راه حل فنی دستگاه شبکه Mellanox (NVIDIA Mellanox) 980-9I45J-00H010

راه حل فنی دستگاه شبکه Mellanox (NVIDIA Mellanox) 980-9I45J-00H010 | اتصال با قابلیت اطمینان بالا و بهینه سازی عملیاتی برای مراکز داده و شبکه های سازمانی

1. تحلیل پیشینه و نیازمندی های پروژه

همانطور که تحول دیجیتال سازمانی وارد عمیق ترین مرحله خود می شود، شبکه های مرکز داده با فشار عملکرد بی سابقه و پیچیدگی عملیاتی مواجه هستند. پذیرش گسترده خوشه‌های آموزشی هوش مصنوعی، پایگاه‌های داده با کارایی بالا، فضای ذخیره‌سازی توزیع‌شده و معماری‌های میکروسرویس، محدودیت‌های توپولوژی‌های شبکه سه لایه سنتی را از نظر پهنای باند، تأخیر و مدیریت پذیری آشکار کرده است. در مراکز داده مدرن که ترافیک شرق به غرب بیش از 75 درصد از کل توان عملیاتی را تشکیل می دهد، گلوگاه های شبکه اغلب به محدودیت اصلی در مقیاس پذیری کسب و کار تبدیل می شوند.

برای مقابله با این چالش‌ها، یک تیم زیرساخت اینترنتی در مقیاس بزرگ الزامات ارتقای شبکه را مشخص کرد: اول، دستیابی به تأخیر سوئیچینگ زیر 10 میکروثانیه از سرتاسر برای پشتیبانی از کنترل ریسک بلادرنگ و سیستم‌های توصیه آنلاین. دوم، ایجاد یک محیط شبکه بدون تلفات که از دست دادن بسته صفر برای ترافیک RoCE حتی در سناریوهای ازدحام حفظ کند. و سوم، ایجاد یک چارچوب قابل مشاهده عملیاتی یکپارچه که زمان محلی سازی خطا را به کمتر از 15 دقیقه کاهش می دهد. پس از چندین دور ارزیابی فنی و اعتبارسنجی POC، تیم در نهایت آن را انتخاب کردMellanox (NVIDIA Mellanox) 980-9I45J-00H010به عنوان دستگاه شبکه اصلی برای ساخت نسل بعدی شبکه مرکز داده که قابلیت اطمینان بالا و سادگی عملیاتی را ارائه می دهد.

2. طراحی کلی شبکه/سیستم معماری

این راه حل از معماری دو لایه Spine-Leaf با محوریت اطراف استفاده می کند980-9I45J-00H010طراحی شده برای به حداکثر رساندن توان عملیاتی شرق-غرب در حالی که پیچیدگی مسیریابی لایه 3 را ساده می کند. لایه ستون فقرات از چندین تشکیل شده است980-9I45J-00H010واحدها یک ماتریس کاملاً متصل را تشکیل می دهند، در حالی که لایه Leaf به سوئیچ های ToR مربوطه بر اساس انواع سرور (محاسبات، ذخیره سازی، و شتاب GPU) متصل می شود. همه پیوندهای Spine-Leaf در 100GbE یا 200GbE پیکربندی شده‌اند و از ECMP برای متعادل‌سازی بار در سطح جریان استفاده می‌کنند. این معماری همچنین از همزیستی شبکه‌های Overlay (VXLAN) و شبکه‌های Underlay پشتیبانی می‌کند و تکامل یکپارچه به سمت استقرار چند ابری ترکیبی در آینده را تسهیل می‌کند.

در صفحه کنترل، راه حل یک کنترل کننده SDN متمرکز را توصیه می کند که در ارتباط با پروتکل های توزیع شده BGP EVPN کار کند تا توزیع خودکار خط مشی شبکه و جداسازی مستاجر را فعال کند. در همین حال، خط لوله قابل برنامه ریزی P4 و موتور شتاب جریان در داخل980-9I45J-00H010انعطاف پذیری کافی را برای توابع صفحه داده سفارشی آینده مانند تله متری شبکه درون باند حفظ کنید.

