Tài liệu Kế nối mạng trung tâm dữ liệu kiến trúc server farm và hướng dẫn thiết kế doc

1
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
KẾT NỐI MẠNG TRUNG TÂM DỮ LiỆU
KiẾN TRÚC SERVER FARM VÀ HƯỚNG
DẪN THIẾT KẾ
TERRY SEETO
GIÁM ĐỐC GiẢI PHÁP KINH DOANH
CISCO CHÂU Á THÁI BÌNH DƯƠNG
CCIE #3119
222
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Nội dung
Cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu
• Tổng quan về kiến trúc Server Farm
• Yêu cầu thiết kế cho Server Farm
• Mô hình thiết kế lớp truy nhập
• Ảnh hưởng đến khả năng mở rộng và mật độ
• Độ khả dụng cao trong trung tâm dữ liệu
• Tổng kết
TỔNG QUAN VỀ KiẾN TRÚC
CHUYỂN MẠCH SERVER FARM
CỦA TRUNG TÂM DỮ LiỆU
333
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
444
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Định nghĩa Lớp truy nhập DC
Máy chủ Lớp 2, Lớp 3 và kết nối Mainframe
• Yêu cầu lớp 2 và lớp
3
• Gắn đơn và đôi

• Chuyển mạch lớp 2,
hiệu năng cao, trễ
thấp
• Hỗn hợp yêu cầu cao
• Nhiều lựa chọn
đường lên
• Xử lý STP chỉ cho
VLAN được đặt cấu
hình
• Sử dụng dich vụ tại
lớp kết hợp
L3
Access
Blade
Chassis w/
Integrated
Switch
Blade
Chassis w/
Pass Thru
Mainframe
w/ OSA
L2 w/ Clustering
and NIC Teaming
Lõi doanh nghiệp
Kết hợp DC
Lõi DC
Truy nhập DC
555
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.

• Kết hợp các đường
truy nhập lên vào lõi
DC
• Tải xử lý STP lớn
• Cung cấp ứng dụng
tiên tiến và chức năng
an ninh thông qua các
mô đun dịch vụ
• Duy trì trạng thái
phiên và bảng kết nối
cho dự phòng
• Những dịch vụ này là
gì?
Định nghĩa lớp kết hợp DC
Cung cấp dịch vụ An ninh/Ứng dụng dùng chung
Lõi doanh nghiệp
Truy nhập DC
Mô đun dịch vụ
Truy
nhập lớp
3
Blade
Chassis w/
Integrated
Switch
Blade
Chassis w/
Pass Thru
Mainframe
w/ OSA

L2 w/ Clustering
and NIC Teaming
666
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Định nghĩa lớp kết hợp DC
Các dịch vụ tích hợp
• Các dịch vụứng dụng và an ninh có thể được triển khai như:
Dụng cụ
Phiến dịch vụ
• Phiến dịch vụ như phiến tường lửa và phiến cân bằng tải …
cung cấp các chức năng trạng thái dựa trên phần cứng
• Các phiến tích hợp làm tối ưu hóa không gian giá, quản lý cấu
hình và đi cáp
• Cung cấp độ linh hoạt cao nhất và kinh tế quy mô
Các dịch vụ lớp 4 – 7: FW, SLB, SSL, IDS
+
777
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Định nghĩa lớp tích hợp DC
Đường giao tiếp máy chủ đến máy chủ
• Mô đun kết hợp có thể cung cấp tuyến giao tiếp sơ cấp cho lưu lượng giữa các máy chủ
• Sự xuất hiện của lưu lượng phi truyền thống
• Tạo nên dự phòng và số lượng các đường lên 10GE ít hơn
• Máy chủ được cung cấp với PCI-X NIC’s và GE
• Quy hoạch băng thông cho dung lượng máy chủ thực trong tương lai
Truy nhập
Kết hợp
Lõi DC
Tồn tại những loại lưu lượng máy chủ tới máy chủ nào?
Tương tác nhiều lớp, Dự phòng, Nhân bản, Thông điệp nhóm, Lưu trữ qua IP

888
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Định nghĩa lớp DC lõi
Ma trận chuyển mạch tốc độ cao cho các mô đun kết hợp
• Liên kết các mô đun AGG
• Cách biệt miền gây lỗi
• Mở rộng những đường kính STP lớn
• Cải thiện mở rộng 10GE
• Quy hoạch và xây dựng trước lõi DC
N x 100 máy chủ
N x 100 máy chủ
Mô đun kết hợp 1
Mô đun kết hợp 2
DC Core
Kết hợp
GE/10GE
GE/10GE
Truy nhập
Lõi doanh nghiệp
999
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Định nghĩa ma trận chuyển mạch máy chủ DC
Ma trận chuyển mạch máy chủ cho lưu lượng liên máy chủ
• Ma trận chuyển mạch máy
chủ kiến tạo theo mục
tiêu, cho phép:
RDMA trễ thấp
Ảo hóa máy chủ
Tính toán Lưới/Tiện ích
• Môi trường Cluster

Tạo cluster cơ sở dữ liệu
Tạo cluster HA
Tạo cluster HPC
• Chuyển mạch Gateway
sang IP và lớp lưu trữ
• Mới, hiện đại, vẫn đang
chín muồi
NAS
NAS
Máy chủ phiến
Máy chủ
UNIX/Windows
Ma trận máy
chủảo#2
(phiến)
Ma trận máy
chủảo#1
Linux/Windows
Hạ tầng IP
UNIX
UNIX
WIN
WIN
Enterprise GRID
Mạng lưu trữ
Ma trận chuyển mạch
máy chủ
Infiniband
Ethernet
Ethernet

