Гибкое перепрограммирование сетей

Cisco предлагает комплексный подход к централизованному управлению сетями

Блог Ульриха Хамма (Ulrich Hamm),
архитектора технологических решений для центров обработки данных

Многие предприятия уже активно используют виртуализированные системы хранения данных, серверы и рабочие станции, чтобы обеспечивать оперативную адаптацию ресурсов своей ИТ-инфраструктуры к постоянно изменяющимся требованиям.Настала пора виртуализировать сети. Концепция построения программно-определяемых сетей (Software Defined Networking, SDN) отделяет уровень управления от уровня передачи данных, позволяя централизованно управлять всеми компонентами сети. Разработанная Cisco платформа ONE (Open Network Environment) позволяет вывести технические решения на новый уровень и реализовать комплексную архитектуру для построения максимально гибких, программно конфигурируемых сетевых инфраструктур.

Сеть стала основой подавляющего большинства современных бизнес-процессов в самых разных областях (телефония, приложения, обработка данных, видеоконференции и т.д.). Это одинаково верно как для пользователей, работающих в своем домашнем офисе или в офисе компании, так и для мобильных сотрудников. При этом совершенно безразлично, на каком устройстве сотрудник работает: на настольном компьютере, ноутбуке, планшете или личном смартфоне. Поэтому предприятия все чаще обращаются к облачным технологиям, чтобы обеспечить независимость ИТ-сервисов от устройств и местоположения пользователей. Однако большинство сетей до сих пор пребывают в "старом мире" коммуникаций, где каждый маршрутизатор и коммутатор имеет собственную операционную систему и собственные таблицы маршрутизации, требуя индивидуальной настройки. Проблема в том, что, когда правила маршрутизации меняются (а это может произойти очень быстро, особенно при виртуализации серверов и настольных компьютеров), администратору необходимо настраивать сетевые компоненты вручную.

Избежать этого можно с помощью централизованного управления маршрутизаторами и коммутаторами. Потому-то и была разработана концепция SDN (Software Defined Network - программно определяемая сеть). В рамках концепции SDN уровень управления сетевыми компонентами отделен от уровня передачи данных. И хотя данные по-прежнему передаются в соответствии с таблицами маршрутизации, хранящимися на аппаратных системах, как и раньше, эти таблицы централизованно управляются удаленной системой, в связи с чем администратору не нужно менять таблицы на каждом коммутаторе. В идеальном случае все сетевые компоненты должны управляться и настраиваться в ходе одной операции. Совместная работа компонентов программно определяемой сети может быть основана на стандарте OpenFlow (открытый протокол OpenFlow, разработанный при активной поддержке Cisco, поддерживается фондом Open Networking Foundation, ONF).

Широкомасштабный подход
Компании Cisco с самого начала было ясно, что прагматический подход к управлению сетью должен быть всеобъемлющим. Такой подход должен учитывать как высокие уровни иерархической сетевой модели (сетевые сервисы и оркестрация), так и уровни более низкие (например, транспортный протокол). Более того, гибкая архитектура для создания современных сред виртуализации и облачных вычислений тоже должна быть максимально открытой и способной работать в разных сценариях. Наконец, существует множество способов использования облачных технологий, и в этих условиях заказчики хотят максимальной свободы при выборе места размещения рабочих нагрузок, будь то физическая инфраструктура, гипервизор среды виртуализации или облачные сервисы. В конечном итоге чаще всего они выбирают не конкретную технологию, а решение, наилучшим способом отвечающее их индивидуальным потребностям и особенностям бизнес-процессов. Кроме того, заказчики хотят, чтобы такое решение могло адаптироваться с максимальной легкостью, скоростью и гибкостью. Обеспечить это можно с помощью максимально открытой инфраструктуры, позволяющей с минимальными усилиями проводить крупномасштабные обновления технологий и переходить на новые системы.

Cisco воспринимает существующую тенденцию перехода к более гибким сетям как весьма положительный фактор для развития данного технологического направления, поскольку в результате заказчики смогут получить более весомую отдачу от инвестиций в сетевые технологии. В будущем это позволит повысить интеллектуальность взаимодействия между приложениями и инфраструктурой. На начальном этапе (то есть в процессе отделения уровня управления от уровня передачи данных в сетях SDN) заказчики смогут значительно упростить управление сетевыми компонентами. Затем они захотят увеличить гибкость инфраструктуры и скорость ее адаптации к новым требованиям бизнеса. Впрочем, уже сегодня каждая компания хочет получать инфраструктурные решения, учитывающие ее индивидуальные особенности. В результате приходится вводить в сеть программируемый уровень, поддерживающий модификацию протоколов, команд маршрутизации, правил (политик) и аналитических функций.

Комплексное решение
С учетом всего этого Cisco разработала вышеупомянутую платформу ONE. В ее состав входят интерфейсы программирования (API), контроллеры, программные агенты и оверлейные элементы. В отличие от сетей SDN, основанных на стандарте OpenFlow, эта платформа поддерживает разные протоколы, причем на всех уровнях (например, на уровнях сетевых сервисов, обеспечения информационной безопасности, балансировки нагрузки и анализа), обеспечивая максимальную гибкость настройки поведения сети. Для программирования сетевых компонентов Cisco предлагает набор инструментов "onePK", которым уже пользуются инженеры Cisco.

