Las Comunicaciones en los Data Center

La realidad en las compañías

Para entender la realidad de las tecnologías de CPD es primordial entender cuál es la realidad y las necesidades de les compañías en el mercado.

Las empresas se dedican a ofrecer una serie de servicios o a la venta de productos a sus clientes y su principal objetivo es la captación de nuevos clientes o expandirse a diferentes mercados. El datacenter es una pieza clave para estas empresas para conseguir sus objetivos, pero al final no es más que una necesidad obligada para poder seguir ofreciendo sus servicios o auto-gestionarse.       

El CPD representa el mayor gasto en el presupuesto destinado a IT de las empresas y es por eso que la virtualización es ahora mismo una de las grandes prioridades. Un CPD con tecnologías de virtualización se convierte un sistema gestionable por un grupo mucho más reducido de personas.

El deseo de las empresas es poder llegar a un datacenter proactivo y adaptable a las necesidades a tiempo real que aparezcan. La tendencia actual es el “Cloud First” y cada vez más se está buscando una respuesta hibrida que se ajuste más a la idea de CPD ideal. Aun así, no siempre es lo más aconsejable que una empresa migre al cloud, cada caso debería someterse a un estudio de necesidades e intereses.

Estos son algunos de los retos a los que se enfrentan los ingenieros para la creación de los “Next Generation Data Centre”. Donde los objetivos claves son la eficiencia del hardware, mayor flexibilidad, disponibilidad total y la reducción del consumo eléctrico.

Como afrontar estos retos

Existen 4 pilares básicos en el diseño de CPDs:

• Servidores: Dispositivos corren los servicios del datacenter. Conjunto del poder computacional.
• Almacenamiento: Bases de datos y memoria necesaria para el funcionamiento del datacenter, así como todo el servicio de backups.
• Redes: Sistemas de comunicación de la LAN del propio datacenter y comunicaciones WAN hacia el exterior, otras ramas del CPD o cloud.
• Aplicaciones: Aplicaciones implementadas en el datacenter.

Una de las primeras acciones es prepararse para los crecimientos con conexiones de 40GE, aunque muchas empresas optan por las conexiones a 25GE debido a su precio. También la implementación de arquitecturas end-of-Row i/o Top of the Rack.

Unified fabric

Otra medida es la convergencia de las redes para crear una malla uniforme, también llamada Unified Fabric. En esta malla de protocolo ethernet se unifican los pilares para mejorar la eficiencia y disminuir el gasto energético, gracias a la eliminación de elementos duplicados tanto en la red como en tarjetas de red de dispositivos finales. Esta técnica simplifica el hardware de la red pero añade complexidad en el stack de protocolos y cabeceras. Un último factor es que reduce en gran medida la cantidad de cables.

Virtualizacion mueve la frontera de la red

Al aplicar virtualización en el sistema, la red debe quedar aislada del proceso siendo transparente a los cambios. De esta manera obtenemos un sistema capaz funcionar sin tener asociado un hardware fijo y por lo tanto capaz de realizar movimientos de aplicaciones por los clústeres de manera sencilla a tiempo real entre los servidores con tecnologías como el Vmotion. Además pensando en la estructura y funcionamiento de las empresas, aislando la red de la virtualización evitas posibles conflictos entre departamentos internos.

El objetivo final de esta virtualización junto a proceso de convergencia seria llegar a la llamada hyperconvergencia del datacenter donde se definiría una infraestructura mediante software que separa las operaciones y las converge a nivel de hipervisor en un bloque único.

Infraestructura físicas y topologías de red

Otro factor a tener en cuenta en la creación de los “Next generation data center” es la arquitectura de la red. En los datacenters tradicionales encontramos mayoritariamente dos tipos de arquitecturas.

En la primera encontramos una estructura de dos capas, una primera de acceso a nivel 2 a los servidores que se ve conectada a una capa de core que combina nivel dos y nivel 3 para la salida al exterior.

También podemos encontrarnos en datacenters tradicionales de mayor tamaño una estructura de 3 capas, donde se añadiría una capa intermedia de agregación que conectaría con la capa de acceso y combinaría nivel 2 y 3 como en el caso anterior la capa de core. En este caso, la capa de core quedaría por encima de la de agregación completamente a nivel 3.

El primer gran problema al crear estas grandes estructuras de acceso a nivel dos con redundancia es la aparición del protocolo de Spanning-tree. El protocolo bloquea puertos no aprovechando todo el hardware disponible en el entorno. Para solucionar esto salieron soluciones como vPC que que crean aregaciones para aprovechar al máximo la capacidad del hardware.

Las nuevas tipologías para los CPDs son las basadas en el modelo Leaf-Spine. Dos niveles de red, una capa de nivel 2 y una columna de nivel 3 basada en las conexiones de 40GE y switches que no bloquean tráfico. El objetivo de la arquitectura es poder aplicar todos los cambios que se han ido nombrando previamente y así mantener un rendimiento constante con un máximo de tres saltos entre cualquier nodo de la red.

Albert Ribas Sanchez