Optimización de las redes del centro de datos: Aprovechamiento del poder de EVPN-VXLAN, RoCE y estrategias de enrutamiento avanzadas

A medida que las empresas modernizan sus centros de datos, están pasando de arquitecturas de red tradicionales de dos capas a marcos de enrutamiento de tres capas más avanzados. Protocolos como OSPF y BGP se implementan cada vez más para gestionar la conectividad y mantener la confiabilidad de la red en línea con las demandas corporativas. A pesar de esta transición, numerosas aplicaciones, en particular aquellas relacionadas con la virtualización, HPC y el almacenamiento, siguen dependiendo de la conectividad de red de dos capas debido a sus requisitos específicos. En el acelerado entorno digital actual, las aplicaciones están evolucionando con urgencia para trascender los límites del hardware físico y las limitaciones de las redes. Por lo tanto, una solución de red ideal es aquella que ofrece escalabilidad, la capacidad de migrar sin problemas y una confiabilidad sólida dentro de un marco de dos capas. Para lograr esto sin comprometer los beneficios del enrutamiento de 3 capas, la tecnología de túnel VXLAN se ha convertido en un habilitador clave. Construye una red virtual de 2 capas sobre la infraestructura de 3 capas existente. Sin embargo, para que el plano de datos VXLAN funcione eficazmente, es esencial emplear protocolos del plano de control. Esta necesidad se aborda mediante el uso de EVPN, que sirve para sincronizar estados y tablas de la red, cumpliendo así con los requisitos de redes empresariales actuales.

Virtualización de red superpuesta VXLAN

La virtualización de red divide una única red física en varias redes virtuales distintas, optimizando el uso de los recursos de la red en toda la infraestructura del centro de datos. Esta tecnología permite compartir recursos de red manteniendo el aislamiento entre diferentes redes virtuales, otorgando a los usuarios o empresas acceso a redes virtuales dedicadas como si fueran entidades físicas separadas. Actualmente, la superposición VXLAN representa el enfoque predominante y comercialmente establecido para la virtualización de redes.

VXLAN utiliza encapsulación de túnel superpuesta estándar y amplía el plano de control utilizando el protocolo BGP según lo especificado por los estándares IETF. Este enfoque estandarizado proporciona una mejor compatibilidad entre proveedores y flexibilidad en la selección de dispositivos. VXLAN proporciona un espacio de nombres más grande para el aislamiento de la red (subred) en la red de 3 capas. El VXLAN ID, también conocido como VNI, puede admitir hasta 16 millones de redes. Aislamiento de VLAN y aislamiento de VNI (la asignación de VLAN a VNI se puede lograr localmente en VTEP, creando una red superpuesta que combina el aislamiento de la red física con las redes virtuales).

EVPN difunde información de MAC de capa 2 y de IP de capa 3 a cada conmutador de acceso empresarial (VTEP), admitiendo el tráfico BUM (difusión, unidifusión desconocida y multidifusión) y proporcionando funcionalidad de supresión de inundaciones. También admite enrutamiento de capa 3 pura. La comunicación empresarial entre VNI se logra a través de VNI de capa 3, lo que permite el enrutamiento entre ellos. Dependiendo de los requisitos comerciales, se admiten modelos de implementación centralizados y distribuidos.

Este proyecto requiere comunicación interconectada a través de una variedad de subredes comerciales, lo que lleva a la selección de una configuración de puerta de enlace distribuida para una mayor flexibilidad. Este acuerdo respalda inherentemente los procesos ágiles de ejecución, transición empresarial y implementación. Para optimizar la utilización, los recursos de red en el nivel fundamental emplean enrutamiento de rutas múltiples de igual costo (ECMP) y metodologías adicionales. Estas técnicas amplifican la capacidad del ancho de banda de este a oeste y ofrecen protección contra fallas asociadas con nodos de red únicos, disminuyendo así los riesgos y complejidades operativas.

RoCE over EVPN-VXLAN

A medida que las metodologías y productos de implementación de redes de centros de datos se han vuelto más estandarizados y refinados, el ritmo de implementación empresarial se ha acelerado mientras que los gastos operativos se han reducido. Sin embargo, los crecientes requisitos empresariales obligan a las aplicaciones de los centros de datos a buscar recursos informáticos, de almacenamiento y de redes más sustanciales. Satisfacer estos crecientes requisitos en las capas superiores requiere una arquitectura de red que incorpore funciones de virtualización de red para facilitar las demandas de alto rendimiento de las empresas. La incorporación de la virtualización de red junto con la tecnología RoCE hace que las soluciones sean más completas para centros de datos extensos y de alta eficiencia.

RoCE (Acceso remoto directo a memoria a través de Ethernet convergente) es una tecnología basada en Ethernet que permite la transferencia de datos eficiente entre servidores, reduciendo la sobrecarga de la CPU y la latencia de la red. EVPN-VXLAN es una tecnología de virtualización de red que construye redes virtuales sobre la red física encapsulando paquetes comerciales en paquetes VXLAN. Esto permite una implementación de red y una asignación de recursos flexibles.

La integración de RoCE con EVPN-VXLAN facilita la transmisión de red de alto rendimiento y baja latencia dentro de entornos de centros de datos expansivos y de alto rendimiento, lo que también mejora la escalabilidad. La virtualización de la red divide los recursos físicos en varias redes virtuales, ofreciendo entornos lógicos separados adaptados a distintas necesidades comerciales y permite una gestión ágil de recursos y una rápida implementación de servicios. Este enfoque holístico satisface las demandas de redes de alto rendimiento de las aplicaciones de centros de datos y ofrece una solución más sólida.

