超算在云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中部署方案

1、如有幫助，歡迎下載支持微小衛(wèi)星組網(wǎng)技術(shù)研究背景1957年前蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星旅伴號(hào)Sputnik ”，從而開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)探索宇宙的新紀(jì)元；1970年我國(guó)也成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”。迄今，已有數(shù)千顆人造衛(wèi)星曾在或正在軌道上上運(yùn)行，并且這些衛(wèi)星可以為人類(lèi)提供特定的服務(wù)。目前，大多數(shù)研究都基于單顆大衛(wèi)星，而技術(shù)的需求以及功能的擴(kuò)展，使得單顆衛(wèi)星的造價(jià)越來(lái)越高，體積越來(lái)越大，功能越來(lái)越集中，這都在無(wú)形中增加了大衛(wèi)星的開(kāi)發(fā)周期，提高了技術(shù)難度。 上世紀(jì)80年代，科學(xué)界提出了開(kāi)發(fā)小衛(wèi)星，自此小衛(wèi)星甚至微小衛(wèi)星的技術(shù)得到了快速發(fā) 展，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣，比如空間通信技術(shù)、遙感遙測(cè)、GPW

2、航、電子偵察對(duì)抗等。小衛(wèi)星的主要思想是：利用目前先進(jìn)的軟硬件技術(shù)具有高功能集成度的小衛(wèi)星集群編隊(duì)以此代 替大衛(wèi)星，從而解決大衛(wèi)星航天研究的高投入、抗毀性能差的弊端。英國(guó)薩里大學(xué)定義的微小衛(wèi)星是指重量小于100kg的衛(wèi)星?，F(xiàn)代小衛(wèi)星與傳統(tǒng)意義上小衛(wèi)星有很大的區(qū)別， 它不在是要求單一體積小、功能簡(jiǎn)單、重量輕，而是更加看重在此基礎(chǔ) 上具有更高的性能和更先進(jìn)的技術(shù)?；谝陨戏治鲆约澳壳暗孛嫔系母咝阅苡?jì)數(shù)機(jī)集群以實(shí)現(xiàn)超速計(jì)算的原理，本文設(shè)想將 目前地面上的計(jì)算機(jī)集群的思想應(yīng)用于空間中的微小衛(wèi)星星群上，以實(shí)現(xiàn)在軌微小衛(wèi)星群的超速計(jì)算，從而滿(mǎn)足一些實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的需要。超級(jí)計(jì)算中心概述20世紀(jì)后半期，全世界范圍掀

3、起第三次產(chǎn)業(yè)革命的浪潮，人類(lèi)開(kāi)始邁入后 工業(yè)社會(huì)一一信息社會(huì)。在信息經(jīng)濟(jì)時(shí)代，其先進(jìn)生產(chǎn)力及科技發(fā)展的標(biāo)志就是 計(jì)算技術(shù)。時(shí)至今日，計(jì)算科學(xué)，尤其是以超級(jí)計(jì)算機(jī)(或高性能計(jì)算機(jī))為基 礎(chǔ)的計(jì)算科學(xué)已經(jīng)與理論研究、實(shí)驗(yàn)科學(xué)相并列，成為現(xiàn)代科學(xué)的三大支柱之一。現(xiàn)代超級(jí)計(jì)算基于先進(jìn)的集群技術(shù)構(gòu)建，就是我們常說(shuō)的網(wǎng)格計(jì)算技術(shù) (Grid Computing)。如有幫助，歡迎下載支持網(wǎng)格計(jì)算是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)而迅速發(fā)展起來(lái)的，專(zhuān)門(mén)針對(duì)復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的新型 計(jì)算模式。這種計(jì)算模式是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其中每一臺(tái)參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)就是一個(gè) “節(jié)點(diǎn)”，而整個(gè) 計(jì)算是由成

4、千上萬(wàn)個(gè)“節(jié)點(diǎn)”組成的“一張網(wǎng)格”，所以這種計(jì)算方式叫網(wǎng)格計(jì) 算。這樣組織起來(lái)的“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，一個(gè)是數(shù)據(jù)處理能力超 強(qiáng)；另一個(gè)是能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。實(shí)際上，網(wǎng)格計(jì)算是分布式計(jì)算(Distributed Computing)的一種。超級(jí)計(jì)算在一個(gè)國(guó)家的發(fā)展中，特別是一些尖端科技的發(fā)展中，發(fā)揮著不可 替代的使用。生物科技，石油勘探，氣象預(yù)報(bào)，國(guó)防技術(shù)，工業(yè)設(shè)計(jì)，城市規(guī)劃 等經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域都離不開(kāi)超級(jí)計(jì)算。各個(gè)國(guó)家，尤其是經(jīng)濟(jì)、科技 水平比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，都把促進(jìn)超級(jí)計(jì)算的發(fā)展作為重要的規(guī)劃內(nèi)容。超級(jí)計(jì)算中心(超算中心)是指基于超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)外提供計(jì)算資源、存儲(chǔ)

