認識網路規模的網路

在轉往私有、公共和混合式雲端環境的風潮中,越來越多組織運用分散式的開放模組化資料中心網路,成功省下大量成本,並獲得了敏捷性和可擴充性。現代網路規模的網路架構為資料中心提供了可擴充性和敏捷性,同時藉由大幅減少營運支出 (OpEx) 降低了總體擁有成本 (TCO)。

主題

  • 軟體定義的網路與網路規模的網路

    網路規模的網路是一種現代基礎架構的架構方法,具有一些關鍵架構。企業可以遵照以下三種架構,為現代世界設計具成本效益的靈活網路:

    • 模組化與開放特性
    • 整合於軟體中的智慧
    • 可擴充且高效率

    模組化與開放特性

    兼具模組化與開放特性的軟體越來越受主流企業客戶廣為採用。主流企業已開始採取這種開放新方式,在不自行建置網路堆疊的情況下,達成大規模資料中心設計的效率目標。這些系統的率先採用者已經能放棄過去昂貴又不靈活的系統。因此得以加速拓展和修正網路,以更低的成本更快提供更多應用程式。開放式網路與 DevOps 攜手並進。兩者互相搭配,提供了使用自動化和佈建工具來靈活設定及操作網路的能力。DevOps 帶給 IT 文化、工具、流程和組織結構的影響,加快了應用程式的供應速度,並打造出能持續實驗的環境,促使各組織重新思考自身 IT 營運的傳統智慧。網路規模的 IT 可創造更具韌性的架構來支援這些應用程式,使 IT 營運團隊能夠執行和支援更精簡、更有效率且更敏捷的流程。

    整合於軟體中的智慧

    將智慧整合於軟體中,基本上代表企業能夠使用智慧作業系統模型來將堆疊標準化,讓您能自由選擇任何開放式應用程式。將智慧整合於軟體中,讓企業能夠分散軟體,提供前所未有的選擇、彈性和效率。

    與當今 PC 產業的情況類似,您可以選擇作業系統 (如 Windows 或 Linux),再選擇執行該作業系統的硬體 (如 Dell 或 HP),現在資料中心網路交換器也可以比照辦理。如果企業偏好特定軟體,也不會僅能使用固定一家硬體廠商來執行軟體。如果偏好特定硬體,同樣不會受限於單一軟體廠商。如此一來客戶就能享有更多選擇,可以顯著降低成本,並開啟通往各項應用程式和工具的大門,達成自動化、規模化和效率的目標。

    可擴充且高效率

    在葉片/骨幹 (又稱 Clos) 架構中打造模組化網路,可提供傑出的可擴充性和高效率。如有需要,Clos 架構可以大規模構建,就好比現代資料中心的樂高積木。因所有主機彼此距離相同,葉片/骨幹架構提供可預測的延遲,再使用標準化的成熟路由協定,可藉由同等成本的多路徑路由 (ECMP) 以原生方式提供所有連結的運用管道。使用第 3 層路由功能提供備援能力和負載共用,可消除入多機箱鏈路聚合 (MLAG) 的限制。由於 MLAG 並未標準化,各廠商的規格均有所不同,也就是兩個配對的交換器都必須來自同一廠商。此外,MLAG 將備援限制為兩個交換器,因此若有交換器故障,則頻寬會減少 50%。透過 ECMP 來部署路由,就可以自訂和定義頻寬和備援。

    開放彈性的架構不僅在全新的大規模東西向資料中心流量 (資料中心內伺服器至伺服器或伺服器至儲存空間的流量) 有良好效率,對於小至小型網路、大至最大規模的資料中心而言,也是最佳的設計。原因在於,成本降低和效率提升對任何規模的組織都有益。

    網路規模的網路原理可以對組織產生非常持久的影響。透過這樣的新方法,企業通常會徹底重新思考自身的網路設計、運作模式和實際做法,設法讓資料中心獲得自由並擴大規模。

    組織會將各工程師的交換器數量加倍、減少網路複雜度、讓工具和程式標準化、制定自動偵測問題的方法、縮短上市時間並全面打造出品質更好的網路。透過這些改善措施,組織更易於在負擔範圍內高效擴大規模。

    僅舉幾個例子,像 Google、Amazon、Facebook 和 Netflix 成功率先讓各種優勢達到傳統模式無法企及的廣度和深度。相同模式也可以應用在不同規模和產業的組織,讓大家一同從這些敏捷的新環境中獲得優勢。

