5G, IoT y big data están impulsando la necesidad de más centros de datos distribuidos y computación de borde de alto rendimiento. Hoy en día, el tráfico de red continúa creciendo más rápido que el cómputo, y gran parte de ese crecimiento proviene de las comunicaciones de computadora a computadora que admiten aplicaciones de misión crítica. Los operadores de la nube y del centro de datos están bajo presión para garantizar que sus redes entreguen de manera eficiente un alto rendimiento y evitar cuellos de botella para ofrecer un rendimiento óptimo de la aplicación. Superar este desafío hace que las redes sean la pieza más crítica para mejorar el rendimiento de las aplicaciones.
Cuando se trata de virtualización, a veces se percibe que las redes van a la zaga de los otros aspectos que comprenden la nube, como el cómputo y el almacenamiento. La adopción de SDN ha traído muchos beneficios a los entornos de centros de datos, ya que permiten que la red coincida con la flexibilidad y la agilidad de la nube. Sin embargo, la virtualización de la red se ha sumado a la proliferación ya acelerada de máquinas virtuales (VM), creando aún más código, archivo e hinchazón del servidor, y aumentando la latencia general del sistema.
Anteriormente, las funciones de red basadas en hardware, como enrutamiento, conmutación, puertas de enlace, firewall / seguridad, equilibrio de carga y otras, se han convertido en funciones de red virtualizadas (VNF) que se ejecutan en máquinas virtuales. Con las máquinas virtuales que ahora manejan una variedad de funciones de red, no solo ha aumentado la hinchazón del servidor, consumiendo los valiosos recursos de cómputo y almacenamiento del centro de datos, sino que puede introducir latencia de red adicional al crear rutas tortuosas a través de las arquitecturas del centro de datos. Los paquetes ahora viajan a través de numerosas máquinas virtuales que pueden estar alojadas en un hardware diferente y la ruta del plano de datos a menudo se ve "tromboning" de ida y vuelta a través de estos. Además de la ruta de red serpentina, cada VM tiene su propia implementación de plano de datos, a veces redundante, para propagar este viaje de paquetes serpenteantes.
Racionalizando el plano de datos
La descarga de funciones del plano de datos de numerosas máquinas virtuales y su colapso en un plano de datos optimizado puede reducir drásticamente la latencia de la red, aumentar el rendimiento y liberar recursos valiosos de la CPU para aumentar el rendimiento general del sistema y la aplicación de los centros de datos. Por ejemplo, la descarga de las funciones del conmutador virtual proporciona una aceleración significativa del plano de datos. En términos generales, cuantas más funciones se puedan contraer o integrar en la estructura del plano de datos, más eficiente será el desempeño de la red y las aplicaciones en general. Las características descargables incluyen, entre otras, vRouter, vGateway y equilibrio de carga virtual, así como seguridad / firewall y otras funciones de red.
Para aquellos entornos que lo admiten, las funciones de red (CNF) nativas de la nube o de contenedores ofrecen mayores eficiencias. La cantidad de código y recursos necesarios para admitir una VM suele ser mucho mayor que un contenedor. Además de habilitar los microservicios, los CNF ofrecen un nivel de agilidad y portabilidad que los VNF basados en VM no pueden igualar.
Descarga de CPU y almacenamiento de red
Si bien la racionalización del plano de datos se puede realizar mediante software en entornos de red de centros de datos basados en VM existentes, la descarga de las CPU y el almacenamiento se puede optimizar aún más con algunos cambios adicionales en el hardware. Los conmutadores programables SmartNIC, FPGA y P4 se pueden usar para descargar los ciclos de CPU relacionados con la red y la codificación del plano de datos y las funciones de los servidores y sistemas de almacenamiento. Los FPGA y los conmutadores programables P4 de código abierto ofrecen la ventaja adicional de la capacidad de programación y proporcionan una potencia de cálculo significativamente mayor para las funciones de red.
La capacidad de programación proporciona la flexibilidad para entregar aplicaciones de red personalizadas para casos de uso específicos y garantiza la inversión en la red, lo que permite que se programe de manera flexible para satisfacer necesidades imprevistas y nuevas aplicaciones. También prolonga la vida útil del hardware de red, ya que se puede actualizar para admitir protocolos y funciones más recientes. Aprovechar el software de código abierto y la capacidad de programación permite desarrollar nuevas funciones de red al ritmo acelerado de los ciclos de desarrollo de software, sin tener que esperar las actualizaciones de hardware de silicio de muchos años para ofrecer nuevas funciones.
La capacidad de programación y los servidores de descarga permiten beneficios adicionales, como la capacidad de admitir el aprendizaje automático que puede conducir a la automatización de la red y, en última instancia, a las capacidades de red basadas en IA. Estos pueden incluir redes de aprovisionamiento sin contacto, autoconfiguración, autocuración y autocorrección, autocontrol y optimización automática. La combinación de software de código abierto con el uso de hardware de caja blanca de red abierta reduce CapEx, mientras que la automatización reduce OpEx para los operadores de centros de datos. La programabilidad del hardware de red también permite una comunidad sólida de proveedores de soluciones, lo que permite a los operadores de centros de datos evitar silos de soluciones patentadas bloqueadas.
Renacimiento del centro de datos
El otoño pasado, IBM consolidó la legitimidad de la nube híbrida y el modelo comercial comercial de código abierto cuando anunció un acuerdo de 34 mil millones de dólares para adquirir Red Hat. El presidente ejecutivo de IBM, Ginni Rometty, proclamó: "IBM se convertirá en el proveedor de nube híbrida número 1 del mundo, ofreciendo a las compañías la única solución de nube abierta que desbloqueará el valor total de la nube para sus negocios".
La nube híbrida está aquí para quedarse porque las empresas tienen diferentes necesidades tecnológicas para diferentes aplicaciones, ya sea que se atiendan mejor en las instalaciones, en centros de datos o en entornos de nube pública.
La virtualización de la red ha tardado aproximadamente el mismo tiempo en lograr la realización que la conversión original de los centros de datos en entornos de nube virtualizados, un poco más de una década. Debido a que SDN y NFV tenían la ventaja de poder seguir el modelo de código abierto establecido por el proyecto Linux, la red ha podido ponerse al día con el veloz tren tecnológico que es la nube.
Hoy en día, la creación de redes no solo ha alcanzado la nube, sino que también con capacidades de programación, automatización, ML e Inteligencia Artificial, tiene la capacidad de agregar valor a la pila. ¿Necesita una red de centro de datos completamente aislada para probar un nuevo juego o aplicación? Las nuevas capacidades de corte de red pueden encargarse de eso. ¿Acabas de agregar unos cientos o miles de contenedores a tu entorno? La autoconfiguración y el aprovisionamiento pueden manejar eso automáticamente.
SDN ahora es capaz de soportar completamente todas las necesidades del centro de datos definido por software. Años de trabajo de grupos y proyectos de código abierto finalmente culminan en soluciones automatizadas de baja latencia y bajo costo que funcionan en múltiples entornos. Estos han habilitado capacidades que solían estar disponibles solo para hiperescaladores (AWS, Azure, GCP, etc.) que tienen vastos recursos y equipos de ingeniería.
El código abierto democratizó el centro de datos definido por software para el resto de nosotros, y la racionalización de la ruta de datos puede ofrecer mejoras de orden de magnitud en la eficiencia general de la red. La pregunta ya no es si su red puede entregar de manera rápida y flexible el rendimiento requerido para el rendimiento de la aplicación de misión crítica, sino cómo se beneficia su plan de negocios.
Por Suresh Krishnan, Director de Tecnología de Kaloom, Inc