5、資源以及技術(shù)咨詢(xún)等服務(wù)的機(jī)構(gòu)或單位。1超級(jí)計(jì)算與云計(jì)算云計(jì)算的概念云計(jì)算是一種將全球范疇、高度可擴(kuò)展與靈活的服務(wù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行發(fā)布與 消費(fèi)，采取按需求和實(shí)際使用付費(fèi)的商業(yè)模式。云計(jì)算代表著全新的價(jià)值：它可 以讓企業(yè)獲得高度可擴(kuò)展和靈活的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)；SaaS的瘦客戶(hù)端應(yīng)用減輕了軟件采購(gòu)、維護(hù)成本。所有的功能都以服務(wù)的方式提供給用戶(hù)。超級(jí)計(jì)算與云計(jì)算的關(guān)系云計(jì)算是從網(wǎng)格計(jì)算演化來(lái)的，能夠隨需應(yīng)變地提供資源。網(wǎng)格計(jì)算可以在 云中，也可能不在，這取決于什么樣的用戶(hù)在使用它。 如果用戶(hù)是系統(tǒng)管理員和 集成商，他們就會(huì)關(guān)心如何維護(hù)云。他們升級(jí)、安裝和虛擬化服務(wù)器與應(yīng)用程序。 如果用戶(hù)是消費(fèi)者，就不必關(guān)心系

6、統(tǒng)是如何運(yùn)行的。網(wǎng)格計(jì)算要求軟件的使用可以分為多個(gè)部分，將程序的片段作為大的系統(tǒng)映如有幫助，歡迎下載支持像傳遞給幾千個(gè)計(jì)算機(jī)中。網(wǎng)格的一個(gè)問(wèn)題是如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)上的軟件片段失效， 可能會(huì)影響到其他節(jié)點(diǎn)上的軟件片段。如果這個(gè)片段在其他節(jié)點(diǎn)上可以使用故障 轉(zhuǎn)移組件，那么就可以緩解問(wèn)題，但是如果軟件片段依賴(lài)其他軟件片段完成一項(xiàng) 或多項(xiàng)網(wǎng)格計(jì)算任務(wù)，那么問(wèn)題仍然得不到解決。大型系統(tǒng)鏡像以及用于操作和 維護(hù)的相關(guān)硬件可能造成很高的資本和運(yùn)營(yíng)支出。超級(jí)計(jì)算與云計(jì)算的相同點(diǎn)從定義上來(lái)說(shuō)，網(wǎng)格計(jì)算和云計(jì)算都試圖將各種 IT資源看成一個(gè)虛擬的資 源池，然后向外提供相應(yīng)的服務(wù)。云計(jì)算試圖讓“用戶(hù)透明地使用資源” ，而

7、網(wǎng) 格計(jì)算當(dāng)初的口號(hào)就是讓“使用IT資源像使用水電一樣簡(jiǎn)單”。云計(jì)算是一種寬泛的概念，它允許用戶(hù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)各種基于IT資源的服務(wù)，這種服務(wù)允許用戶(hù)無(wú)需了解底層IT基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)就能夠享受到作為服務(wù)的“IT相關(guān)資源”。而網(wǎng)格的內(nèi)涵包括兩個(gè)方面，一個(gè)方面是所謂的效用計(jì)算或 者隨需計(jì)算，在這一點(diǎn)上面，網(wǎng)格計(jì)算跟云計(jì)算是非常相似的， 都是通過(guò)一個(gè)資 源池或者分布式的計(jì)算資源來(lái)提供在線(xiàn)的計(jì)算或者存儲(chǔ)等服務(wù)；另外一個(gè)方面就是所謂的“虛擬超級(jí)計(jì)算機(jī)”，以松耦合的方式將大量的計(jì)算資源連接在一起提 供單個(gè)計(jì)算資源所無(wú)法完成的超級(jí)計(jì)算能力，這也是狹義上的網(wǎng)格計(jì)算跟云計(jì)算概念上最大的差別。云計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算都是可伸