3. نقش و ویژگی های کلیدی "Mellanox (NVIDIA Mellanox) 980-9I45J-00H010" در راه حل

در این معماری،NVIDIA Mellanox 980-9I45J-00H010نقش دوگانه هسته سوئیچینگ Spine و منبع کلاک شبکه را ایفا می کند. برجسته ترین ویژگی های فنی آن عبارتند از:

• تأخیر قطعی بسیار کم:این دستگاه با استفاده از ارسال برش و زمان‌بندی بافر خروجی پویا، تأخیر پورت زیر میکروثانیه را حتی در سناریوهای بسته‌های کوچک 64 بایتی حفظ می‌کند و تضمین‌های قطعی شبکه را برای تجارت با فرکانس بالا و استنتاج هوش مصنوعی در زمان واقعی ارائه می‌کند.
• کنترل هوشمند تراکم:از طریق الگوریتم‌های تطبیقی ​​PFC (کنترل جریان اولویت‌دار) و ECN (اعلان ازدحام صریح) که به طور هماهنگ با یک حلقه بازخورد تله‌متری کار می‌کنند،980-9I45J-00H010 مرکز داده شبکه پرسرعتقابلیت از دست دادن بسته صفر برای ترافیک RoCEv2 تحت همه شرایط بار را تضمین می کند.
• طراحی در دسترس بودن و افزونگی بالا:منابع تغذیه و فن‌های قابل تعویض داغ دوگانه، معماری اضافی N+1 و ISSU (ارتقای نرم‌افزار در سرویس) به‌روزرسانی‌های میان‌افزار و گسترش کارت‌های خط را بدون وقفه در سرویس فعال می‌کنند.
• قابلیت برنامه ریزی عمیق:پشتیبانی از زبان P4 و خانواده موتورهای حمل و نقل قابل برنامه ریزی Broadcom DNX به معماران شبکه اجازه می دهد تا خطوط لوله پردازش بسته را سفارشی کنند و پسوندهای پروتکل جدید را بدون جایگزینی سخت افزار معرفی کنند.
• تله متری و مشاهده پذیری جامع:پشتیبانی در سطح سخت‌افزار برای تله‌متری جریان، از جمله عمق صف، استفاده از بافر، و اندازه‌گیری‌های تأخیر در هر جریان، مستقیماً به پشته‌های نظارتی موجود Prometheus و ELK سازمان تغذیه می‌شود.

این ویژگی ها وقتی با هم ترکیب شوند، باعث می شوندمحصول شبکه 980-9I45J-00H010بسیار مناسب برای محیط هایی که هم قابلیت پیش بینی عملکرد و هم چابکی عملیاتی را می طلبد. دستگاه نیز به طور کامل است980-9I45J-00H010 سازگار استبا طیف گسترده ای از اپتیک ها، کابل ها و NIC های سرور از فروشندگان پیشرو، که به طور قابل توجهی خطرات یکپارچه سازی را کاهش می دهد.

4. توصیه های استقرار و گسترش (شامل توصیفات توپولوژی معمولی)

برای استقرار مناطق سبز جدید، توصیه می کنیم با حداقل چهار مورد شروع کنید980-9I45J-00H010واحدها در لایه ستون فقرات برای اطمینان از افزونگی و ظرفیت کافی فضای سر. هر واحد Spine از طریق دو یا چهار پیوند 100GbE/200GbE به هر سوئیچ Leaf متصل می شود و توپولوژی تمام مش را تشکیل می دهد. سوئیچ های برگ باید بر اساس مناطق عملکردی به غلاف دسته بندی شوند: یک غلاف محاسباتی برای سرورهای همه منظوره، یک غلاف ذخیره سازی برای خوشه های NVMe-oF و Ceph، و یک غلاف شتاب دهنده برای سرورهای GPU که بارهای کاری آموزشی هوش مصنوعی را اجرا می کنند. این رویکرد منطقه بندی ترافیک cross-pod را به حداقل می رساند و طراحی خط مشی QoS را ساده می کند.

هنگام کوچک شدن، اضافی980-9I45J-00H010واحدها را می توان به صورت جفت به لایه Spine اضافه کرد، با پارامترهای جلسه BGP که برای حفظ توزیع بهینه مسیر ECMP تنظیم شده است. این دستگاه تا 128 درگاه 100 گیگا بایتی در هر شاسی را پشتیبانی می کند که فضای کافی برای رشد فراهم می کند. برای محیط های براون فیلد،980-9I45J-00H010می تواند به عنوان یک لایه تجمعی "فوق العاده ستون فقرات" در بالای سوئیچ های هسته قدیمی موجود مستقر شود و به تدریج ترافیک را به بافت جدید منتقل کند و در عین حال سازگاری با عقب را حفظ کند.

پارامترهای استقرار دقیق - از جمله پروفایل های تخصیص بافر، آستانه های PFC و علامت گذاری ECN - باید ازبرگه داده 980-9I45J-00H010، که راهنمایی جامع برای تنظیم دستگاه با ویژگی های بار کاری خاص ارائه می دهد. این دیتاشیت همچنین شامل پیکربندی‌های معتبر برای موارد استفاده رایج مانند آموزش هوش مصنوعی، زمان‌بندی دسته‌ای HPC و تکرار پایگاه داده است.

