Những cân nhắc về mạng phần cứng OneFS

Như chúng ta đã thấy trong các bài viết trước trong loạt bài này, OneFS và nền tảng PowerScale hỗ trợ nhiều tốc độ Ethernet, kiểu cáp và đầu nối, và số lượng giao diện mạng, tùy thuộc vào loại nút được chọn. Tuy nhiên, không giống như mạng back-end, Dell Technologies không chỉ định các mô hình chuyển mạch front-end cụ thể, cho phép các cụm PowerScale tích hợp liền mạch vào lớp liên kết dữ liệu (lớp 2) của cơ sở hạ tầng mạng Ethernet IP hiện có của tổ chức. Ví dụ:

Một cấu trúc vòng lặp lớp 2, như được hiển thị ở đây, mở rộng VLAN giữa các bộ chuyển mạch phân phối/tổng ​​hợp, với giao thức cây mở rộng (STP) ngăn ngừa vòng lặp mạng bằng cách tắt các đường dẫn dự phòng. Các liên kết ngược lớp truy cập có thể được sử dụng để cân bằng tải VLAN. Kiến trúc phân tán này cho phép mạng bên ngoài của cụm kết nối với nhiều bộ chuyển mạch truy cập, cung cấp cho mỗi nút mức độ khả dụng, hiệu suất và thuộc tính quản lý tương tự nhau.

Tổng hợp liên kết có thể được sử dụng để kết hợp nhiều giao diện Ethernet thành một giao diện lớp liên kết duy nhất và được triển khai giữa một công tắc duy nhất và một nút PowerScale, nơi cần có sự dự phòng trong suốt hoặc dự phòng cổng chuyển mạch. Tổng hợp liên kết giả định rằng tất cả các liên kết đều là song công hoàn toàn, điểm tới điểm và ở cùng tốc độ dữ liệu, cung cấp khả năng phục hồi nhẹ nhàng sau các lỗi liên kết. Nếu một liên kết bị lỗi, lưu lượng sẽ tự động được gửi đến liên kết khả dụng tiếp theo mà không bị gián đoạn.

Chất lượng dịch vụ (QoS) có thể được triển khai thông qua điểm mã dịch vụ khác biệt (DSCP), bằng cách chỉ định một giá trị trong tiêu đề gói tin ánh xạ tới ‘mức nỗ lực’ cho lưu lượng truy cập. Vì OneFS không cung cấp tùy chọn gắn thẻ các gói tin với dấu hiệu DSCP được chỉ định, nên thực hành được khuyến nghị là cấu hình các cổng hop đầu tiên để chèn các giá trị DSCP vào các công tắc truy cập được kết nối với các nút PowerScale. Tuy nhiên, OneFS vẫn giữ lại các tiêu đề cho các gói tin đã có giá trị DSCP được chỉ định.

Khi thiết kế cụm, khuyến nghị là mỗi nút phải có ít nhất một giao diện front-end được cấu hình, tốt nhất là trong ít nhất một vùng SmartConnect tĩnh. Mặc dù cụm có thể chạy trong cấu hình ‘không phải tất cả các nút trên mạng’ (NANON), nhưng nếu khả thi, khuyến nghị là kết nối tất cả các nút với mạng front-end. Ngoài ra, các dịch vụ cụm như SNMP, ESRS, ICAP và nhà cung cấp xác thực (AD, LDAP, NIS, v.v.) thích rằng mỗi nút có một địa chỉ có thể truy cập đến các máy chủ bên ngoài.

Ngược lại với các nền tảng NAS mở rộng sử dụng giao diện mạng riêng biệt để quản lý và cấu hình ngoài băng tần, OneFS theo truyền thống thực hiện tất cả các hoạt động quản lý mạng cụm trong băng tần. Tuy nhiên, các nút PowerScale thường chứa một cổng Ethernet 1Gb chuyên dụng có thể được cấu hình để sử dụng làm mạng quản lý bằng ICMP hoặc iDRAC, giúp đơn giản hóa việc quản trị một cụm lớn. OneFS cũng hỗ trợ sử dụng cổng nối tiếp của một nút làm giao diện quản lý ngoài băng tần RS-232. Thực hành này được khuyến khích mạnh mẽ cho các cụm lớn. Kết nối nối tiếp có thể cung cấp quyền truy cập dòng lệnh cấp BIOS đáng tin cậy cho nhân viên dịch vụ tại chỗ hoặc từ xa để thực hiện các hoạt động bảo trì, khắc phục sự cố và cài đặt.