  • 私有、公有和混合式雲端比較

    當組織自己管理執行應用程式的資料中心時,即視為私有雲。雖然需要維護,但私有雲通常最為安全,企業可完全控制其運作情況、設計和所執行的應用程式。隨著網路規模的網路出現,這種模式也變得越來越實惠,且價格通常比公有雲更便宜。

    公有雲是由 Amazon AWS 或 Microsoft Azure 等外部供應商託管和維護、並承租給其他公司的資料中心。在此情況下,企業公司通常需支付租金,取得存取權和授權來使用託管資料中心的特定硬體或軟體。這裡舉一個較廣泛的例子,假設您在 Microsoft Azure 中經營公司的線上商店:該應用程式實際上是在 Microsoft 資料中心的伺服器上運作,但您可以持續付費來獲取存取權限。採用公有雲通常是個輕鬆的選擇,但成本可能會相當高昂,且彈性小,會限制組織擴充規模的能力。

    公司除了使用公有雲環境之外,也通常持有較小的私有雲,這種模式即稱為混合式雲端。使用混合式雲端的公司會於自身資料中心提供部分應用程式,同時以一筆費用向公有資料中心租賃其他應用程式。組織之所以採取這種方法,出於多種原因:

    • 試水溫:可能在使用公有雲的同時,也正測試和構建私有雲環境。
    • 資源限制:可能不具備足夠的內部能力來充分利用私有雲。
    • 多樣化:可能將組織的營運作業劃分為不同類型,分別搭配最能發揮效率的環境。
    • 節省成本:可能發現所有作業都使用公有雲環境要價不斐,因此便視需求加以劃分。
    • 備份:可能只將私有雲用於研發、測試、備份、備援和控制。

    各家企業狀況不同,但許多公司都會先使用私有雲來試水溫。例如,擁有傳統網路的公司可能會希望建立網路規模的 IT 網路,藉此提高敏捷性和降低成本。這些公司通常會先將較不重要的工作負載遷移到私有雲中,以便適應新環境。若對成效感到滿意,接著就會將關鍵工作負載也轉移到私有雲。

    使用現代架構部署時,可透過私有雲部署輕鬆佈建,提供容量和效能,並且降低成本。企業在建立私有雲環境時,會仿效大型 IT 組織。

    公司可以使用公有雲環境來測試應用程式,或實現快速流暢的服務效果,進而提升敏捷性並推動創新。有些公司則會依據其應用程式供應方法,或視支持組織所需的內部服務,在混合式雲端中搭配部署私有和公有雲環境。

  • 網路規模網路 NetDevOps 的優勢

    組織在轉向網路規模的 IT 架構時,可獲得許多優勢。主要優勢:

    • 高效率的擴充能力
    • 輕鬆自動化的能力
    • 同時降低資本支出和營運成本
    • 完整的 IT 敏捷性,以前所未有的速度提供內部和外部應用程式
    • 根據需求和預算自由選擇如何搭配各廠商的服務

    高效率的擴充能力

    隨著業務成長,擴充網路規模的網路很容易。葉片/骨幹架構可以有效管理三個乃至數百個機架。只需視需求增加帶有葉片交換器的額外機架,並將其連接到骨幹交換器。如果規模太大,也可以在網路中增加層級。這是相當簡潔的模組化設計,且針對東西向流量 (伺服器間通訊) 和南北向流量 (從外部存取資料中心) 均經過最佳化。此模型允許擴充,不必更動現有網路。

    輕鬆自動化的能力

    在使用 Linux 交換器將網路標準化時,可以利用所有現有的自動化工具和 DevOps 做法。您可能已經聽說過 NetDevOps 這個詞,含意正如其名。

    NVIDIA 能讓網路和計算之間享有一致的體驗。從設定和佈建,乃至以策略為主的變更管理流程,網路裝置的完整執行生命週期都能達到自動化。透過 NVIDIA® Cumulus Linux 採用這類現代網路方法進行自動化,就可以降低成本、提高效率、改善操作人員與交換器的比例,並減少複雜度和問題。

    完整的 IT 敏捷性

    現代的資料中心網路正在全力推動自動化。新機架 (以及該機架上的應用程式和服務) 的部署速度比傳統模式快得多。開放式網路安裝環境 (ONIE) 可用於自動載入作業系統,零接觸佈建 (ZTP) 功能可用於初始配置,DevOps 工具則用於設定和維護機架上的所有伺服器和交換器。也就是說,連接伺服器的伺服器和交換器可以同時上線,從而減少提供應用程式所需的時間。您的 IT 團隊也因此能大幅縮短部署時間,提供具有更高服務等級協定 (SLA) 的應用程式。