8、縮的。可伸縮性是通過(guò)獨(dú)立運(yùn)行在通過(guò) Web服 務(wù)連接的各種操作系統(tǒng)上的應(yīng)用程序?qū)嵗呢?fù)載平衡實(shí)現(xiàn)的。 CPU和網(wǎng)絡(luò)帶寬 根據(jù)需要分配和回收。系統(tǒng)存儲(chǔ)能力根據(jù)特定時(shí)間的用戶(hù)數(shù)量、 實(shí)例的數(shù)量和傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)量進(jìn)行調(diào)整。兩種計(jì)算類(lèi)型都涉及到多承租(multitenancy)和多任務(wù)，即很多用戶(hù)可以 執(zhí)行不同的任務(wù)，訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗Ｍㄟ^(guò)大型的用戶(hù)池共享資源來(lái) 降低基礎(chǔ)設(shè)施成本，提高峰值負(fù)荷能力。云計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算都提供了服務(wù)水平協(xié) 議(SLA)以保證可用性，比如99%。如果服務(wù)達(dá)不到承諾的正常運(yùn)行時(shí)間，消 費(fèi)者將由于數(shù)據(jù)延遲而得到服務(wù)補(bǔ)償。如有幫助，歡迎下載支持超級(jí)計(jì)算與云計(jì)算的不同點(diǎn)可以看

9、出，網(wǎng)格計(jì)算和云計(jì)算有相似之處，特別是計(jì)算的并行與合作的特點(diǎn)； 但他們的區(qū)別也是明顯的。主要有以下幾點(diǎn)：首先，網(wǎng)格計(jì)算的思路是聚合分布資源，支持虛擬組織，提供高層次的服務(wù)， 例如分布協(xié)同科學(xué)研究等。而云計(jì)算的資源相對(duì)集中，主要以數(shù)據(jù)中心的形式提 供底層資源的使用，并不強(qiáng)調(diào)虛擬組織（VO）的概念。其次，網(wǎng)格計(jì)算用聚合資源來(lái)支持挑戰(zhàn)性的應(yīng)用，這是初衷，因?yàn)楦咝阅苡?jì) 算的資源不夠用，要把分散的資源聚合起來(lái)；到了 2004年以后，逐漸強(qiáng)調(diào)適應(yīng) 普遍的信息化應(yīng)用，特別在中國(guó)，做的網(wǎng)格跟國(guó)外不太一樣，就是強(qiáng)調(diào)支持信息 化的應(yīng)用。但云計(jì)算從一開(kāi)始就支持廣泛企業(yè)計(jì)算、 Web應(yīng)用，普適性更強(qiáng)。第三，在對(duì)待異構(gòu)

10、性方面，二者理念上有所不同。網(wǎng)格計(jì)算用中間件屏蔽異 構(gòu)系統(tǒng)，力圖使用戶(hù)面向同樣的環(huán)境，把困難留在中間件，讓中間件完成任務(wù)。 而云計(jì)算實(shí)際上承認(rèn)異構(gòu)，用鏡像執(zhí)行，或者提供服務(wù)的機(jī)制來(lái)解決異構(gòu)性的問(wèn) 題。當(dāng)然不同的云計(jì)算系統(tǒng)還不太一樣，像Google一般用比較專(zhuān)用的自己的內(nèi)部的平臺(tái)來(lái)支持。第四，網(wǎng)格計(jì)算用執(zhí)行作業(yè)形式使用，在一個(gè)階段內(nèi)完成作用產(chǎn)生數(shù)據(jù)。 而 云計(jì)算支持持久服務(wù)，用戶(hù)可以利用云計(jì)算作為其部分IT基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的托管和外包。第五，網(wǎng)格計(jì)算更多地面向科研應(yīng)用，商業(yè)模型不清晰。而云計(jì)算從誕生開(kāi) 始就是針對(duì)企業(yè)商業(yè)應(yīng)用，商業(yè)模型比較清晰?？傊?，云計(jì)算是以相對(duì)集中的資源，運(yùn)行分散的應(yīng)用（大

11、量分散的應(yīng)用在若 干大的中心執(zhí)行）；而網(wǎng)格計(jì)算則是聚合分散的資源，支持大型集中式應(yīng)用（一 個(gè)大的應(yīng)用分到多處執(zhí)行）。但從根本上來(lái)說(shuō)，從應(yīng)對(duì) Internet的應(yīng)用的特征特 點(diǎn)來(lái)說(shuō)，他們是一致的，為了完成在Internet情況下支持應(yīng)用，解決異構(gòu)性、資 源共享等等問(wèn)題。超級(jí)計(jì)算的分類(lèi)隨著超級(jí)計(jì)算的不斷發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了新的應(yīng)用。這些新的應(yīng)用豐富了傳統(tǒng)如有幫助，歡迎下載支持的網(wǎng)格計(jì)算的種類(lèi)，同時(shí)也給網(wǎng)格計(jì)算帶來(lái)的新的問(wèn)題。從網(wǎng)絡(luò)的角度出發(fā)，將超級(jí)計(jì)算分為三大類(lèi)：并行信息處理分布式I/O處理并行文件處理并行信息處理并行信息處理指的是應(yīng)用在所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)并行執(zhí)行，主節(jié)點(diǎn)管理各計(jì)算節(jié)點(diǎn) 輸入處理，節(jié)點(diǎn)之間高

