Optimisation des Réseaux de Centres de Données : Exploiter la Puissance de EVPN-VXLAN, RoCE et des Stratégies de Routage Avancées

À mesure que les entreprises modernisent leurs centres de données, elles passent d'architectures de réseau traditionnelles à deux couches à des cadres de routage à trois couches plus avancés. Des protocoles comme OSPF et BGP sont de plus en plus souvent déployés pour gérer la connectivité et maintenir la fiabilité du réseau conformément aux exigences des entreprises. Malgré cette transition, de nombreuses applications, en particulier celles liées à la virtualisation, au calcul intensif et au stockage, continuent de dépendre de la connectivité réseau à deux couches en raison de leurs exigences spécifiques. Dans l'environnement numérique rapide d'aujourd'hui, les applications évoluent avec l'urgence de surmonter les limites du matériel physique et les contraintes de la mise en réseau. La solution de réseau idéale est donc celle qui offre une évolutivité, une capacité de migration transparente et une haute fiabilité dans une structure à deux couches. Pour y parvenir sans compromettre les avantages du routage à trois couches, la technologie de tunneling VXLAN s'est imposée comme un élément déterminant. Il établit un réseau virtuel à deux couches au-dessus de l'infrastructure à trois couches existante. Cependant, pour que le plan de données VXLAN fonctionne efficacement, il est essentiel d'utiliser des protocoles de plan de contrôle. Ce besoin est satisfait par l'utilisation d'EVPN, qui sert à synchroniser les états et les tables du réseau, répondant ainsi aux exigences contemporaines des réseaux d'entreprise.

Virtualisation du Réseau VXLAN Overlay

La virtualisation des réseaux divise un réseau physique unique en plusieurs réseaux virtuels distincts, optimisant ainsi l'utilisation des ressources du réseau dans l'infrastructure du centre de données. Cette technologie permet de partager les ressources du réseau tout en maintenant l'isolation entre les différents réseaux virtuels, ce qui permet aux utilisateurs ou aux entreprises d'accéder à des réseaux virtuels dédiés comme s'il s'agissait d'entités physiques distinctes. Actuellement, la superposition VXLAN représente la méthode prédominante et commercialement établie de virtualisation des réseaux.

VXLAN utilise l'encapsulation tunneling standard et élargit le plan de contrôle en utilisant le protocole BGP tel que spécifié par les normes IETF. Cette approche normalisée offre une meilleure compatibilité entre les fournisseurs et une plus grande souplesse dans le choix des appareils. VXLAN fournit un espace de noms plus large pour l'isolation du réseau (sous-réseau) à travers le réseau à trois couches. L'ID VXLAN, également connu sous le nom de VNI, peut prendre en charge jusqu'à 16 millions de réseaux. L'isolation VLAN et l'isolation VNI (mappage de VLAN à VNI) peuvent être réalisées localement sur les VTEP, créant ainsi un réseau superposé qui combine l'isolation du réseau physique avec des réseaux virtuels.

EVPN diffuse les informations MAC de la couche 2 et IP de la couche 3 à chaque commutateur d'accès à l'entreprise (VTEP), prenant en charge le trafic BUM (diffusion, monodiffusion inconnue et multidiffusion) et offrant une fonctionnalité de suppression des inondations. Il prend également en charge le routage pur de la couche 3. La communication commerciale entre les VNI est assurée par les VNI de la couche 3, ce qui permet le routage entre eux. En fonction des besoins de l'entreprise, les modèles de déploiement centralisés et distribués sont pris en charge.

Ce projet nécessite une communication interconnectée à travers une variété de sous-réseaux commerciaux, ce qui a conduit à la sélection d'une configuration de passerelle distribuée pour une flexibilité accrue. Cet arrangement soutient intrinsèquement l'exécution agile, la transition commerciale et les processus de déploiement. Pour optimiser l'utilisation, les ressources du réseau au niveau fondamental utilisent le routage à coût égal et à chemins multiples (ECMP) et d'autres méthodologies. Ces techniques amplifient la capacité de la bande passante est-ouest et offrent une protection contre les défaillances associées à des nœuds de réseau uniques, réduisant ainsi les risques opérationnels et les complexités.