5. نظارت بر عملیات، عیب یابی، و توصیه های بهینه سازی

برای استفاده کامل از قابلیت های عملیاتیراه حل محصول شبکه 980-9I45J-00H010، ما اجرای یک چارچوب نظارتی سه لایه را توصیه می کنیم:

• سطح 1 - قابلیت مشاهده در زمان واقعی:کلکتورهای تله متری جریانی را مستقر کنید که داده های مبتنی بر gRPC را هر 100 میلی ثانیه از دستگاه مصرف می کنند. معیارهای کلیدی شامل استفاده از پورت، اشغال بافر در هر گروه اولویت، تعداد فریم مکث PFC و نرخ خطای CRC است. این معیارها باید روی داشبوردهای سفارشی Grafana با خط‌مشی‌های هشدار خودکار تجسم شوند.
• مرحله 2 - ارزیابی سلامت پیشگیرانه:اسکریپت های خودکار روزانه را برای پرس و جو از گزارش های تشخیصی داخلی، سنسورهای دما و وضعیت منبع تغذیه برنامه ریزی کنید. هر گونه ناهنجاری، مانند روند صعودی در اصلاحات FEC (تصحیح خطای جلو)، باید قبل از اینکه کاهش عملکرد قابل توجه شود، یک بلیط تعمیر و نگهداری را ایجاد کند.
• سطح 3 - بازرسی بسته عمیق و تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی:نمونه‌گیری sFlow یا IPFIX را با نرخ‌های قابل تنظیم فعال کنید تا جریان‌های ترافیک را برای تجزیه و تحلیل آفلاین ضبط کنید. این داده‌ها را می‌توان با گزارش‌های برنامه مرتبط کرد تا الگوهای ریز انفجار یا مشکلات همسایه‌های پر سر و صدا را شناسایی کند که ممکن است تنها از طریق شمارنده‌های کل قابل مشاهده نباشند.

برای عیب‌یابی مشکلات خاص، قابلیت‌های ضبط بسته داخلی و قابلیت انعکاس دستگاه به اپراتورها اجازه می‌دهد تا جریان‌های مشکل‌ساز را بدون تأثیر بر ترافیک تولید جدا کنند. علاوه بر این،مشخصات 980-9I45J-00H010شامل منحنی‌های عملکرد دقیق برای اندازه‌های مختلف بسته‌ها و الگوهای ترکیبی می‌شود، که به‌عنوان یک پایه مرجع عمل می‌کند که عملکرد واقعی را می‌توان با آن مقایسه کرد.

توصیه‌های بهینه‌سازی بر دو حوزه تمرکز دارند: (الف) تنظیم دقیق الگوریتم هش ECMP برای جلوگیری از قطبی‌سازی، به‌ویژه زمانی که سوئیچ‌های برگ دارای تعداد پیوند نامتقارن هستند. و (ب) تنظیم تایمرهای نگهبان PFC برای جلوگیری از انتشار طوفان های مکث پایدار در کل پارچه. راقیمت 980-9I45J-00H010زمانی که در مجموع هزینه مالکیت در کنار این دستاوردهای بهره‌وری عملیاتی لحاظ شود، ارزش پیشنهادی قانع‌کننده‌ای را برای سازمان‌هایی که به دنبال عملکرد و مدیریت هستند، نشان می‌دهد.

6. خلاصه و ارزشیابی

راMellanox (NVIDIA Mellanox) 980-9I45J-00H010نشان دهنده یک راه حل همگرا برای خواسته های دوگانه شبکه های با کارایی بالا و عملیات کارآمد است. با خدمت به عنوان یک هسته سوئیچینگ قابل برنامه ریزی، غنی از تله متری، و بسیار قابل اعتماد، مراکز داده را قادر می سازد تا از بار کاری AI/ML در حال ظهور پشتیبانی کنند و به طور همزمان سربار عملیاتی را کاهش دهند. معماری مشخص شده در این سند در محیط های تولیدی که بیش از 5 PB ترافیک روزانه را مدیریت می کنند تأیید شده است و مقیاس پذیری و استحکام آن را تأیید می کند.

برای سازمان هایی که زیرساخت شبکه نسل بعدی را ارزیابی می کنند،980-9I45J-00H010پایه ای برای آینده ارائه می دهد که با الزامات برنامه کاربردی در حال توسعه سازگار می شود بدون اینکه سادگی عملیاتی را به خطر بیندازد. چه با کاهش تأخیر، حذف از دست دادن بسته یا بهبود MTTR اندازه‌گیری شود، مقدار ارائه شده توسط اینراه حل محصول شبکه 980-9I45J-00H010مستقیماً به نتایج تجاری قابل اندازه گیری تبدیل می شود. این دستگاه در حال حاضر از طریق شرکای مجاز NVIDIA Mellanox در دسترس است980-9I45J-00H010 برای فروشموجودی برای برآوردن برنامه‌های استقرار سریع قرار گرفته است.