12、速信息交互，通過(guò)等 -停機(jī)制保證信息交互的正確性。通 常是定制的計(jì)算環(huán)境，追求最高計(jì)算性能。這一類(lèi)應(yīng)用就是通常所說(shuō)的科學(xué)計(jì)算，包括：氣候模型，材料科學(xué)，生物系 統(tǒng)模型，核模擬和人工智能等等。這類(lèi)應(yīng)用的共同特點(diǎn)是對(duì)信息交互時(shí)延極敏感。對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求就是高帶寬、 低時(shí)延（Top500高端計(jì)算應(yīng)用IPC時(shí)延10us）。分布式I/O處理分布式I/O處理指的是客戶(hù)請(qǐng)求通過(guò)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送到所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行并行處 理，各節(jié)點(diǎn)結(jié)果直接返回主節(jié)點(diǎn)，由主節(jié)點(diǎn)響應(yīng)給客戶(hù)端，時(shí)延要求不苛刻，但 是所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)以最快速度響應(yīng)主節(jié)點(diǎn)，使得主節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)位置短時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大突 發(fā)流量。這類(lèi)計(jì)算的典型應(yīng)用就是網(wǎng)站搜索引擎。信息顯示： G

13、oogle每天需要提供 1.5億次查詢(xún)服務(wù)，平均每毫秒發(fā)生1.736次查詢(xún)。舉例來(lái)說(shuō)，搜索“高性能計(jì) 算”，得到3,250,000結(jié)果，用時(shí)0.20秒（第二次再搜0.05秒）。這類(lèi)應(yīng)用的共同特點(diǎn)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)丟包敏感。 對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求就是高帶寬、不丟包。 對(duì)設(shè)備帶寬、包緩存大小及分配方式有要求，與應(yīng)用的具體規(guī)模 （服務(wù)器數(shù)量等） 相關(guān)。如有幫助，歡迎下載支持并行文件處理并行文件處理指的是將龐大的源數(shù)據(jù)文件通過(guò)主節(jié)點(diǎn)分割成多個(gè)小文件后， 分發(fā)到各計(jì)算節(jié)點(diǎn)并行處理，處理完畢后返回主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行文件組裝。這類(lèi)計(jì)算的典型應(yīng)用就是動(dòng)漫渲染和影視動(dòng)畫(huà)制作。將影視文件有機(jī)分割， 分發(fā)到集群內(nèi)相應(yīng)服務(wù)器進(jìn)行渲染等工作，各

14、部分完成后組合成新的文件。這類(lèi)應(yīng)用的特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)之間信息交互少， 但都是以大文件的形式完成。網(wǎng)絡(luò) 流量很大，且存在很強(qiáng)的并發(fā)性。對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求是高帶寬互聯(lián)。2 H3c超級(jí)計(jì)算中心網(wǎng)絡(luò)安全解決方案超級(jí)計(jì)算在云計(jì)算中的部署方案超級(jí)計(jì)算可以作為云計(jì)算的一種業(yè)務(wù)對(duì) internet用戶(hù)提供便捷的服務(wù)。從這 個(gè)角度來(lái)看，超算中心可以作為云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的一個(gè)部分。 但是超級(jí)計(jì)算與云 計(jì)算還是很大區(qū)別的，因此需要看作是一個(gè)特殊的云計(jì)算服務(wù)。這種特殊性對(duì)于 網(wǎng)絡(luò)和安全方面的需求表現(xiàn)在：超級(jí)計(jì)算是一種“聚合”業(yè)務(wù)，是一種特殊的服務(wù)器集群應(yīng)用。這種應(yīng)用要 求服務(wù)器自成系統(tǒng)，具體表現(xiàn)在：集群系統(tǒng)不能出現(xiàn)異構(gòu)現(xiàn)象。集群內(nèi)