RoCE sur EVPN-VXLAN

Les méthodologies et les produits de déploiement des réseaux de centres de données étant de plus en plus normalisés et perfectionnés, le rythme de mise en œuvre des activités s'est accéléré tandis que les dépenses opérationnelles ont été réduites. Néanmoins, les besoins croissants des entreprises obligent les applications des centres de données à rechercher des ressources informatiques, de stockage et de réseau plus importantes. Pour répondre à ces exigences croissantes au niveau des couches supérieures, il faut une architecture de réseau qui intègre des fonctions de virtualisation du réseau afin de répondre aux exigences de haute performance des entreprises. L'intégration de la virtualisation des réseaux à la technologie RoCE rend les solutions plus complètes pour les centres de données étendus et à haut rendement.

RoCE (Remote Direct Memory Access over Converged Ethernet) est une technologie basée sur Ethernet qui permet un transfert efficace des données entre les serveurs, en réduisant les frais généraux de l'unité centrale et la latence du réseau. EVPN-VXLAN est une technologie de virtualisation de réseau qui construit des réseaux virtuels au-dessus du réseau physique en encapsulant les paquets commerciaux dans des paquets VXLAN. Cela permet un déploiement flexible du réseau et une allocation des ressources.

L'intégration de RoCE avec EVPN-VXLAN facilite la transmission de réseaux à haut débit et à faible latence dans des environnements de centres de données étendus et très performants, tout en améliorant l'évolutivité. La virtualisation du réseau divise les ressources physiques en plusieurs réseaux virtuels, offrant des environnements logiques distincts adaptés à des besoins commerciaux distincts, et permet une gestion agile des ressources et un déploiement rapide des services. Cette approche holistique répond aux exigences de haute performance des applications des centres de données et offre une solution plus robuste.

Planification, Déploiement et Exploitation Simplifiés du Réseau

Les réseaux des centres de données modernes ont évolué d'un petit nombre de dispositifs vers des réseaux à grande échelle comprenant des centaines, voire des milliers de nœuds. Cette expansion a entraîné une augmentation significative de la complexité de la planification et de la gestion des réseaux. Pour garantir le bon fonctionnement et la fiabilité de ces réseaux, les équipes chargées des opérations et de la maintenance (O&M) doivent améliorer leurs capacités en matière de conception, de surveillance et de gestion des réseaux.

• Réseau Sous-jacent Simplifié avec BGP non Numéroté

Au fur et à mesure que le centre de données s'étend et que le nombre de ports d'accès augmente, dans la topologie du réseau en étoile, le routage et l'équilibrage de la charge entre chaque couche nécessitent le support du routage EBGP (External Border Gateway Protocol). Du point de vue de la fonctionnalité du réseau, le protocole EBGP est déjà concis et fiable. Toutefois, du point de vue du déploiement et de l'adressage du réseau, les concepteurs doivent planifier spécifiquement un grand nombre d'adresses d'interface pour le réseau sous-jacent. Lors du déploiement et de l'exploitation réels, le grand nombre de sous-réseaux d'interface peut facilement conduire à des erreurs de configuration, ce qui entraîne des problèmes difficiles à contrôler au niveau du réseau sous-jacent. L'adoption de la technologie BGP non numérotée élimine la nécessité de planifier les adresses IP pour les interfaces physiques, ce qui améliore considérablement l'efficacité et évite les risques liés aux erreurs opérationnelles.