SmartConnect cung cấp phương pháp phân bổ có thể cấu hình cho từng nhóm địa chỉ IP:

Phân bổ ‘tĩnh’ mặc định sẽ chỉ định một địa chỉ IP cố định duy nhất cho mỗi giao diện được chọn trong nhóm, để lại các địa chỉ IP nhóm bổ sung không được chỉ định nếu số lượng địa chỉ vượt quá tổng số giao diện.

Địa chỉ IP thấp nhất của nhóm được gán cho Số nút logic (LNN) thấp nhất từ ​​các giao diện đã chọn. Điều tương tự cũng đúng với địa chỉ IP thấp thứ hai và LNN, v.v. Nếu một nút hoặc giao diện không khả dụng, địa chỉ IP này sẽ không di chuyển đến nút hoặc giao diện khác. Ngoài ra, khi nút hoặc giao diện không khả dụng, nó sẽ bị xóa khỏi vùng SmartConnect và các kết nối mới sẽ không được gán cho nút. Khi nút khả dụng trở lại, SmartConnect sẽ tự động thêm nút đó trở lại vùng và gán các kết nối mới.

Ngược lại, phân bổ ‘động’ chia tất cả các địa chỉ IP khả dụng trong nhóm trên tất cả các giao diện đã chọn. OneFS cố gắng chỉ định các địa chỉ IP đồng đều nhất có thể. Tuy nhiên, nếu tỷ lệ giao diện trên địa chỉ IP không phải là một giá trị số nguyên, một giao diện duy nhất có thể có nhiều địa chỉ IP hơn giao diện khác. Do đó, bất cứ khi nào có thể, hãy đảm bảo rằng tất cả các giao diện đều có cùng số lượng địa chỉ IP.

Kết hợp với phân bổ động, chuyển đổi dự phòng động cung cấp tính khả dụng cao bằng cách di chuyển minh bạch các địa chỉ IP sang một nút khác khi giao diện không khả dụng. Nếu một nút không khả dụng, tất cả các địa chỉ IP mà nó đang lưu trữ sẽ được phân bổ lại trên tập hợp các nút khả dụng mới theo chính sách cân bằng tải chuyển đổi dự phòng đã cấu hình. Chính sách chuyển đổi dự phòng địa chỉ IP mặc định là vòng tròn, phân phối đều các địa chỉ IP từ nút không khả dụng trên các nút khả dụng. Vì địa chỉ IP vẫn nhất quán, bất kể nút mà nó nằm trên đó, nên chuyển đổi dự phòng sang máy khách là minh bạch, do đó tính khả dụng cao là liền mạch.

Các chính sách chuyển đổi dự phòng địa chỉ IP khả dụng khác giống với các chính sách cân bằng kết nối máy khách ban đầu, tức là số lượng kết nối, thông lượng hoặc mức sử dụng CPU. Trong hầu hết các trường hợp, luân phiên không chỉ là lựa chọn tốt nhất mà còn là lựa chọn phổ biến nhất. Tuy nhiên, các chính sách chuyển đổi dự phòng khác khả dụng cho các quy trình công việc cụ thể.

Quyết định có nên triển khai chuyển đổi dự phòng động hay không phụ thuộc vào giao thức đang sử dụng, thuộc tính quy trình công việc chung và bất kỳ yêu cầu thiết kế có tính khả dụng cao nào:

Việc chỉ định mỗi khối lượng công việc hoặc kho dữ liệu cho một địa chỉ IP duy nhất cho phép OneFS SmartConnect di chuyển từng khối lượng công việc đến một trong các giao diện khác. Điều này giảm thiểu công việc bổ sung mà một nút còn lại trong nhóm SmartConnect phải hấp thụ và đảm bảo rằng khối lượng công việc được phân bổ đều trên tất cả các nút khác trong nhóm.