15、部的通信服務(wù)質(zhì)量要求非常高，因此不能與其他業(yè)務(wù)共享業(yè) 務(wù)通道。集群系統(tǒng)的安全級(jí)別很高，從接入?yún)^(qū)開(kāi)始一直到超算區(qū)，要求與其 他系統(tǒng)保持物理或是邏輯隔離。集群節(jié)點(diǎn)的計(jì)算性能要求較高，一般不會(huì)出現(xiàn)虛擬機(jī)。因此，集群 內(nèi)部的通信流量并不是很大。綜合各種需求，H3C提出融合超級(jí)計(jì)算中心和云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)解決 方案。將超級(jí)計(jì)算服務(wù)作為云計(jì)算的一個(gè)獨(dú)立的區(qū)；保證超級(jí)計(jì)算端到端的安全 隔離；在超級(jí)計(jì)算區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一交換架構(gòu)。在該組網(wǎng)方案中，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)性能、安全、可靠和易用性設(shè)計(jì)。如有幫助，歡迎下載支持超級(jí)計(jì)算組網(wǎng)方案的高性能設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)通常會(huì)用In巾niband進(jìn)行組網(wǎng)，而不是用以太組網(wǎng)。原 因是I

16、nfiniband本身就是為超級(jí)計(jì)算量身訂制的，具有高帶寬、低時(shí)延轉(zhuǎn)發(fā)的特 點(diǎn)(通?？梢缘陀?0us,甚至達(dá)到納秒級(jí))。盡管HPC TOP500集群中，采用千兆以太網(wǎng)的是采用InfiniBand集群的兩倍。 但事實(shí)上在絕大多數(shù)商業(yè)環(huán)境中，千兆以太網(wǎng)高性能計(jì)算集群的規(guī)模遠(yuǎn)不夠大。 隨著萬(wàn)兆以太網(wǎng)成本逐漸降低，高性能集群升級(jí)到萬(wàn)兆以太網(wǎng)將會(huì)有效的降低整 體成本。以太網(wǎng)的發(fā)展速度非常快。從1983年IEEE建立了 10Mbps以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。之 后快速以太網(wǎng)(100 Mbps)、千兆以太網(wǎng)、萬(wàn)兆以太網(wǎng)，40GE和100GE標(biāo)準(zhǔn)即將 推出。目前關(guān)于Tb級(jí)以太網(wǎng)的討論已經(jīng)開(kāi)始了。盡管以太網(wǎng)發(fā)展迅速，但基本

17、的以太網(wǎng)幀格式和運(yùn)行原理本質(zhì)上仍維持不變。萬(wàn)兆以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)速度比千兆以太網(wǎng)快十倍。新一代萬(wàn)兆以太網(wǎng)網(wǎng)卡可以減少服務(wù)器之間延遲約八倍。由帶寬增加和延遲縮小獲得的更高的應(yīng)用性能比想 象的還要好，而且?guī)缀跖cInfiniBand速度不相上下。根據(jù)最新的Spirent測(cè)試報(bào)告，H3c的數(shù)據(jù)中心級(jí)交換機(jī)S12500的萬(wàn)兆端口 轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延614us。盒式萬(wàn)兆交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延更低。除了轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延有了大幅度降低之外，H3C的數(shù)據(jù)中心級(jí)交換機(jī)還能夠提供 超高密度的萬(wàn)兆接入端口。 S12518最大可以支持576個(gè)萬(wàn)兆端口，可以實(shí)現(xiàn)大 量計(jì)算節(jié)點(diǎn)的高密度接入，有效的降低成本。另外，萬(wàn)兆以太網(wǎng)每Gb的功耗比千兆以太網(wǎng)的要

18、低，這使得用戶(hù)可獲得10 倍的帶寬，而能耗需求卻遠(yuǎn)低于原來(lái)。超級(jí)計(jì)算組網(wǎng)方案的高安全設(shè)計(jì)H3C超算中心安全解決方案的技術(shù)特色可用：安全分區(qū)規(guī)劃以及端到端的 安全部署來(lái)概括。在超算中心網(wǎng)絡(luò)中存在不同業(yè)務(wù)種類(lèi)和易受攻擊程度不同的設(shè)備，按照這些業(yè)務(wù)種類(lèi)和設(shè)備的情況制定不同的安全策略和信任模型，將超算網(wǎng)絡(luò)劃分為不同如有幫助，歡迎下載支持區(qū)域。區(qū)域之間實(shí)現(xiàn)邏輯隔離，重點(diǎn)保證高性能計(jì)算區(qū)域 （HPC）的數(shù)據(jù)安全和流 量服務(wù)。端到端的安全部署強(qiáng)調(diào)對(duì)于不同級(jí)別、 不同業(yè)務(wù)的用戶(hù)，從接入到超算中心 開(kāi)始一直到最終的服務(wù)器，都能一直保持邏輯隔離的狀態(tài)。通過(guò)端到端的安全隔 離進(jìn)一步加強(qiáng)超算中心核心業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)中心安全

