Data center bridging (DCB) là gì?

Data center bridging (DCB) là gì?

Data center bridging (DCB) hay Cầu nối trung tâm dữ liệu là tập hợp các tiêu chuẩn, tính năng giúp nâng cao tối đa khả năng quản lý lưu lượng mạng Ethernet truyền thống.

DCB được phát triển bởi một nhóm kỹ sư trong Nhóm công tác 802.1 của Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) để tạo nên hệ thống cơ sở hạ tầng mạng trung tâm dữ liệu hội tụ sử dụng Ethernet làm kết cấu thống nhất.

DCB cung cấp phân bổ băng thông dựa trên phần cứng cho một loại lưu lượng cụ thể và nâng cao độ tin cậy của truyền tải Ethernet bằng việc sử dụng điều khiển luồng dựa trên mức độ ưu tiên. Phân bổ băng thông dựa trên phần cứng là điều cần thiết nếu lưu lượng truy cập bỏ qua hệ điều hành và được giảm tải tới bộ điều hợp mạng hội tụ, có thể hỗ trợ Giao diện hệ thống máy tính nhỏ trên Internet (iSCSI), Truy cập bộ nhớ trực tiếp từ xa (RDMA) qua Ethernet hội tụ hoặc Kênh sợi quang qua Ethernet (FCCoE). Kiểm soát luồng dựa trên mức độ ưu tiên là điều cần thiết nếu giao thức lớp trên, chẳng hạn như Kênh sợi quang, giả định vận chuyển cơ bản không mất dữ liệu.

Các trung tâm dữ liệu thường có nhiều mạng dành riêng cho ứng dụng chạy trên các công nghệ lớp liên kết riêng biệt, chẳng hạn như Kênh sợi quang (FC) để lưu trữ và Ethernet để kết nối với mạng cục bộ (LAN). Nhóm nhiệm vụ cầu nối trung tâm dữ liệu của IEEE đã tạo ra các cải tiến cho thông số kỹ thuật cầu 802.1 với mục tiêu cho phép truyền tải không mất dữ liệu qua Ethernet và mạng hội tụ là nơi tất cả các ứng dụng của trung tâm dữ liệu có thể chạy trên cùng một cơ sở hạ tầng vật lý.

Những lợi ích tiềm năng của mạng trung tâm dữ liệu hội tụ bao gồm:

• Quản lý đơn giản hơn chỉ với một kết cấu để triển khai, bảo trì và nâng cấp.
• Dịch vụ vận chuyển Ethernet đáng tin cậy dành cho khối lượng công việc không chịu được mất mát.
• Chi phí thấp hơn vì có thể sử dụng các bộ điều hợp, cáp và công tắc thông thường.

Ứng dụng thực tế data center bridging (DCB) 

Nhiều doanh nghiệp có cài đặt mạng Fiber Channel (FC) (Kênh sợi quang) lớn cho dịch vụ lưu trữ. FC SAN yêu cầu bộ điều hợp mạng đặc biệt trên máy chủ và bộ chuyển mạch FC trong mạng. Nói chung, phần cứng FC đắt hơn rất nhiều để triển khai so với phần cứng Ethernet, dẫn đến chi phí vốn lớn.

Ngoài ra, việc có phần cứng chuyển đổi và bộ điều hợp riêng biệt để hỗ trợ lưu lượng mạng Ethernet và dịch vụ FC SAN sẽ yêu cầu thêm dung lượng, nguồn điện và khả năng làm mát trong trung tâm dữ liệu, dẫn đến chi phí vận hành liên tục và bổ sung. Từ góc độ chi phí, sẽ thuận lợi cho nhiều doanh nghiệp khi hợp nhất công nghệ FC của họ với giải pháp phần cứng dựa trên Ethernet để cung cấp cả dịch vụ lưu trữ và kết nối mạng dữ liệu.

Đối với các doanh nghiệp đã có FC SAN lớn nhưng muốn chuyển sang đầu tư bổ sung vào công nghệ FC, Data center bridging sẽ cho phép họ xây dựng cấu trúc hội tụ dựa trên Ethernet cho cả việc lưu trữ và kết nối mạng dữ liệu. Kết cấu hội tụ DCB có thể giảm tổng chi phí sở hữu (TCO) trong tương lai và đơn giản hóa việc quản lý.

