Các thành phần cấu thành Kiến trúc mạng Trung tâm dữ liệu
Dưạ trên nền tảng Kiến trúc mạng định hướng dịch vụ, Kiến trúc mạng Trung tâm dữ liệu bao gồm các lớp cơ bản như hình vẽ C.2.2.2 dưới đây.
Hình C.2.2.2: Kiến trúc Trung tâm dữ liệu
i) Lớp cơ sở hạ tầng mạng (Networked Infrastruture Layer): có nhiệm vụ đáp ứng tất cả các yêu cầu về băng thông, độ trễ, và các yêu cầu về giao thức truyền thông từ người sử dụng đến máy chủ (user-to-server), giữa các máy chủ (server-to-server), và giữa hệ thống máy chủ với hệ thống lưu trữ (server-to-storage).
ii) Lớp dịch vụ tương tác (Interactive Services Layer): cung cấp Các dịch vụ mở rộng cho cơ sở hạ tầng (Infrastructure Enhancing Services), đảm bảo sự liên kết các nguồn lực của Trung tâm dữ liệu với các yêu cầu của ứng dụng một cách nhanh chóng và an toàn, và cung cấp các Dịch vụ mạng ứng dụng (Application Network Services) cho phép tối ưu hóa việc tích hợp ứng dụng cũng như việc chuyển giao ứng dụng đến người dùng đầu cuối. Các dịch vụ này được tích hợp vào nền tảng hạ tầng mạng của Cisco, bao gồm cả lớp Cơ sở hạ tầng mạng (Networked Infrastrcture Layer).
Kiến trúc này hỗ trợ việc triển khai các ứng dụng kinh doanh và các ứng dụng cộng tác của doanh nghiệp, bất kể là triển khai với các kiến trúc ứng dụng truyền thống hay kiến trúc định hướng dịch vụ tiên tiến.
Lớp Cơ sở hạ tầng mạng (Networked Infrastructure Layer)
Nền tảng của Kiến trúc mạng Trung tâm dữ liệu cung cấp các dịch vụ kết nối thông minh cho các thành phần được nối mạng trong phạm vi Trung tâm dữ liệu, ví dụ giữa các máy chủ và hệ thống lưu trữ, cũng như cung cấp các kết nối với người dùng bên ngoài hoặc với các Trung tâm dữ liệu khác. Kết cấu mạng được xây dựng với tính kiên cường cao, với các hệ thống có khả năng mở rộng và các dịch vụ thông minh được tích hợp trực tiếp vào chính kết cấu mạng. Nó được cấu thành bởi các hệ thống tích hợp nhằm đáp ứng các yêu cầu kết nối đặc thù, bao gồm hệ thống chuyển mạch máy chủ có khả năng mở rộng cao, băng thông lớn và độ trễ nhỏ, các hệ thống chuyển mạch lưu trữ thông minh hỗ trợ đa gia thức, tốc độ cao, cung cấp kết nối khoảng cách xa, có khả năng mở rộng cao.
Ví dụ một hệ thống tính toán năng lực cao (High-Performance Computing Cluster) có thể yêu cầu sử dụng hệ thống Infiniband, hệ thống tính toán mạng lưới (Grid Computing) sẽ yêu cầu kết nối tốc độ10GE Ethernet, và hệ thống mạng lưu trữ (SAN – Storage Area Network) sẽ yêu cầu các kết nối Fiber Channel, FICON, iSCSI, trong khi các ứng dụng sao lưu đồng bộ sẽ yêu cầu công nghệ DWDM cho kết nối giữa các Trung tâm dữ liệu với nhau.
Hình C.2.2.3 dưới đây sẽ cho một cái nhìn cụ thể hơn về việc các thành phần, hệ thống trong Trung tâm dữ liệu sẽ kết nối với nhau như thế nào. Các thành phần cấu thành Trung tâm dữ liệu sẽ được đề cập ở các phần tiếp sau.
Hình C.2.2.3: Mô hình mạng Trung tâm dữ liệu
1. Hệ thống mạng máy chủ (Server Farm Network)
Việc tập trung hóa cơ hở hạ tầng Trung tâm dữ liệu đi liền với việc xây dựng một hệ thống mạng máy chủ có khả năng mở rộng cao, cho phép mở rộng và cung cấp môi trường an toàn cho các ứng dụng chạy trên nó.
Cơ sở hạ tầng mạng IP thông minh của Cisco cho phép Trung tâm dữ liệu cung cấp các truy cập an toàn và tối ưu từ người dùng đầu cuối tới các ứng dụng tại Trung tâm dữ liệu, cung cấp khả năng truyền thông tốc độ cao và tin cậy giữa các lớp máy chủ, giữa các nguồn lực tính toán và giữa các ứng dụng với nhau.
Cisco đề xuất với các nhà quản lý Trung tâm dữ liệu một cơ sở hạ tầng mạng IP xây dựng dựa trên hệ thống chuyển mạch thông minh, đã được thực tế chứng minh, đã giành được nhiều giải thưởng về công nghệ, đó là dòng sản phẩm chuyển mạch Cisco Catalyst, mà tiêu biểu là thiết bị chuyển mạch Catalyst 6500. Cisco đã và đang tiếp tục đi tiên phong trong lĩnh vực này, với những phát minh, sáng chế nhằm ngày càng tăng cường sức mạnh cơ sở hạ tầng mạng IP cho Trung tâm dữ liệu, đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của Trung tâm dữ liệu về độ mềm dẻo, độ sẵn sàng, và năng lực xử lý của các hệ thống chuyển mạch.