19、性和服務(wù)質(zhì)量。超級(jí)計(jì)算組網(wǎng)方案的高可靠設(shè)計(jì)通過(guò)第二代智能彈性架構(gòu)IRF II技術(shù)，可以有效地將超算業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)可靠性 提高一個(gè)級(jí)數(shù)。極大的保證了用戶(hù)業(yè)務(wù)的連續(xù)性，提高客戶(hù)對(duì)于超算業(yè)務(wù)的信心。 同時(shí)，使超算中心網(wǎng)絡(luò)的性能以倍數(shù)級(jí)別靈活擴(kuò)展，增強(qiáng)可靠性，簡(jiǎn)化配置，降 低投入和維護(hù)成本。IRF II可實(shí)現(xiàn)分布式設(shè)備管理、分布式路由和跨設(shè)備鏈路聚合，部署 IRF II 除了提高超算中心網(wǎng)絡(luò)的可用性，減少單點(diǎn)故障影響，還可以：分布式處理二三層協(xié)議，極大提高網(wǎng)絡(luò)性能。每組當(dāng)成一個(gè)邏輯Fabric,配置管理更高效。交換集群內(nèi)設(shè)備軟件版本同步升級(jí)，升級(jí)容易。整個(gè)交換集群的設(shè)備支持熱插拔，靈活管理。交換集群實(shí)現(xiàn)倍

20、數(shù)級(jí)的接入密度和背板交換能力，并提高組網(wǎng)的可 靠性。對(duì)高端設(shè)備而言，可將多臺(tái)設(shè)備當(dāng)成一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)性能 倍增，簡(jiǎn)化組網(wǎng)。部署IRF II后，無(wú)需再考慮MSTP、VRRP等協(xié)議，解決了傳統(tǒng)設(shè)備和鏈路 只能工作在主/備模式和利用率低于50%的性能瓶頸。超級(jí)計(jì)算組網(wǎng)方案的易用性設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的超算中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)異構(gòu)復(fù)雜， 接口不統(tǒng)一：前端網(wǎng)和管理網(wǎng)采用以太 網(wǎng)；存儲(chǔ)網(wǎng)采用FC;計(jì)算網(wǎng)用Infiniband。超算中心通信網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜異構(gòu)、接口不 統(tǒng)一，導(dǎo)致超算中心運(yùn)行時(shí)協(xié)議轉(zhuǎn)換開(kāi)銷(xiāo)大、速率不匹配、存在性能瓶頸、開(kāi)發(fā) 與部署周期長(zhǎng)、無(wú)法滿(mǎn)足業(yè)務(wù)快速靈活部署和性能的需求。如有幫助，歡迎下載支持超算中心一體化網(wǎng)

21、絡(luò)通過(guò)CEE （增強(qiáng)以太網(wǎng)）和標(biāo)準(zhǔn)IP協(xié)議融合前端、計(jì) 算、存儲(chǔ)和管理四張網(wǎng)絡(luò)，消除網(wǎng)絡(luò)技術(shù)割裂所來(lái)的種種弊端。3微小衛(wèi)星的組網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)“超算星云”IRF2部署實(shí)踐三部曲IRF2 （Intelligent Resilient Framework2,即第二代智能彈性架構(gòu)技術(shù)）：實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化，包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)和管理維護(hù)的簡(jiǎn)化。IRF1解決了接入層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和大量的接入層設(shè)備管理維護(hù)問(wèn)題，而業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)化并沒(méi)有解決。對(duì)任何網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)層次越高，業(yè)務(wù)部署越豐富，則越需要簡(jiǎn)化。2009年，H3C在從100G平臺(tái)的核心交換機(jī)到接入層交換機(jī)產(chǎn)品（即基于全線(xiàn)交換機(jī)產(chǎn)品 S12500, S9500E,

22、S7500E, S5800, S5600, S5500, S5120EI, S3600 系歹U）實(shí) 現(xiàn)了統(tǒng)一的虛擬化整合技術(shù)一一IRF2。不僅可以實(shí)現(xiàn)端到端的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，管 理維護(hù)簡(jiǎn)化，更重要的是通過(guò)機(jī)框式設(shè)備虛擬化，實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)化。 在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)已經(jīng)邁入虛擬化技術(shù)的時(shí)代，主流網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商紛紛推出自己的網(wǎng)絡(luò)虛擬化解決方案。H3C的IRF2技術(shù)可以滿(mǎn)足從核心到接入全套的虛 擬化解決方案，滿(mǎn)足客戶(hù)不同需求。本文根據(jù)真實(shí)應(yīng)用情況總結(jié)了 3個(gè)實(shí)踐步驟， 對(duì)實(shí)際的應(yīng)用部署會(huì)有所幫助。H3C IRF2在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)突破，操作上也非常簡(jiǎn)單易用。如圖 1所示為2 臺(tái)S12500交換機(jī)配置I