Les interfaces non numérotées désignaient à l'origine les interfaces sans adresse IP. Cependant, l'établissement de sessions BGP repose sur des connexions TCP, qui nécessitent des adresses IP unicast basées sur des interfaces. Pour résoudre ce problème, NVIDIA s'est appuyée sur l'annonce de routeur IPv6 et la RFC 5549 a spécifié que pour chaque lien de réseau IPv6, le réseau génère automatiquement une adresse IPv6 unique (adresse IPv6 locale, LLA) sur le lien. BGP Unnumbered utilise le codage du saut suivant étendu (ENHE) pour permettre aux voisins BGP d'annoncer des adresses IPv4 en utilisant des adresses locales de liaison IPv6 comme adresse de saut suivant. Cela élimine la nécessité de configurer les adresses d'interface et permet aux voisins BGP de communiquer et d'établir des connexions à l'aide d'adresses IPv6 locales générées automatiquement.

• Amélioration de l'Efficacité Opérationnelle Grâce à WJH (What Just Happened)

La visualisation et la surveillance en temps réel des défauts du réseau sont essentielles pour la gestion des réseaux à grande échelle. Les exigences techniques des centres de données modernes ont démontré que les protocoles de réseau simplifiés et les capacités de visualisation du réseau en temps réel sont la tendance du développement technologique global.

Prenons l'exemple de la fonction d'instantané d'erreur WJH fournie par Cumulus Linux et comparons-la à la méthode traditionnelle de gestion des erreurs dans les opérations.

Avec les outils traditionnels de surveillance des systèmes, les opérateurs de réseaux doivent traiter un grand nombre de journaux, de statistiques approximatives et d'informations sur l'état du réseau. Lorsqu'un problème survient, les ingénieurs réseau expérimentés réduisent le champ d'application étape par étape sur la base de leur expérience, passent au crible les informations pertinentes à partir de l'énorme quantité de données et déterminent la cause première en tenant compte des changements de statistiques et d'état. Si le problème est dû à des erreurs de configuration, l'ensemble du processus de dépannage peut s'avérer extrêmement difficile car il n'y a pas d'anomalies évidentes dans le système.

Grâce à la fonction WJH, basée sur les capacités de la puce de commutation du commutateur, ce dernier capture directement les paquets anormaux et les envoie à la plateforme de gestion du réseau ou de surveillance tierce en tant qu'événements exceptionnels, fournissant ainsi la capture des paquets et les causes du problème au niveau de la puce. Qu'il s'agisse d'un problème de configuration ou non, l'équipe d'exploitation peut voir directement l'activité affectée et la cause du problème, ce qui lui permet de prendre rapidement des mesures et de résoudre le problème.

Conclusion

Par essence, les développements récents dans le domaine des réseaux de centres de données visent à rationaliser la conception, le déploiement et la gestion des réseaux. La mise en œuvre de solutions techniques telles que Unnumbered BGP supprime la nécessité d'utiliser des schémas d'adresses IP complexes, ce qui permet de réduire les erreurs de configuration et d'améliorer la productivité. Les outils de détection immédiate des pannes, comme WJH, offrent une vision approfondie du réseau et facilitent l'identification et la résolution rapides des problèmes de réseau. L'évolution des infrastructures des centres de données s'oriente vers des configurations multi-centres de données dispersées et interconnectées, ce qui nécessite des liaisons réseau plus rapides et améliore la qualité de service globale pour les utilisateurs.

FS fournit des modules optiques, des AOC, des DAC, avec des options allant de 100G, 200G, 400G à 800G, répondant aux besoins des différents centres de données. Des commutateurs pour centres de données sont également fournis. Ces produits d'interconnexion de haute qualité offrent des solutions de transmission de données plus rapides et plus fiables pour les centres de données. Grâce à l'équipe technique professionnelle de FS, à sa riche expérience de mise en œuvre dans divers scénarios d'application et à ses services, ses produits et solutions ont gagné la confiance et la faveur de nombreux clients, permettant la construction de réseaux de centres de données qui répondent aux exigences technologiques futures, fournissant des services efficaces tout en réduisant les coûts d'exploitation et la consommation d'énergie.