Visão geral

Nos últimos anos, a demanda por recursos de Inteligência Artificial e Aprendizado de Máquina (IA/ML) em data centers tem aumentado. A maioria das aplicações agora utiliza aprendizado de máquina profundo com implantação em redes neurais distribuídas. Essa abordagem garante que os recursos permaneçam desbloqueados e sejam calculados em paralelo, permitindo um escalonamento perfeito para atender à crescente demanda por serviços. Em ambientes de rede de alta velocidade como esse, o DCQCN (Data Center Quantized Congestion Notification) se destaca como um algoritmo de controle de congestionamento essencial em redes RoCEv2, combinando efetivamente ECN (Explicit Congestion Notification) e PFC (Priority Flow Control) para facilitar a Ethernet sem perdas de ponta a ponta.

Há uma diferença principal entre redes de IA/ML e redes em nuvem: há mais casos de fluxo de elefantes em IA/ML. Em outras palavras, velocidades mais altas são necessárias para tolerar o pico de fluxo de dados e lidar com o crescente tráfego de computação distribuída. Diante desses desafios, é preciso encontrar uma maneira de ajustar a rede sem perdas e de baixa latência em um ambiente de alta velocidade. Esse desafio pode ser abordado de duas perspectivas: uma visão de nó de computação e uma visão de rede de comunicação.

Visão geral

O Enterprise SONiC da Broadcom® é um sistema operacional de rede de código aberto baseado em Linux que roda em plataformas baseadas em silício comercial. O projeto de código aberto SONiC está disponível no GitHub (https://github.com/Azure/SONiC/wiki).

O Enterprise SONiC está em produção atualmente em diversas empresas de escala web para implantações de malha de Data Center e conta com uma comunidade de desenvolvedores e um ecossistema de fornecedores prósperos. A arquitetura subjacente do SONiC está descrita no GitHub (https://github.com/Azure/SONiC/wiki/Architecture). O Enterprise SONiC é uma oferta comercial baseada no SONiC de código aberto, com enriquecimento e reforço de recursos, voltada para implantações de Data Center leaf, spine e super-spine. O Enterprise SONiC oferece suporte a plataformas ODM e OEM baseadas na família de silício StrataXGS® da Broadcom.

O Enterprise SONiC oferece benefícios como desempenho em nuvem, simplicidade baseada na arquitetura IP-Clos líder do setor e baseada em padrões de Merchant-Silicon. Ele também oferece agilidade impulsionada por uma Estrutura de Gerenciamento Unificada com APIs programáticas e uma arquitetura extensível baseada em contêineres. Sua base de código aberto e ecossistema padronizado proporcionam fortes benefícios econômicos para uma solução de estrutura de data center.

Casos de uso do cliente

Caso de uso de sobreposição CLOS do Data Center L3 (com VXLAN e BGP-EVPN) A partir da versão 3.4.0, o Enterprise SONiC também pode ser implantado em empresas ou provedores de serviços para cargas de trabalho selecionadas, como Hadoop, que exigem uma sobreposição para dar suporte a multilocação.

O uso de uma arquitetura de sobreposição no data center permite que os usuários finais (administradores de rede) posicionem endpoints (servidores ou máquinas virtuais) em qualquer lugar da rede e permaneçam conectados à mesma rede lógica de Camada 2, permitindo que a topologia virtual seja desacoplada da topologia física. Esse desacoplamento permite que a rede do data center seja provisionada programaticamente por locatário.

A rede sobreposta geralmente suporta transporte de Camada 2 e Camada 3 entre servidores ou VMs. Ela também suporta uma escala muito maior. As redes sobrepostas SONiC utilizam um protocolo de plano de controle (BGP-EVPN) para facilitar o aprendizado e o compartilhamento de informações de endpoint, e utilizam o protocolo de tunelamento VXLAN para criar o plano de dados para a camada sobreposta.

Gigabit Ethernet – Mídia Ethernet consistindo de padrões 802.3 com várias velocidades, incluindo 1 GbE, 10 GbE, 25 GbE, 40 GbE, 100 GbE, 200 GE, 400 GbE, etc. O padrão abrange uma variedade de padrões e protocolos para fios de cobre trançados, fibras ópticas, negociação automática de velocidade de link, controle de fluxo full duplex baseado em link, agregação de link, power over Ethernet, controle por fluxo, seleção de transmissão aprimorada para atribuição de largura de banda com base em prioridades, protocolo de troca de recursos de ponte de data center, etc. O assunto é vasto, e o autor assume um entendimento básico e razoável do tópico.

Comutação L2 – Quando quadros de dados Ethernet, Token-Ring ou Fibre Channel são comutados com base em um quadro de protocolo baseado em mídia que transporta endereços de destino e origem. As redes L2 consistem em pontes ou switches L2, que comutam quadros L2 com base no endereço de destino e usam árvore de abrangência para evitar tempestades de tráfego. Podem ser LANs físicas ou LANs virtuais (VLANs), que seguem o padrão 802.1Q. Os quadros L2 podem ser baseados em tráfego unicast, multicast ou broadcast.

Árvore de abrangência – Desenvolvido para evitar loops e ataques de quadros L2. O Protocolo Spanning-Tree e suas variações são executados para estabelecer uma Spanning Tree.