    DevOps 影響了知識和流程的結合方式,範圍涵蓋軟體開發、QA 和 IT 專業人員,因此帶來更新穎、方便協作又敏捷的軟體開發和測試法,提升了公開發行 (GA) 的速度。將這種方法引入網路的過程,通常稱為 NetDevOps。

    IT 組織若能具備這種 NetDevOps 心態,就能轉型成眾望所歸的合作夥伴,而非 24 小時全年無休的支援團隊,只有在軟硬體系統故障時才被找出來滅火。IT 部門可擔任積極主動的合作夥伴,而非有狀況發生才出現的救災團隊。這種心態已自然而然地進入了網路規模的 IT 架構,如今世界各地也有越來越多資料中心開始採用這種架構。

    選擇自由

    企業若能夠自行選擇軟硬體,甚至是光學技術,不僅可以降低成本,更可以依據需求做出選擇。

  • 可用於網路規模網路的技術

    NVIDIA 開發智慧軟體和技術,提供專為自動化和規模擴充設計的解決方案。我們的 Cumulus Linux 網路作業系統 (NOS) 與 50 多個廠商平台合作,提供彈性的開放式架構,加快 IT 交付、自動化和規模擴充的速度。我們持續運用如 Packet Transfer Mode (PTM)、乙太網路 VPN (EVPN)、網路命令列功能 (NCLU) 等自行開發的創新功能,不斷拓展技術,讓網路規模的網路連線方式達到最佳效果。

    我們也明白,網路作業系統只是其中一種方案。我們也提供豐富的服務、產品和教育,讓現代資料中心網路可以快速輕鬆地運作。

    在打造網路規模的資料中心時,需考量該利用哪些類型的技術來提高效率和效能,滿足整體的組織需求。我們提供了幾個使用案例和解決方案的相關資訊,但我們也相信網路規模 IT 的美妙之處,正在於讓網路可以準確構建,滿足您組織的需求。以下是幾項需多加考量的使用案例。

    網路虛擬化

    網路虛擬化包含去除網路層對基礎硬體的依賴。舉例來說,虛擬本機區域網路 (VLAN) 屬於第 2 層虛擬化,會將本機網路劃分為獨立的子網路,通常用於分離同一硬體纜線上的流量。此外,網路虛擬化可以在第 3 層網路上執行第 2 層區段。虛擬化的運作方式與雲端佈建相同,支援網路佈建,能夠視需求盡量建立執行個體,並隨著成長而擴充規模。

    NVIDIA 透過 Cumulus Linux 與 VMware、Midokura、Akanda 等廠商的網路虛擬化工具互通,因此不必擔心要選擇哪種模型和架構。網路元件其實相當簡單無縫。

    網路自動化

    自動化可以減少資源需求、緩解錯誤,且有助於營運商管理更多交換器,因此是網路規模網路的關鍵要素。企業可選擇開放網路模型,來利用現有的自動化工具以及 DevOps 做法。

    運算領域多年來使用的許多自動化工具,都已經遷移到網路世界。透過 Cumulus Linux,從設定和佈建,乃至以策略為主的變更管理流程,網路裝置的完整執行生命週期都能達到自動化。只要將網路自動化,就能輕鬆、快速地設定和操作,消除人為錯誤和版本控制導致的不一致和錯誤設定。

    OPENSTACK

    在開放網路這種做法可供使用之前,OpenStack 叢集的靈活度就和機架頂層交換器差不多。客戶可以利用開放計算和儲存標準,但網路仍然是瓶頸所在。

    這情況會隨著網路規模的網路而徹底改變。有了 Cumulus Linux,整個堆疊都可以執行 Linux。由於資料層和控制層的概念一致,因此無需複雜的運算應用程式開發介面 (API) 或網路命令列介面 (CLI)。

  • Cumulus Linux 和 SONiC 如何支持網路規模的 IT

    NVIDIA 是網路規模網路的領導先驅。我們在網路中提供了網路規模的 IT 架構方法,這是資料中心的關鍵,在傳統上一直是快速部署應用程式的瓶頸。

    有了 Cumulus Linux 和/或 SONiC,我們的客戶就能採用 Google 和 Facebook 多年來的作法,以高度自動化來執行資料中心網路,省去所有開發時間或昂貴的專門硬體。但我們也為無意自動化的客戶開發了網路命令列功能,提供現代化的命令列介面來配置交換器。

    硬體的成本可能只有傳統 IT 模型的六分之一,但操作差異甚至更為顯著:一位管理員可以監督 500 個交換器 (對比以前只有 20 個),佈建更只需數小時或數分鐘,而不必花上幾天或幾星期。

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