Planificación, implementación y operaciones de red simplificadas

Las redes de centros de datos modernos han pasado de una pequeña cantidad de dispositivos a redes de gran escala que abarcan cientos o incluso miles de nodos. Esta expansión ha llevado a un aumento significativo en la complejidad de la planificación y gestión de la red. Para garantizar el funcionamiento fluido y confiable de estas redes, los equipos de operaciones y mantenimiento (O&M) deben mejorar sus capacidades en el diseño, monitoreo y administración de redes.

• Red subyacente simplificada con BGP no numerado

A medida que se expande la escala del centro de datos y aumenta el número de puertos de acceso, en la topología de red de hoja espinal, el enrutamiento y el equilibrio de carga entre cada capa requieren el soporte del enrutamiento del Protocolo de puerta de enlace de frontera externa (EBGP). Desde la perspectiva de la funcionalidad de la red, EBGP ya es conciso y confiable. Sin embargo, desde la perspectiva de la implementación y el direccionamiento de la red, los diseñadores deben planificar específicamente una gran cantidad de direcciones de interfaz para la red subyacente. Durante la implementación y operación reales, la gran cantidad de subredes de interfaz puede provocar fácilmente errores de configuración, lo que resulta en problemas de red subyacente que son difíciles de controlar. La adopción de la tecnología BGP Unnumbered elimina la necesidad de planificar direcciones IP para interfaces físicas, mejorando enormemente la eficiencia y evitando riesgos causados por errores operativos.

Las interfaces no numeradas originalmente se referían a interfaces sin direcciones IP. Sin embargo, el establecimiento de sesiones BGP depende de conexiones TCP, que requieren direcciones IP de unidifusión basadas en interfaces. Para solucionar este problema, NVIDIA aprovechó el anuncio de enrutador IPv6 y el RFC 5549 especificó que para cada enlace de red IPv6, la red generará automáticamente una dirección IPv6 única (dirección IPv6 local de enlace, LLA) en el enlace. BGP Unnumbered utiliza codificación extendida de siguiente salto (ENHE) para permitir que los vecinos de BGP anuncien direcciones IPv4 utilizando direcciones de enlace local IPv6 como dirección de siguiente salto. Esto elimina la necesidad de configurar direcciones de interfaz y permite que los vecinos BGP también se comuniquen y establezcan conexiones utilizando direcciones IPv6 de enlace local generadas automáticamente.

• Eficiencia operativa mejorada con WJH (Lo que acaba de suceder)

La visualización y el monitoreo en tiempo real de fallas de red son esenciales para administrar redes a gran escala. Los requisitos técnicos de los centros de datos modernos han demostrado que los protocolos de red simplificados y las capacidades de visualización profunda de la red en tiempo real son la tendencia en el desarrollo tecnológico general.

Tomando como ejemplo la función de instantánea de fallas WJH proporcionada por Cumulus Linux, comparémosla con el enfoque tradicional para el manejo de fallas en las operaciones.

Con las herramientas tradicionales de monitoreo de sistemas, los operadores de red deben lidiar con una gran cantidad de recopilación de registros, estadísticas generales e información de estado. Cuando ocurre un problema, los ingenieros de redes experimentados reducen el alcance paso a paso basándose en su experiencia, examinan la información relevante de la enorme cantidad de datos y determinan la causa raíz considerando cambios estadísticos y de estado. Si el problema se debe a errores de configuración, todo el proceso de resolución de problemas puede resultar extremadamente complicado porque no hay anomalías evidentes en el sistema.

Usando la función WJH, basada en las capacidades del chip de conmutación del conmutador, el conmutador captura directamente paquetes anormales y los envía a la administración de red o a la plataforma de monitoreo de terceros como eventos excepcionales, proporcionando captura de paquetes y causas de problemas a nivel de chip. Ya sea que se trate de un problema de configuración o no, el equipo de operaciones puede ver directamente el negocio afectado y la causa de la falla, lo que les permite tomar medidas y resolver el problema rápidamente.

Conclusión

En esencia, los avances recientes en las redes de centros de datos tienen como objetivo optimizar el diseño, la implementación y la gestión de la red. La implementación de soluciones tecnológicas como BGP sin números elimina la necesidad de complejos esquemas de direcciones IP, lo que reduce los errores de configuración y aumenta la productividad. Las herramientas para la detección inmediata de fallas, como WJH, ofrecen conocimientos profundos de la red y facilitan la rápida identificación y solución de los desafíos de la red. La evolución de las infraestructuras de los centros de datos se inclina hacia configuraciones de centros de datos múltiples dispersos e interconectados, lo que requiere enlaces de red más rápidos y mejora la calidad general del servicio para los usuarios.

FS proporciona módulos ópticos, AOC, DAC, con opciones que van desde 100G, 200G, 400G a 800G, que satisfacen las necesidades de diferentes centros de datos. También se proporcionan switches de centro de datos. Estos productos de interconexión de alta calidad brindan soluciones de transmisión de datos más confiables y de mayor velocidad para centros de datos. Con el equipo técnico profesional de FS, su rica experiencia en implementación en diversos escenarios de aplicaciones y servicios, sus productos y soluciones se han ganado la confianza y el favor de muchos clientes, permitiendo la construcción de redes de centros de datos que cumplen con los requisitos tecnológicos futuros, brindando servicios eficientes y reduciendo al mismo tiempo las operaciones. costos y consumo de energía.