Проектирование вычислительной сети ЦОД

После определения сетевой архитектуры ЦОД можно приступить к проектированию вычислительной сети, планированию сегментации и разбиению сети на подсети.

Деление сетей на подсети оправдано следующими обстоятельствами:

- Снижается загрузка сети: трафик будет сосредоточен внутри одной подсети, разгружая таким образом всю остальную сеть.

- Соображения безопасности: трафик в общей сети может быть перехвачен и проанализирован, организация подсетей обеспечивает способ, позволяющий предохранить сетевой сегмент одного отдела от "прослушивания" сетевого канала из другого сегмента.

Деление на подсети обычно выполняют в соответствии с физическим расположением сетевых узлов.

В условиях технического задания было указано, что деление надо выполнить на уровне организационного назначения узлов, а именно сегментировать сеть на уровне отделов предприятия. Более того, было указано, что предприятие динамически развивается и возможно расширение, и увеличение количества отделов.

Исходя из приведенных условий, в сетевую среду надо добавить еще один уровень сегментации, основанный на технологии VLAN (Virtual Local Area Network, виртуальная локальная компьютерная сеть).

VLAN представляет собой группу хостов с общим набором требований, которые взаимодействуют так, как если бы они были подключены к одному широковещательному домену, независимо от их физического местонахождения. VLAN имеет те же свойства, что и физическая локальная сеть, но позволяет конечным узлам группироваться вместе, даже если они не находятся в одном физическом сегменте.

Для сегментации сети предприятия следует выделить каждому отделу свою подсеть, а каждой подсети присвоить свой идентификатор VLAN.

Аналогичное действие актуально для серверного сегмента. В отдельных сетевых сегментах будет располагаться серверный пул и подсистема доступа к внешним сетям (шлюз и межсетевой экран). Серверы, к которым возможен доступ из внешних сетей, должны быть изолированы сегментом подсистемы доступа к внешним сетям. Идентификатор VLAN должен быть присвоен каждому сетевому сегменту.

Для того чтобы подсети могли взаимодействовать между собой необходимо организовать их коммутацию через узел третьего уровня, маршрутизатор. Коммутаторы 2-о уровня, отведенные для объединения конечных хостов должны быть подключены к маршрутизатору.

В результате должно быть 4-е подсети для пользовательских отделов, каждой из которой присвоен vlan id. И серверные подсети, с собственными уникальными идентификаторами. Пример схемы сегментирования показан на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 "Сегментация сети на уровне VLAN"

В результате деления сети ЦОД на подсети и сегментированию VLAN достигается большая степень административного контроля вследствие наличия устройства, осуществляющего маршрутизацию между сетями VLAN на 3-м уровне OSI. Достигается уменьшение потребление полосы пропускания по сравнению с ситуацией одного широковещательного домена. Сокращается непроизводственное использование CPU за счет сокращения пересылки широковещательных сообщений. Значительно уменьшается вероятность широковещательных штормов в сети и предотвращается возникновение петель между сетевыми узлами.

Сегментирование сети с использованием подсетей и VLAN позволит

значительно увеличить возможности масштабирования сети, за счет объединение хостов в единую группу. Для того чтобы имелась возможность использовать технологию VLAN, необходима поддержка этой технологии со стороны коммутационного оборудования.

Так же технология VLAN будет важна для реализации отказоустойчивости на уровне сетевых узлов ЦОД. Отказоустойчивость подразумевает избыточность сетевого оборудования и каналов передачи данных, VLAN позволит уменьшить количество избыточных узлов.

Можно реализовать отказоустойчивость, используя технологии агрегирования (объединение) каналов либо STP (Spanning Tree Protocol, протокол остовного древа).

STP позволит сделать резервирование коммутатора, однако - у такого решения есть недостаток: в отдельно взятый момент времени будет работать один из каналов.

Выгодно реализовать отказоустойчивость, одновременно используя избыточные каналы и оборудование для повышения скорости передачи данных внутри сети, путем объединения каналов по стандарту IEEE 802.3ad.

Для этого нужно использовать технологии объединения каналов и стекирования коммутационного оборудования. Стек - это объединение двух или более физических коммутаторов в один логический.

Учитывая возможности применения решений виртуализации, сетевые сервисы будут располагаться в отдельном физическом серверном пуле, который будет находиться в отдельном сегменте сети и взаимодействовать с остальной сетью через отдельные линии связи. Коммутационное оборудование на этом участке будет загружено множеством сетевых сессий, как между самими серверами, так и в случае клиент-серверного взаимодействия. Для устранения "узких мест" и изоляции системы виртуализации в этом участке сети надо использовать несколько сетевых интерфейсов для сообщения между собой мониторов виртуализации и виртуальных машин между собой и остальной сетью. Для увеличения быстродействия на этих участках можно использовать агрегацию каналов связи. Агрегация должна быть на участке взаимодействия самих серверов, так и на участке взаимодействия серверов с узлом маршрутизации. Для реализации этих возможностей сервера должны иметь несколько сетевых интерфейсов, ОС системы виртуализации и сетевое оборудование должно поддерживать технологию 802.3ad. Это надо предусмотреть при выборе аппаратной конфигурации оборудования ЦОД.

Управляющие компьютеры операторов могут располагаться в серверном сегменте сети, согласно ТЗ. Это избавит сеть от трансляции запросов с этого оборудования через узел маршрутизации.

Схема логической организации такой сети показана на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 "Упрощенная схема сети ЦОД"

Для того чтобы DHCP сервер обеспечивал автоматическое присвоение IP-адресов хостам надо чтобы DHCP-запросы клиентов транслировались в серверную подсеть к DHCP серверу. Для этого сетевое оборудование на участке клиент - маршрутизатор - DHCP-сервер должно поддерживать технологию "DHCP relay option 82".

Коммутационный стек должен быть создан на уровне узла коммутации (sw1) а так же узла маршрутизации (rt1). Агрегация каналов для реализации отказоустойчивости на уровне каналов связи ЦОД должна быть использована на уровне коммутационного оборудования, подсистемы доступа к внешним сетям, сетевых хранилищ (NAS), а так же серверов виртуализации.