Các thành phần cấu thành Kiến trúc mạng trung tâm dữ liệu

Ngày 04/02/2013 đăng bởi seo3.vdo@gmail.com

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).

2 Mạng kết cấu máy chủ (Server Fabric Network)
Trước đây, yêu cầu tính toán tốc độ cao (HPC – High-Performance Computing) thường chỉ được áp dụng trong các ngành đặc biệt với những ứng dụng chuyên biệt, hoặc trong môi trường nghiên cứu. Hệ thống HPC bao gồm một tập hợp rất lớn những hệ thống máy tính, mặc dù có năng lực xử lý riêng rẽ không cao, tập trung xử lý một tác vụ. Tuy nhiên ngày nay, yêu cầu tính toán tốc độ cao sử dụng các hệ thống máy tính thông thường này (HPC) đã và đang được các doanh nghiệp quan tâm nhằm tăng sức mạnh xử lý các ứng dụng của doanh nghiệp và giảm chi phí đầu tư, vận hành, khai thác.
Hệ thống HPC yêu cầu một môi trường kết nối tốc độ cao, độ trễ thấp nhằm liên kết sức mạnh của các máy tính riêng rẽ để thực hiện một tác vụ nhất định. Giải pháp chuyển mạch máy chủ sử dụng công nghệ Infiniband (Cisco Infiniband Server Fabric Switch) cung cấp một nền tảng chuyển mạch tốc độ lên tới nhiều Terabit với kiến trúc điều khiển thông minh, khả năng ảo hóa, cho phép kết nối các máy tính thành phần với thông lượng cao, độ trễ thấp. Ứng dụng cơ bản của giải pháp này được thể hiện trong hình C.2.2.5

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)

Yêu cầu về hệ thống lưu trữ đang ngày càng tăng. Xu hướng công nghệ đang chuyển dần từ hệ thống lưu trữ trực tiếp DAS (Direct-Attached Storage) sang hệ thống lưu trữ theo công nghệ SAN (Storage Area Network) nhằm nâng cao khả năng mở rộng và mức độ thông minh của hệ thống. Xu hướng mạng SAN mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp, từ việc cung cấp khả năng liên tục trong kinh doanh đến giảm thiểu chi phí đầu tư. Công nghệ SAN cho phép sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên lưu trữ, cung cấp khả năng sao lưu dự phòng một cách nhanh chóng, hiệu quả.
Ngay bản thân công nghệ SAN đã có những bước phát triển vượt bậc, từ giai đoạn đầu tiên với các hệ thống SAN cô lập (SAN Island) được tập trung hóa (SAN Consolidation), đến giai đoạn thứ hai là giai đoạn ảo hóa hệ thống mạng SAN, và giai đoạn thứ ba sẽ phát triển trong tương lai là giai đoạn tự động hóa, định hướng theo dịch vụ. Hình C.2.2.7 cho ta một cái nhìn rõ hơn về từng giai đoạn phát triển này của hệ thống mạng SAN.


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.

 
4 Mạng kết nối các Trung tâm dữ liệu (Data Center Interconnect Network)

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.
Giải pháp kết nối giữa các Trung tâm dữ liệu (Chính và Dự phòng) dựa trên nền tảng thiết bị ONS 15000 MSTP (Multi-Service Transport Platforms) cung cấp băng thông tốc độ rất cao, độ trễ thấp bằng việc áp dụng các công nghệ truyền dẫn quang như DWDM, SONET/SDH. Giải pháp này hỗ trợ hầu hết các giao thức về lưu trữ như FC, FICON, ESCON, FCIP, đồng thời cung cấp các dịch vụ Ethernet như FE/GE/10GE.


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 mở rộng cho cơ sở hạ tầng bao gồm:
– Các dịch vụ an ninh, an toàn: dịch vụ Firewall, IPS, SSL, Chống DDoS…
– 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…
ii) Các dịch vụ mạng ứng dụng (Application Networking Services): khi thực hiện tập trung hóa Trung tâm dữ liệu, việc cung cấp các ứng dụng đến người dùng đầu cuối ở bất kỳ đâu đóng một vai trò hết sức quan trọng. Thêm nữa, cùng với xu hướng xây dựng theo kiến trúc định hướng dịch vụ SOA và với việc phát triển các ứng dụng dựa trên nền tảng Web làm cho hệ thống mạng trở thành vị trí trung tâm cho việc phát triển các ứng dụng phục vụ kinh doanh. Các dịch vụ mạng ứng dụng (Application Networking Services) tăng cường khả năng chuyển giao ứng dụng đến người dùng đầu cuối, tăng cường khả năng truyền thông giữa các lớp ứng dụng, giữa các ứng dụng với nhau và giữa các dịch vụ khác nhau được cung cấp tại Trung tâm dữ liệu.
 
Các dịch vụ mạng ứng dụng bao gồm:
– Các dịch vụ chuyển giao ứng dụng (Application Delivery Services): cho phép người dùng đầu cuối, dù ở trung tâm, chi nhánh hay truy cập từ xa, đều khó khả năng truy xuất các ứng dụng một cách nhanh chóng, hiệu quả. Các dịch vụ chuyển giao ứng dụng bao gồm Các dịch vụ ứng dụng mạng diện rộng WAAS (Wide-Area Application Services), Các dịch vụ Load-Balancing, Off-Loading…
– Các dịch vụ tích hợp ứng dụng (Application Integration Services): cung cấp khả ăng tích hợp các dịch vụ ở lớp ứng dụng vào ngay cơ sở hạ tầng mạng. Các dịch vụ tích hợp ứng dụng bao gồm: Kết nối mạng định hướng dịch vụ AON (Application Oriented Networking), Định tuyến bản tin (Message Routing) thực hiện việc định tuyến các bản tin trao đổi giữa các ứng dụng trên mạng…..
Hotline tư vấn miễn phí