Đối với những nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ đã sử dụng hoặc dự định sử dụng iSCSI làm giải pháp lưu trữ của họ, DCB có thể cung cấp tính năng đặt trước băng thông được phần cứng hỗ trợ cho lưu lượng iSCSI để đảm bảo nâng cao hiệu suất tối đa. Và không giống như những giải pháp độc quyền khác, DCB dựa trên tiêu chuẩn nhất định và do đó tương đối dễ triển khai và quản lý trong một mạng viễn thông không đồng nhất.

Việc triển khai DCB dựa trên Windows Server® 2012 sẽ giảm bớt nhiều vấn đề có thể xảy ra khi các giải pháp cấu trúc hội tụ được cung cấp bởi nhiều nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM). Việc triển khai các giải pháp độc quyền do nhiều OEM cung cấp có thể không tương tác với nhau, có thể khó quản lý và thường sẽ có các lịch bảo trì phần mềm khác nhau. Ngược lại, Windows Server® 2012 DCB dựa trên tiêu chuẩn và do đó tương đối dễ triển khai và quản lý trong một mạng không đồng nhất.

Tiêu chuẩn data center bridging (DCB)

Bộ tiêu chuẩn đầu tiên được hoàn thành bởi Nhóm nhiệm vụ Data center bridging (DCB) như sau:

• Kiểm soát luồng dựa trên mức độ ưu tiên (PFC): Cung cấp cấp độ liên kết, cơ chế kiểm soát luồng có thể được kiểm soát độc lập cho từng mức độ ưu tiên để loại bỏ mất khung dữ liệu do tắc nghẽn mạng hội tụ.
• Tiêu chuẩn Kiểm soát luồng dựa trên ưu tiên IEEE 802.1Qbb đã xác định hoạt động của PFC. Cùng với tiêu chuẩn đó, Khung điều khiển truy cập phương tiện IEEE 802.3bd cho tiêu chuẩn Điều khiển luồng dựa trên mức độ ưu tiên đã sửa đổi IEEE 802.3 và xác định định dạng khung để hỗ trợ Điều khiển luồng dựa trên mức độ ưu tiên của IEEE 802.1Qbb. Cả hai tiêu chuẩn đã được phê duyệt vào ngày 16 tháng 6 năm 2011.
• Thông báo tắc nghẽn (CN): Cung cấp khả năng quản lý tắc nghẽn từ đầu đến cuối cho các giao thức không có cơ chế kiểm soát tắc nghẽn tích hợp, chẳng hạn như Kênh sợi quang qua Ethernet (FCoE). Nó cũng mang lại lợi ích cho các giao thức quản lý tắc nghẽn hiện có bằng cách cung cấp các phản ứng kịp thời hơn đối với tắc nghẽn mạng. Tiêu chuẩn Thông báo tắc nghẽn IEEE 802.1Qau đã được phê duyệt vào ngày 25 tháng 3 năm 2010.
• Lựa chọn truyền dẫn nâng cao (ETS): Cung cấp khung quản lý chung để gán băng thông cho các loại lưu lượng, cho phép phân bổ băng thông cho các loại lưu lượng khác nhau chia sẻ một mạng hội tụ. Tiêu chuẩn Lựa chọn đường truyền nâng cao IEEE 802.1Qaz đã được phê duyệt vào ngày 16 tháng 6 năm 2011.
• Giao thức trao đổi cầu nối trung tâm dữ liệu (DCBX): Một giao thức trao đổi khả năng và khám phá được sử dụng để truyền tải các khả năng và cấu hình của các tính năng cầu nối trung tâm dữ liệu khác giữa các đồng nghiệp được kết nối trực tiếp để đảm bảo cấu hình nhất quán trên toàn mạng. Chẳng hạn, DCBX có thể được sử dụng để xác định xem hai thiết bị ngang hàng được liên kết có hỗ trợ PFC hay không. DCBX cũng có thể được sử dụng để phát hiện cấu hình sai của một tính năng giữa các đồng nghiệp được liên kết. Ngoài ra, một thiết bị DCBX có thể sử dụng thông tin từ thiết bị ngang hàng của nó để định cấu hình các tính năng DCB của chính nó để phù hợp với cấu hình của thiết bị ngang hàng được liên kết.

DCBX được xác định trong IEEE 802.1Qaz và sử dụng chức năng được cung cấp bởi Giao thức khám phá lớp liên kết thông qua IEEE 802.1AB.