23、RF2的步驟： 圖1: 2臺(tái)交換機(jī)IRF2互聯(lián)示意圖Switch1配置如下：switch1irf member 1配置設(shè)備的成員編號(hào)為 1switch1 irf-port 1配置設(shè)備間互聯(lián)端口switch1-irf-port1port group interface Ten-GigabitEthernet 6/0/1 指定互聯(lián)的物理 端口switch1chassis convert mode irf 系統(tǒng)切換到 IRF2 工作模式Switch2配置如下：switch2irf member 2配置設(shè)備的成員編號(hào)為2如有幫助，歡迎下載支持switch2 irf-port 2配置設(shè)備間級(jí)聯(lián)端口swi

24、tch2-irf-port2port group interface Ten-GigabitEthernet 6/0/1 指定互聯(lián)的物理 端口switch2chassis convert mode irf 系統(tǒng)切換到 IRF2 工作模式配置完成后會(huì)提示進(jìn)行設(shè)備重啟，連接好級(jí)聯(lián)端口電纜等待設(shè)備啟動(dòng)完成后2臺(tái)設(shè)備就完成虛擬化，之后就如同使用一臺(tái)設(shè)備。唯一的區(qū)別只是增加了一維的 chassis成員號(hào)，例如設(shè)備上某個(gè)接口編號(hào)為 GigabitEthernet 3/0/1。當(dāng)該設(shè)備加入 堆疊后，如果成員編號(hào)為 2,則接口的編號(hào)將為 GigabitEthernet 2/3/0/1,其他的 配置則與之前完全

25、一樣。部署實(shí)踐1:方案選擇以常用的核心與接入二級(jí)架構(gòu)組網(wǎng)為例，使用萬(wàn)兆鏈路互聯(lián)，IRF2虛擬化部署可以分為三類(lèi)，如圖2所示。圖2: 3種常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化組網(wǎng)示意圖從上圖可以看出，僅在接入層IRF2虛擬化組網(wǎng)的情況下，接入與核心設(shè)備之間 還需要運(yùn)行傳統(tǒng)的STP協(xié)議來(lái)解決二層冗余鏈路問(wèn)題，核心層的2臺(tái)設(shè)備之間也要運(yùn)行VRRP協(xié)議進(jìn)行備份。在其他2種方案中，接入層與核心層之間都可 以使用跨設(shè)備鏈路聚合來(lái)代替 STP,使網(wǎng)絡(luò)切換的可靠性由 STP的秒級(jí)降低到 鏈路聚合的毫秒級(jí)，兩臺(tái)核心設(shè)備被虛擬成一臺(tái)設(shè)備后也不再需要運(yùn)行VRRP協(xié)議，因此這2種組網(wǎng)方案能夠完全體現(xiàn)IRF2的全部?jī)?yōu)點(diǎn)：解決了 STP冗余

26、環(huán) 路的問(wèn)題，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，并且降低了配置與管理的復(fù)雜度；而接入層虛擬化僅僅解決了接入層設(shè)備的配置與管理復(fù)雜問(wèn)題。對(duì)于高密度接入的組網(wǎng)需求，可以考慮核心層與接入層全部進(jìn)行IRF2虛擬化的方案；對(duì)于密度較低的接入或者需要高性能吞吐量的組網(wǎng)需求，可以考慮核心層進(jìn)行IRF2虛擬化的方案。實(shí)際使用中可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求及綜合成本進(jìn)行選 擇。S12500S9500E一*S7500ES5800 系列S5820系列S5500EI系列S12500VXXXXXS9500EXVXXXX如有幫助，歡迎下載支持_ *S7500EXXVXXXS5800 系列XXXVXXS5820 系列XXXXVXS5500EI系

27、列XXXXXV注：7500E的特定型號(hào)及主控板對(duì)IRF2有特殊要求，使用前請(qǐng)咨詢(xún)H3c工程師表1 H3C交換機(jī)IRF2互聯(lián)的可行性支持IRF2級(jí)連接的端口類(lèi)型：1、S12500/9500E系歹【：支持萬(wàn)兆XFP與SFP+端口互聯(lián)，以及千兆接口相互互 聯(lián)。其中SFP+接口也可以使用電纜連接，不用使用昂貴的光模塊，在短距（最 大10M）情況下可大大降低了成本。支持遠(yuǎn)程級(jí)聯(lián)。2、S7500E系列：支持萬(wàn)兆XFP接口互聯(lián)，需要通過(guò)光纖直連。3、S5800/S5820系列：支持萬(wàn)兆SFP+接口互聯(lián)，可以使用光模塊互聯(lián)，也可以 使用成本更低的SFP+電纜互聯(lián)。4、S5500EI系列：支持萬(wàn)兆接口互聯(lián)，可使