Đồng thời, thiết kế mô-đun hóa của các hệ thống này cho phép dễ dàng nâng cấp để hỗ trợ các công nghệ và các dịch vụ tiên tiến trong tương lai. Hình vẽ C.2.2.4 sẽ cho một cái nhìn cụ thể hơn về cơ sở hạ tầng mạng IP này, được xây dựng dựa trên nền tảng các thiết bị chuyển mạch Catalyst nói chung và thiết bị chuyển mạch Catalyst 6500 nói riêng, đóng vai trò trung tâm trong Kiến trúc Trung tâm dữ liệu.
Hình C.2.2.4: Mô hình đơn giản hóa mạng Trung tâm dữ liệu
Khả năng tích hợp trực tiếp các dịch vụ quan trọng, mang tính sống còn đối với Trung tâm dữ liệu, như Firewall, IPS, Server Load Balancing, SSL Off-load…vào kết cấu mạng yêu cầu một cách tiếp cận hoàn toàn mới đối với việc thiết kế Trung tâm dữ liệu. Hơn nữa khả năng ảo hóa của các dịch vụ này áp dụng vào môi trường ứng dụng thích hợp làm cho các thiết bị chuyển mạch Catalyst trở nên phù hợp hơn bao giờ hết đối với một hệ thống mạng máy chủ có khả năng mở rộng cao trong Trung tâm dữ liệu. Cisco đề xuất thiết kế lớp dịch vụ “service layer” nằm giữa lớp tập trung (Aggregation layer) và lớp lõi (Core layer).
Hình C.2.2.5: Các ứng dụng sử dụng Server Fabic Switch
Hình C.2.2.6 là một ví dụ về một Ngân hàng lớn tại phố Wall (Wall Street) sử dụng giải pháp Cisco Server Fabric Switch cho ứng dụng tính toán mạng lưới (Grid-Computing) của mình.
Hình C.2.2.6: Một Ngân hàng lớn tại phố Wall ứng dụng Cisco SFS
3 Mạng lưu trữ (SAN – Storage Area Network)
Hình C.2.2.7: Các giai đoạn phát triển của hệ thống mạng SAN
Giải pháp mạng lưu trữ Cisco đưa ra, dựa trên nền tảng thiết bị chuyển mạch SAN Switch MDS9500, cung cấp một giải pháp mạng lưu trữ hỗ trợ các dịch vụ thông minh, đa giao thức, tốc độ cao với khả năng ảo hóa, hỗ trợ các mạng SAN ảo (VSAN). Bên cạnh đó giải pháp mạng SAN dựa trên MDS9500 còn hỗ trợ một dải rộng các chuẩn giao tiếp thông dụng như Fiber Channel, FICON, iSCSI, Fiber Channel over IP (FCIP), và Gigabit Ethernet.
Khi xu hướng xây dựng Trung tâm dữ liệu tập trung ngày càng được củng cố và phát triển thì việc giảm thiểu thời gian gián đoạn, xảy ra sự cố bằng việc xây dựng Trung tâm dữ liệu dự phòng và thiết lập kết nối giữa Trung tâm dữ liệu chính và Trung tâm dữ liệu dự phòng càng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Khả năng cung cấp kết nối tốc độ cao, độ trễ thấp giữa các Trung tâm dữ liệu là chìa khóa để thực hiện việc đồng bộ hóa, sao lưu dữ liệu và thực hiện việc liên kết các máy chủ hoạt động theo nhóm (Server clustering) giữa các Trung tâm dữ liệu với nhau.
Hình C.2.2.8: Kết nối tốc độ cao giữa các Trung tâm dữ liệu
Lớp Các dịch vụ tương tác (Interactive Services Layer)
Kiến trúc Trung tâm dữ liệu cung cấp khả năng triển khai, quản lý và bảo vệ các ứng dụng, các thông tin, và cơ sở hạ tầng máy chủ, lưu trữ, một cách nhanh chóng, an toàn và tin cậy bằng một cơ sở hạ tầng mạng thông minh, với khả năng ảo hóa, quản trị theo chính sách, hỗ trợ khả năng phòng chống tự thích ứng trước các cuộc tấn công cùng với khả năng tối ưu hóa các ứng dụng tại Trung tâm dữ liệu. Các dịch vụ này, nằm trong lớp Các dịch vụ tương tác, được cung cấp dựa trên việc xây dựng một cơ sở hạ tầng định hướng dịch vụ (Service Oriented Infrastructure). Lớp Các dịch vụ tương tác bao gồm Các dịch vụ mở rộng cho Cơ sở hạ tầng (Infrastructure Enhancing Services) và Các dịch vụ mạng ứng dụng như được thể hiện trên hình C.2.2.9
Hình C.2.2.9: Lớp Các dịch vụ tương tác
i) Các dịch vụ mở rộng cho cơ sở hạ tầng (Infrastructure Enhancing Services): Các dịch vụ mở rộng cho cơ sở hạ tầng nâng cao độ tin cậy và sẵn sàng cho các ứng dụng và cơ sở hạ tầng tại Trung tâm dữ liệu. Các dịch vụ này đồng thời cho phép thực hiện việc tập trung hóa và chuẩn hóa các dịch vụ khác nhau mà trước đây chỉ tồn tại trong môi trường phân tán như dịch vụ tồn tại trên máy chủ hoặc hệ thống lưu trữ. Các dịch vụ mở rộng dựa trên nền tảng mạng và được tập trung hóa này cho phép quản trị hợp nhất, cải thiện năng lực xử lý và cho phép tự do hơn trong việc triển khai các thiết bị đầu cuối khác nhau.
– Các dịch vụ tính toán: dịch vụ nhóm máy chủ (Server clustering), dịch vụ ảo hóa I/O…
– Các dịch vụ lưu trữ: dịch vụ ảo hóa hệ thống lưu trữ, dịch vụ sao chép, dịch vụ sao lưu dự phòng…