Các tiêu chuẩn nói trên là các sửa đổi của IEEE 802.1Q và đã được tích hợp vào IEEE 802.1Q-2014 và IEEE 802.3-2015.

Tiêu chuẩn mạng cầu nối cho ảo hóa máy chủ

Nhóm Nhiệm vụ data center bridging (DCB) đã làm việc dựa trên các thông số kỹ thuật sau để giải quyết tác động của công nghệ ảo hóa máy chủ đối với các mạng cầu nối:

• Edge Virtual Bridging: Cho phép cấu hình và quản lý phối hợp các dịch vụ bridge cho các trạm ảo, đồng thời cho phép các trạm ảo chia sẻ một cổng bridge chung để nhận các dịch vụ chuyển tiếp bridge. Tiêu chuẩn Cầu nối ảo cạnh 802.1Qbg đã được phê duyệt vào ngày 14 tháng 5 năm 2012 và hiện được tích hợp vào IEEE 802.1Q-2014.
• Mở rộng cổng cầu nối: Mở rộng cầu nối và việc quản lý các đối tượng của nó ngoài vỏ bọc vật lý của nó bằng cách sử dụng các công nghệ LAN 802 và các giao diện có thể tương tác. Phần mở rộng cổng cầu 802.1BR đã được phê duyệt vào ngày 14 tháng 5 năm 2012.

Chức năng quan trọng data center bridging (DCB)

Sau đây là danh sách tóm tắt các chức năng được cung cấp bởi DCB.

• Cung cấp khả năng tương tác giữa các bộ điều hợp mạng có khả năng DCB và các bộ chuyển mạch có khả năng DCB.
• Cung cấp truyền tải Ethernet không mất dữ liệu giữa máy tính chạy Windows Server® 2012 và bộ chuyển mạch lân cận bằng cách bật điều khiển luồng dựa trên mức độ ưu tiên trên bộ điều hợp mạng.
• Cung cấp khả năng phân bổ băng thông cho Kiểm soát lưu lượng (TC) theo tỷ lệ phần trăm, trong đó TC có thể bao gồm một hoặc nhiều loại lưu lượng được phân biệt bởi 802.1p.
• Cho phép quản trị viên máy chủ hoặc quản trị viên mạng gán ứng dụng cho một loại lưu lượng hoặc mức độ ưu tiên cụ thể dựa trên các giao thức nổi tiếng, cổng TCP/UDP nổi tiếng hoặc cổng NetworkDirect được ứng dụng đó sử dụng.
• Cung cấp khả năng quản lý DCB thông qua Windows Server® 2012 Windows Management Instrumentation (WMI) và PowerShell.
• Cung cấp khả năng quản lý DCB thông qua Windows Server® 2012 Group Policy.
• Hỗ trợ sự cùng tồn tại của các giải pháp Chất lượng Dịch vụ (QoS) của Windows Server® 2012.

Yêu cầu phần cứng dành cho data center bridging (DCB)

Sau đây là danh sách các yêu cầu phần cứng cho DCB:

• Yêu cầu (các) bộ điều hợp mạng Ethernet hỗ trợ DCB được cài đặt trong các máy tính đang cung cấp Windows Server® 2012 DCB.
• Yêu cầu các bộ chuyển mạch phần cứng hỗ trợ DCB được triển khai trên mạng của bạn.

Ưu điểm của data center bridging (DCB)

• Ít thẻ giao diện mạng hơn, cần thiết để kết nối với các mạng lưu trữ và IP khác nhau

• Giảm số lượng cáp và công tắc
• Giảm tiêu thụ điện năng
• Chi phí bảo trì và cáp ít hơn

Data center bridging (DCB) là những công nghệ chính cho phép hội tụ I/O của mạng và lưu trữ trên một phương tiện truyền tải I/O được chia sẻ. Các nhà quản lý trung tâm dữ liệu có thể nhận ra những lợi ích tối đa của DCB là di chuyển lưu lượng mạng LAN và SAN tốc độ thấp hơn so với truyền tải 10GbE không mất dữ liệu mới. DCB xây dựng các trung tâm dữ liệu thế hệ tiếp theo có thể xử lý lưu lượng truy cập lớn. Họ sẽ sử dụng mọi tài nguyên có thể có trong mạng bên dưới với lợi ích giảm chi phí nhờ ảo hóa I/O.