FC
YÊU CẦU THIẾT KẾ TRONG
SERVER FARM
101010
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
DC-2101
11127_05_2005_c1
111111
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Khi nào cần có lân cận lớp 2?
Thỏa mãn yêu cầu ứng dụng Server Farm
• Tạo Cluster: các ứng dụng
thường được thực thi trên
nhiều máy chủ được tạo
cluster để xuất hiện như
một thiết bị đơn nhất;
chung cho các yêu cầu HA
và cân bằng tải; (Windows
MSCS và NLB)
• Phần mềm tạo nhóm NIC
yêu cầu lân cận lớp 2 giữa
các NIC cùng nhóm
Ứng dụng
Microsoft
.NET
Ứng dụng Java,
J2EE…
121212
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Định nghĩa Lân cận lớp 2

“Lân cận lớp 2 giữa các máy chủ có nghĩa là các máy
chủ này nằm trong cùng miền quảng bá. Khi các
máy chủ là lân cận lớp 2, mỗi máy chủ nhận được
tất cả các gói tin multicast và quảng bá từ máy chủ
khác.”
Packet Magazine: Quý hai, 2005
Thiết kế Lớp truy nhập trung tâm dữ liệu
131313
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Định nghĩa máy chủ nhóm (clustered)
Các nhóm cho độ khả dụng cao
• Mục tiêu chung: tập hợp nhiều máy
chủ để thể hiện như một hệ thống
thống nhất nhờ phần mềm đặc biệt
và kết nối mạng
• Nhóm với 2 nút HA có thể sử dụng
cáp nối chéo riếng để trao đổi dữ
liệu, trạng thái phiên, giám sát …
• Hai hay nhiều máy chủ dùng bọ
chyển mạch để cung cấp kết nối tại
vùng lớp 2 cách biệt/VLAN
• Ví dụ: Dịch vụ nhóm MS-Windows
2003 Advanced Server 2003 Cluster
Service (MSCS), cho Exchange and
SQL Servers (tối đa 8 nút)
• Veritas Clustering cho HA
• Cần có lân cận lớp 2
Server-A
Server-B
Mạng Cluster với 2 nút

-Kết nối cáp chéo
Giao diện mặt trước
Giao diện mặt trước
Mạng cluster với 2 hay nhiều nút
Chạy trên chuyển mạch VLAN
A
B
C
141414
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Định nghĩa máy chủ nhóm
Nhóm phân phối tải
• Các ứng dụng giao dịch/dựa
trên HTTP được “ghép
nhóm” với mục tiêu mở rộng
(ví dụ MSCS NLB, đến 32 nút
mạng
• Khoảng lớp 2 được dùng để
“multicast” mọi gói tin đến
đến mọi máy chủ trong
nhóm (cần có Lân cận lớp 2)
• Một địa chỉ IP được gắn với
địa chỉ MAC multicast trong
phản hồi arp nhóm
(Windows)
• Các bộ cân bằng tải được
chế tạo đặc biệt cung c
ấp
phần cứng tiêu chuẩn dựa
trên giải pháp unicast

hỗ trợ
hàng trăm nút mạng
Front-End Interface
Server-Based NLB Uses
Flooding: Multicast
Address Used in Arp
Reply for Server IP
SLB Hardware:
Use Unicast-
Based Solution
Cluster Network
A
B
C
A
B
C
Cluster Network
To VIP
To Reals
151515
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Định nghĩa máy chủ nhóm
Tạo nhóm CSDL
• Mục tiêu: cải thiện thời gian khóa CSDL
và cho phép quét song song hiệu quả
hơn
• Ví dụ nhóm CSDL
Oracle 10g RAC
IBM DB2 Parallel

SQL Server
MySQL Cluster
• Cách tiếp cận lưu trữ
Dùng chung mọi thứ
Khóa FS
Không dùng chung
Cắt miếng CSDL
• Các lựa chọn kết nối theo chuẩn
Ethernet, Infiniband
Trễ thấp + băng thông cao
Gateway đa giao thức
Máy chủ
ứng dụng
IBM DB2
Parallel
Oracle RAC
Hạ tầng IP
Nhóm CSDL trên
Ethernet
Mạng lưu trữ
Ma trận chuyển mạch
máy chủ
IBM
DB2
Parallel
MySQL
Cluster
Nhóm CSDL trên
Infiniband
Máy chủ

ứng dụng
161616
© 2005 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
Định nghĩa máy chủ nhóm
Các nhóm tính toán hiệu năng cao (HPC)
• Tạo ảnh động
• Địa chấn học
• Khai thác dầu
• Sinh hóa
• Phân tích tài chính
• Thông lệ chung cho thuê môi trường HPC
Những ứng dụng đặc thù
Nút chính
(có thể nhiều)
Mặt trước
Hệ thống file chung
Nút tính toán
(đến hàng chục
ngàn)
NAS, SAN
E
t
h
e
r
n
e
t

(

N
F
S
,

i
S
C
S
I
)
,

F
C
,

I
B

G
a
t
e
w
a
y
Có thể là giao diện/hạ
tầng chung
Mặt sau để đồng bộ nút/chia sẻ dữ liệu bằng các

giao thức IP/TCP hay RDMA (MPI, uDAPL, SDP,
SRP)
Ethernet, Infiniband
Ethernet
Implementations are very
customized and rarely alike
Back End