warm Site) или к схемам с более сложными топологиями, предусматривающим DRDC (Disaster Recovery Data Center), приводит к бизнес-кейсу, который вызывает много вопросов у потребителей и поставщиков облачных услуг. Оптимизация затрат на обслуживание сложной ИТ-инфраструктуры, а также изменение сетевой архитектуры, направленной на обеспечение непрерывности работы ИТ-систем потребует и миграции ИТ-инфраструктуры из ЦОД в ЦОД.
Такое перемещение, связанное с изменением топологии оптической транспортной сети связи по технологии DWDM, не является сверхзадачей. Опыт такого перемещения у экспертов VPG LaserONE показывает реалистичность достижения самых жестких временных ограничений на переключение сервисов, и достигается даже в случае сложных сетевых топологий, основанных на ROADM.
Сперва проводится аудит и анализ текущей ИТ-среды и определяются ресурсы для релокации, оценка существующего комплекта ЗИП и его техническое состояние для использования в процессе переключения. Затем создается технический план-график переезда, как подробный проект переноса ИТ-инфраструктуры, включая график, последовательность работ, правила транспортировки и целевую конфигурацию DWDM-аппаратуры. В комплект документации вносится раздел, описывающий процесс переезда – от перечня оборудования до миграционных процедур и планов на случай непредвиденных обстоятельств, обеспечивая полный контроль и прозрачность деятельности.
Стратегия внедрения предусматривает персонализацию рабочих групп, как со стороны заказчика, так и со стороны подрядчиков, определяя роли, коммуникацию и приоритеты в ходе переезда. В такой последовательности подготовки в назначенный час осуществляется физический переезд, установка и настройка DWDM-инфраструктуры в новом дата-центре. Переезд DWDM-инфраструктуры как наиболее сложной при релокации из ЦОД в ЦОД не требует существенных капитальных затрат. Это уже проверено на практике.
Все сказанное выше изменяет подходы проектировщиков оптических каналов между ЦОД в кластерах, и если ранее рассматривали простейшую топологию точка-точка, то сегодняшние реалии требуют более прагматичный подход к выбору топологии и требованиям к функционалу DWDM-инфраструктуры.
VPG LaserONE (ООО «ВПГ Лазеруан») предлагает единую оптическую транспортную платформу «ГОРИЗОНТ» (DWDM-система) для разных сегментов рынка: магистральных и городских линий связи. К последним относятся каналы связи в кластере ЦОД. Гибридная архитектура, адаптированная под разные сегменты рынка, продиктована тем, что требования к функциональности и архитектуре DWDM-платформ становятся практически идентичны. А вопрос миграции DWDM-оборудования стоит всё чаще и чаще.
DWDM-система ГОРИЗОНТ
Именно для этого создана гибридная платформа, которая обеспечивает 100% взаимозаменяемость карт при перемещении телекоммуникационной инфраструктуры в залы ЦОД с фронтальным воздушным охлаждением оборудования. Но это не главная причина такого конструкторского решения.
Мы рассматриваем оптические транспортные сети связи не в контексте одного взятого кластера ЦОД, а гораздо шире. Рынок DCI — это не только однопролетные линии связи. Прежде всего, это сети операторов связи и сложные топологии, включая магистральные линии связи и линии с регенерацией оптических DWDM-каналов.
Учитывая тенденции изменяющегося рынка, DWDM-система ГОРИЗОНТ развивается как универсальная телекоммуникационная платформа для сетей Cloud 2.0. А какие отличительные особенности у таких архитектур?
- Во-первых, ранее упомянутая гибридность платформы, обеспечивающая 100% взаимозаменяемость при миграции и строительстве региональных и магистральных сегментов для связности кластеров ЦОД.
- Во-вторых, единая функциональность, отвечающая требованиям различных сегментов рынка.
- В-третьих, уход от топологии точка-точка, то есть от идеологии «каждый с каждым» в пользу единой в кластере двухконтурной кольцевой топологии на основе мультиплексоров ROADM.
Единая сеть связи, соединяющая конкурирующие между собой ЦОД, априори ставит такой проект в разряд невыполнимой задачи, но это было бы обосновано для модели Cloud 1.0. Новые бизнес-модели заставят конкурирующие ЦОД в кластере изменять политики и подстраиваться под требования клиентов, и в выигрыше окажутся все.