Nhóm IP tĩnh yêu cầu một địa chỉ IP cho mỗi giao diện logic trong nhóm. Vì mỗi nút cung cấp hai giao diện cho mạng bên ngoài, nếu liên kết tổng hợp không được cấu hình, điều này sẽ yêu cầu 2*N địa chỉ IP cho một nhóm tĩnh.

Việc xác định số lượng địa chỉ IP trong một nhóm phân bổ động thay đổi tùy thuộc vào quy trình làm việc, số lượng nút và số lượng máy khách ước tính sẽ tham gia vào sự kiện chuyển đổi dự phòng. Trong khi các nhóm động cần, ở mức tối thiểu, số lượng địa chỉ IP để khớp với số lượng nút của nhóm, công thức ‘N * (N – 1)’ thường có thể hữu ích để tính toán số lượng địa chỉ IP cần thiết cho các nhóm nhỏ hơn. Trong phương trình này, N là số lượng nút sẽ tham gia vào nhóm.

Ví dụ, một nhóm SmartConnect với giao diện bốn nút, sử dụng mô hình ‘N * (N – 1)’ sẽ dẫn đến ba địa chỉ IP duy nhất được phân bổ cho mỗi nút. Lỗi trên một giao diện nút sẽ khiến mỗi địa chỉ IP trong ba giao diện đó chuyển sang một nút khác trong nhóm. Điều này đảm bảo rằng mỗi giao diện đang hoạt động trong ba giao diện còn lại trong nhóm nhận được một địa chỉ IP từ giao diện nút bị lỗi. Nếu các kết nối máy khách đến nút đó được cân bằng đều trên ba địa chỉ IP của nút đó, SmartConnect sẽ phân phối đều khối lượng công việc cho các thành viên còn lại của nhóm. Đối với các cụm lớn hơn, công thức này có thể không khả thi do số lượng địa chỉ IP cần thiết quá lớn.

Việc kích hoạt khung jumbo (Đơn vị truyền tối đa được đặt thành 9000 byte) thường mang lại hiệu suất thông lượng được cải thiện với mức sử dụng CPU giảm nhẹ so với khi sử dụng khung tiêu chuẩn, trong đó MTU được đặt thành 1500 byte. Ví dụ, với kết nối Ethernet 40 Gb, khung jumbo cung cấp thông lượng tốt hơn khoảng năm phần trăm và mức sử dụng CPU ít hơn khoảng một phần trăm.

OneFS cung cấp khả năng tối ưu hóa hiệu suất lưu trữ bằng cách chỉ định các vùng để hỗ trợ khối lượng công việc cụ thể hoặc các tập hợp con của khách hàng. Các loại lưu lượng mạng khác nhau có thể được phân tách trên các mạng con riêng biệt bằng cách sử dụng nhóm SmartConnect.

Đối với các cụm lớn, việc phân vùng tài nguyên mạng của cụm và phân bổ băng thông cho từng khối lượng công việc có thể giúp giảm thiểu khả năng lưu lượng lớn từ một khối lượng công việc sẽ ảnh hưởng đến thông lượng mạng cho khối lượng công việc khác. Điều này đặc biệt đúng đối với lưu lượng sao lưu SyncIQ và sao lưu NDMP, thường có thể được hưởng lợi từ bộ giao diện riêng của nó, tách biệt với tải IO của người dùng và máy khách.

Đối tượng mạng ‘groupnet’ là một phần hỗ trợ của OneFS cho đa thuê bao. Groupnet nằm trên các mạng con và nhóm và cho phép các Vùng truy cập riêng biệt chứa các thiết lập DNS riêng biệt.

Sau đó, mạng quản lý và dữ liệu có thể được kết hợp vào các Vùng truy cập khác nhau, mỗi vùng có DNS, dịch vụ truy cập thư mục và định tuyến riêng nếu cần.

Tác giả : Nick Trimbee