28、用 CX4堆疊電纜或光纖互聯(lián)。總體來(lái)說(shuō)，核心設(shè)備建議選擇多插卡機(jī)箱式設(shè)備， 這樣可以滿(mǎn)足后續(xù)業(yè)務(wù)擴(kuò)展需 求，接入設(shè)備可以選擇低端盒式設(shè)備。通常建議使用萬(wàn)兆接口作為IRF2互聯(lián)端口，短距離情況下使用電纜連接可以大大降低成本。部署實(shí)踐2:拓?fù)溥x擇如圖3所示，2臺(tái)交換機(jī)進(jìn)行IRF2級(jí)聯(lián)，下行通過(guò)鏈路聚合，上行使用 ECMP（等價(jià)路由）或者鏈路聚合連接。在此組網(wǎng)環(huán)境下，某臺(tái)IRF2設(shè)備接收的數(shù)據(jù)會(huì)優(yōu)先從本設(shè)備的出接口轉(zhuǎn)發(fā)出去，而不會(huì)通過(guò)設(shè)備間級(jí)聯(lián)端口到經(jīng)過(guò)外一臺(tái) IRF2設(shè)備的出接口轉(zhuǎn)發(fā)出去。只有在本臺(tái)設(shè)備沒(méi)有出接口的情況下，才會(huì)選擇 其他IRF2設(shè)備的出接口轉(zhuǎn)發(fā)，此時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)2臺(tái)IRF2設(shè)備之間的

29、級(jí)聯(lián)端口。這種數(shù)據(jù)流處理模式即為“本地轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先”。圖3:等價(jià)路由及鏈路聚合方式下IRF2內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)示意圖如圖4所示，如果兩條上行鏈路一條為主用一條為備用，或者兩條上行鏈路連接如有幫助，歡迎下載支持兩臺(tái)使用了類(lèi)似VRRP技術(shù)進(jìn)行熱備份的防火墻/負(fù)載均衡設(shè)備，就有可能出現(xiàn) 上行非等價(jià)路由情況，如果IRF2系統(tǒng)的上行為非等價(jià)路由或鏈路聚合的情況， 將會(huì)出現(xiàn)上下行流量路徑不一致情況：一部分流量上行時(shí)會(huì)同時(shí)經(jīng)過(guò)2臺(tái)IRF2交換機(jī)，另外一部分上行流量及所有下行流量將只經(jīng)過(guò)一臺(tái)IRF2交換機(jī)。圖4:非等價(jià)路由方式下IRF2內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)示意圖通過(guò)以上對(duì)比分析可以看出，“本地轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先”的優(yōu)點(diǎn)是：流量一般不經(jīng)過(guò)級(jí)聯(lián) 端

30、口，減少了級(jí)聯(lián)端口的數(shù)量，從而降低了設(shè)備成本；數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)最少的設(shè)備，降 低了轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，理論上一半的業(yè)務(wù)流量完全不會(huì)受到故障影 響，縮小了故障影響范圍。因此，使用IRF2技術(shù)組網(wǎng)時(shí)，我們建議：1、下行端口一般使用鏈路聚合，上行端口一般使用ECMP或者鏈路聚合進(jìn)行互聯(lián),特殊情況下也可以使用非等價(jià)路由，但是要仔細(xì)評(píng)估業(yè)務(wù)流量的走向的影響。 2、級(jí)聯(lián)端口總帶寬呈2倍的上行出口帶寬，一臺(tái)設(shè)備最少使用 2條同樣類(lèi)型的 接口與另外一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，接入層設(shè)備使用環(huán)形連接。部署實(shí)踐3:提高IRF2可靠性在選擇了合適的IRF2組網(wǎng)的方案與拓?fù)渲螅颗_(tái)IRF2系統(tǒng)內(nèi)的成員設(shè)備去 往同一目的地至少有兩條鏈路連接到其他設(shè)備上，一條鏈路中斷即可快速切換到另外一條鏈路；IRF2設(shè)備之間也互相備份，即使一臺(tái)宕機(jī)也不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成嚴(yán) 重的影響，從傳統(tǒng)意義上看網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)足夠可靠了。但是 IRF2技術(shù)提供了一個(gè)不 一樣的可靠性技術(shù)，在部署了這個(gè)技術(shù)之后才能真正打造出一個(gè)簡(jiǎn)化、高可靠的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)IRF2系統(tǒng)