Платформа Cisco ONE в принципе может поддержать любые рыночные модели. Во-первых, как в случае с компанией Apple, можно создавать тесно интегрированную среду, изначально готовую к использованию и не требующую сложных процедур настройки и управления. Во-вторых, можно обеспечить функционирование коммутаторов и маршрутизаторов Cisco в режиме, похожем на тот, который используется в решениях Google, чтобы сетевые компоненты работали в соответствии с открытыми протоколами и могли взаимодействовать с другими решениями. В-третьих, можно использовать подход Skype, когда решение работает на любом аппаратном средстве. Выбор - за заказчиком.

Постепенный переход
Означает ли это, что заказчику потребуются новые сетевые компоненты? Совсем не обязательно: устройства с поддержкой интерфейса программирования уже доступны на рынке и могут использоваться вместе с решением Cisco ONE. В качестве примеров можно привести виртуальный коммутатор Cisco Nexus 1000V или маршрутизатор Cloud Services Router 1000V. Cisco уже поставляет программные агенты OpenFlow v1.0 для коммутаторов Catalyst 3750-X и 3560-X, чтобы заказчики могли провести начальное тестирование подхода. На начальном этапе программный пакет onePK будет поддерживаться на платформах ASR 1000 и ISR G2. В будущем этот подход постепенно распространится на операционные системы IOS, IOS-XR и NX-OS, аппаратные платформы ASR, ISR G2 и CRS, а также на коммутаторы Catalyst и Nexus.

В результате сетевые компоненты будут поддерживать протокол OpenFlow и иные стандартные протоколы, параллельно используя традиционный уровень управления (control plane) либо переключаться между традиционными средствами управления, реализованными в рамках операционной системы, и открытым протоколом конфигурирования сетевого устройства после первоначальной загрузки. Подобная гибкость позволит постепенно перейти от существующей нфраструктуры к программируемой сети. Для многих организаций такая возможность имеет огромное значение, позволяя защитить инвестиции. Заказчики смогут пользоваться существующими компонентами и, в зависимости от того, какие функции им потребуются, либо перепрограммировать существующие устройства, либо устанавливать новые. Решающим фактором становится не тип используемых технологий, а свойства сети и преимущества, которые эти свойства могут принести заказчику.

Возможные преимущества
Какие же преимущества сулят предприятиям программируемые инфраструктуры? Главным источником преимуществ будет, безусловно, более высокая скорость анализа и внедрения новых политик. До недавнего времени, если в каком-то коммутаторе возникала проблема, для ее поиска приходилось анализировать работу всех устройств. Теперь эта задача решается автоматически. Сбойные коммутаторы быстро выводятся из эксплуатации и трафик пускается в обход. Кроме того, централизованное управление и интерфейсы программирования значительно ускоряют анализ производительности и состояния устройства с точки зрения информационной безопасности. Помимо этого, радикальным образом облегчается внедрение новых и модификация старых политик. И, наконец, более полное использование интеллектуальных сетевых функций позволяет совершенствовать управление политиками и анализом.

Вместе с тем для программирования сетевых компонентов необходимы разработчики высокой квалификации (раньше программирование в данной области всегда велось с помощью командной строки). Но если пакет onePK начнет приобретать популярность, для него будут быстро созданы системы разработки с графическим интерфейсом, что значительно упростит внедрение разнообразных функций и приведет к дальнейшему росту популярности этого пакета на рынке. Пока этого не произошло, программируемыми компонентами смогут пользоваться лишь крупные предприятия, обладающие большими ресурсами - например, поставщики общедоступных облачных услуг, - и организации, хорошо владеющие новыми технологиями (например, колледжи).

Сценарии использования
Cisco уже сотрудничает с колледжами и исследовательскими институтами, желающими гибко разделять свои кампусные сети на сегменты и внедрять единые методы управления политиками, безопасностью и качеством услуг. Программируемые сети используются также в хорошо масштабируемых центрах обработки данных, поддерживающих крупные социальные сети и поисковые системы. В результате операторы получают возможность лучше понимать особенности сетевого трафика и оптимизировать его передачу.

Крупные поставщики облачных услуг тоже получают выгоду от новой технологии благодаря автоматическому выделению ресурсов, а также программируемым оверлейным сетям и решению OpenStack, позволяющим строить отлично масштабируемые многопользовательские архитектуры. Основанные на политиках функции управления и анализа помогают операторам предоставлять гибкие высококачественные прибыльные услуги, а предприятиям - автоматизировать частные облака с помощью виртуализации рабочих нагрузок и более качественного управления политиками безопасности.

Заключение
Как и в случае внедрения любой новой технологии, каждая компания должна тщательно взвесить риски и расходы, связанные с внедрением программируемых инфраструктур и сравнить их с потенциальной выгодой. В данной области разработать универсальное решение, способное удовлетворить всех, невозможно. Каждое решение должно быть адаптировано к конкретным требованиям и бизнес-процессам. Что же касается выбора технологии (OpenFlow, Cisco или какой-то другой), то для большинства предприятий этот вопрос потеряет значение. Заказчики будут думать лишь о сравнении преимуществ "идеальной", то есть полностью виртуализированной сети, с возможностями виртуализации систем хранения, серверов или рабочих станций.