Говоря об архитерктуре новых проектных решений для DCI, основанных на доступных отечественных разработках, можно резюмировать следующие тенденции:
- Компактность сетевых архитектур на основе ROADM.
- Уход от малоканальных WDM-систем в расширенный С-диапазон 4.8Т и 6.0Т.
- Расширение диапазона решений каналообразующей подсистемы, включая IP over DWDM решения.
- Отказ от широко ранее применяемой технологии оптического переключения линий (OLP).
Доступность новых высокопроизводительных ЦСП для когерентных оптических модулей дает импульс к внедрению в сегменте DCI новых сетевых архитектур многоканальных оптических сетей связи без транспондеров и вызывает интерес потребителей к проектированию оптических каналов средней и малой дальности с пропускной способностью 400 Гбит/с. На сегодняшнем этапе развития оптоэлектронной базы это наиболее эффективное решение. Уход в оптические каналы с пропускной способностью 800 Гбит/с не дает существенного преимущества для DWDM-системы ввиду ограниченности рабочего спектрального диапазона, и увеличение скорости оптических каналов не увеличивает существенно емкость DWDM-системы, чего не сказать о стоимости решения.
Как показывает практика, строительство ВОСП-СР, особенно в сегменте DCI, в которых применяются в качестве каналообразующего оборудования только блоки транспондеров, сильно проигрывают современным оптическим транспортным сетевым платформам на основе гибридной каналообразующей системы с использованием IP-коммутаторов с встроенными компактными когерентными оптическими модулями 400G ZR+.
Лабораторные испытания DWDM-системы «ГОРИЗОНТ» с гибридной каналообразующей подсистемой показали, что единственная технологическая рекомендация к такой архитектуре – это преимущественное использование ROADM и кольцевой топологии перед топологией точка-точка. Повышая стоимость оптической линейной подсистемы (OLS) на первом этапе строительства, преимущества, связанные с ее развитием и удобством эксплуатации, уже через год показывают ее экономическую эффективность.
Более экономичные WDM-решения, не связанные с когерентными оптическими модулями, также будут широко распространены. DWDM-система «ГОРИЗОНТ» готова к таким архитектурным решениям.Сегмент DCI характеризуется широким распространением протокола SAN: Fibre Channel. Он обеспечивает высокую степень надежности и меньшую частоту битовых ошибок по сравнению с протоколами на основе Ethernet.
Конструкция мультиплексирующего транспондера платформы «ГОРИЗОНТ» со сверхнизкой задержкой обеспечивает стабильную передачу данных памяти даже на большие расстояния. Все современные конкурентные рыночные предложения – это транспондеры с канальной скоростью 200G OTUC2, и в комбинации с оптическими каналами 400G OTUC4, наиболее оправданным технологическим решением становится оптическая подсистема 4.8Т на основе fixROADM, где важной функциональностью становится мониторинг оптической мощности оптических каналов в системе (OPM). В редких случаях это может быть flexROADM.
Российская оптическая транспортная платформа «ГОРИЗОНТ» создается, прежде всего, для внутреннего рынка, где такое понятие как Hut-skipping (минимизация количества промежуточных станций оптического усиления без воздействия на дальность и производительность линии) – не пустой звук в DCI-сегменте. Для таких бизнес-кейсов нужно лучшее решение.
Это решение полного цикла – единственное в отечественном приборостроении: от чертежа до конечного изделия без закупки зарубежных готовых оптоэлектронных сборок. Научная и технологическая экспертиза VPG LaserONE (кластер «СФ Тех» ГК Softline) в области оптических усилителей для телекоммуникаций бесспорно была и остается лучшей в стране.
А значит, проектирование на базе DWDM-системы «ГОРИЗОНТ» различных современных сетевых топологий для такой новой услуги как Redundant Enterprise Cloud Infrastructure позволит снизить эксплуатационные и инфраструктурные затраты, обеспечивая бесперебойную работу IT-инфраструктуры ЦОД.
Оптическая сеть связи для кластера ЦОД – это единая сеть в интересах потребителей и стратегический приоритет развития телеком-направления VPG LaserONE.
Над статьей работал эксперт:
Александр Якушев, менеджер по развитию бизнеса ООО «ВПГ Лазеруан». 30 лет опыта в сфере внедрения телекоммуникационных решений.
