b, Phương thức hoạt động
2.5.2. Xu hướng trong mạng trung tâm dữ liệu
- Mạng trung tâm dữ liệu đang phát triển nhanh chóng, với xu hướng được thúc đẩy bởi giảm chi phí, ảo hóa, hạn chế vật lý, mơ-đun và tùy chỉnh.
* Giảm chi phí:
- Để giảm chi phí của các trung tâm dữ liệu, đồng thời cải thiện độ trễ và hiệu suất thông lượng của chúng, cũng như dễ dàng mở rộng và triển khai, các gã khổng lồ trên đám mây Internet đang liên tục triển khai các thiết kế mạng trung tâm dữ liệu mới.
Hình 2.31
- Hình 2.31 minh họa một trong những xu hướng quan trọng nhất trong mạng trung tâm dữ liệu - sự xuất hiện của mạng phân cấp, phân cấp kết nối các máy chủ trung tâm dữ liệu. Cấu trúc phân cấp này về có nhiệm vụ giống như một cơng tắc thanh ngang lớn ho phép bất kỳ máy chủ nào trong trung tâm dữ liệu giao tiếp với bất kỳ máy chủ nào khác.
* Kiểm soát và quản lý SDN tập trung:
- Trung tâm dữ liệu được quản lý bởi một tổ chức duy nhất, có lẽ là một số nhà khai thác trung tâm dữ liệu lớn nhất bao gồm như Google, Microsoft và Facebook… đang áp dụng khái niệm kiểm soát tập trung về mặt logic giống như SDN.
- Kiến trúc của chúng cũng phản ánh sự tách biệt rõ ràng giữa mặt phẳng dữ liệu (bao gồm các cơng tắc hàng hóa tương đối đơn giản) và mặt phẳng điều khiển dựa trên phần mềm
* Ảo Hóa:
- Ảo hóa đã là động lực cho phần lớn sự phát triển của điện toán đám mây và mạng trung tâm dữ liệu nói chung. Máy ảo (VM) tách phần mềm chạy ứng dụng khỏi phần cứng vật lý. Việc tách này cũng cho phép di chuyển liền mạch các máy ảo giữa các máy chủ vật lý, có thể được đặt trên các giá đỡ khác nhau.
- Các giao thức Ethernet và IP tiêu chuẩn có những hạn chế trong việc cho phép chuyển động của các máy ảo trong khi duy trì kết nối mạng hoạt động trên các máy chủ. . Vì tất cả
các mạng trung tâm dữ liệu đều được quản lý bởi một cơ quan quản trị duy nhất, một giải pháp hữu ích cho vấn đề là coi toàn bộ mạng trung tâm dữ liệu như một mạng đơn, phẳng, lớp 2.
- Để mô phỏng hiệu ứng của việc tất cả các máy chủ kết nối với một công tắc “duy nhất”, cơ chế ARP được sửa đổi để sử dụng hệ thống truy vấn kiểu DNS thay vì chương trình phát sóng và thư mục duy trì ánh xạ địa chỉ IP được gán cho một máy ảo và vật lý chuyển đổi máy ảo hiện đang được kết nối với mạng trung tâm dữ liệu.
* Ràng buộc vật lý:
- Mạng trung tâm dữ liệu hoạt động trong mơi trường khơngchỉ có dung lượng rất cao (liên kết 40 Gbps và 100 Gbps hiện đã trở nên phổ biến) mà cịn có độ trễ cực kỳ thấp (micro giây). Do đó, kích thước bộ đệm là các giao thức kiểm soát tắc nghẽn và nhỏ như TCP và các biến thể của nó khơng mở rộng quy mô tốt trong các trung tâm dữ liệu
- Trong trung tâm dữ liệu, các giao thức kiểm soát tắc nghẽn phải phản ứng nhanh và hoạt động ở chế độ tổn thất cực kỳ thấp, vì thời gian chờ và khơi phục tổn thất có thể dẫn đến việc cực kỳ kém hiệu quả.
* Mô-đun và tùy chỉnh phần cứng:
- Một xu hướng chính khác là sử dụng các trung tâm dữ liệu mô-đun dựa trên container (MDC). Trong MDC, một nhà máy xây dựng, trong một container vận chuyển tiêu chuẩn dài 12 mét, một "trung tâm dữ liệu mini" và vận chuyển container đến vị trí trung tâm dữ liệu. Mỗi container có đến vài nghìn host, xếp thành hàng chục giá đỡ, xếp san sát nhau
- Tại vị trí trung tâm dữ liệu, nhiều vùng chứa được kết nối với nhau và cả với Internet. Một khi một container đúc sẵn được triển khai tại trung tâm dữ liệu, nó thường khó bảo trì.
- Do đó, mỗi vùng chứa được thiết kế để giảm hiệu suất một cách dễ dàng: khi các thành phần (máy chủ và thiết bị chuyển mạch) bị lỗi theo thời gian, vùng chứa tiếp tục hoạt động nhưng với hiệu suất bị suy giảm. Khi nhiều thành phần bị lỗi và hiệu suất giảm xuống dưới ngưỡng, toàn bộ vùng chứa sẽ bị loại bỏ và thay thế bằng một hộp mới.
- Một xu hướng quan trọng khác là các nhà cung cấp đám mây lớn đang ngày càng xây dựng hoặc tùy chỉnh mọi thứ có trong trung tâm dữ liệu của họ, bao gồm bộ điều hợp mạng, bộ định tuyến chuyển mạch, TOR, phần mềm và giao thức mạng. ột xu hướng khác, do
Amazon tiên phong, là cải thiện độ tin cậy với "vùng khả dụng", về cơ bản tái tạo các trung tâm dữ liệu riêng biệt trong các tòa nhà lân cận khác nhau. Bằng cách đặt các tịa nhà gần đó (cách nhau vài km), dữ liệu chuyển đổi có thể được đồng bộ hóa giữa các trung tâm dữ liệu trong cùng một vùng khả dụng đồng thời cung cấp khả năng chịu lỗi [Amazon 2014]. Nhiều đổi mới trong thiết kế trung tâm dữ liệu có thể sẽ tiếp tục ra đời.