vk_logo twitter_logo facebook_logo youtube_logo telegram_logo telegram_logo

СКАТ DPI переходит на порты 25,40 и 100 Гбит/с

Дата публикации: 01.04.2020
Количество просмотров: 3365
Автор:

Мы знаем, что среди наших читателей множество клиентов, кто использует решение СКАТ DPI. Большинство крупных операторов давно задаётся вопросом о поддержке интерфейсов выше 10Гбит/с. Постоянное объединение портов в группы, организация кабельного хозяйства, выделение портов на коммутаторах - это те  проблемы от которых также хотелось бы избавиться.

"Наш Road Map является очень гибким и в первую очередь реагирует на потребности клиентов, поэтому поддержка новых карт откладывалась в пользу развития функциональности. Наконец, после значительных работ по совершенствованию BRAS и поддержки IPv6, мы занялись развитием вертикального масштабирования включая работу со скоростными интерфейсами", - комментирует технический директор  VAS Experts Дмитрий Молдаванов.

Ниже, мы рассмотрим основные факторы, которые помогли разработчикам добиться конечного результата, а также технологии, применяемые в работе. 

Новости процессорного рынка

В основе работы платформы СКАТ DPI лежат сложные вычисления, что требует бесспорно больших вычислительных мощностей. На сегодняшний день используются процессоры Intel архитектуры х86. Также, готовы к работе процессоры AMD второго поколения, для массовой обработки данных. 

Изначально VAS Experts сделали ставку на то, что производительность CPU будет расти и становится доступнее, поэтому при разработке в архитектуру был заложен принцип вертикального масштабирования - увеличения производительности на одно устройство путем наращивания CPU cores, RAM, NIC. 

В первом квартале 2020 года произошло то, чего мы так все ждали - компания Intel анонсировала значительное расширение линейки процессоров Xeon Scalable второго поколения. В первую очередь, речь идет о Xeon Gold, Silver и Bronze: их производительность заметно увеличилась, а цена - сильно снизилась. Общие данные можно увидеть в таблице. 

В первом квартале 2020 года компания Intel анонсировала значительное расширение линейки процессоров Xeon Scalable второго поколения

В свою очередь, извечный противник Intel, компания AMD выпустила свою линейку процессоров второго поколения по привлекательным ценам.

Компания AMD выпустила свою линейку процессоров второго поколения по привлекательным ценам

Благодаря подобным противостояниям, компании-разработчики софта могут использовать в своих решениях возможности вертикального масштабирования при росте производительности оборудования. 

В конечном итоге ценовая война позволила снизить стоимость топовых платформ на 40%, и сегодня мы можем использовать не только Intel, но и AMD - более оптимальный по соотношению цена/количество ядер.

Принципы взаимодействия DPI с процессорными ресурсами

Напомним следующие моменты:

  • система DPI чувствительна к частоте ядер ( минимальное пороговое значение  2,5 ГГц), 
  • система может задействовать только физические ядра (Hyper Threading нужно отключать),
  • для оптимальной работы системы используется мульти-кластер - дробление системы на кластера с целью распределения нагрузки по ядрам и роста производительности на процессор.


Наглядно это выглядит так:

Для оптимальной работы системы используется мульти-кластер - дробление системы на кластера с целью распределения нагрузки по ядрам и роста производительности на процессор

Пример из практики по загрузке процессора Intel Xeon Gold 6126 (2,60ГГц, 12 ядер) из первого поколения Scalable.

Активированные опции: 

  • Полисинг общего канала и ограничение скорости на абонента по классам.
  • Снятие статистики на СОРМ-3.

Для общей информации: производитель рекомендует использовать данный процессор на производительности до 20 Гбит/с в одну сторону. 

В нашем случае, это решения СКАТ-40. Несмотря на эти ограничения, оператор подал нагрузку на уровне 30 Гбит/с, чтобы проверить возможности системы. При этом, система мониторинга показала загрузку CPU всего лишь на уровне 60%. 

Давайте перейдем к конкретным конфигурациям платформ и посмотрим какой конфиг рекомендуют разработчики. 

Пиковый исходящий, Гбит/с Пиковый входящий, Гбит/с Версия СКАТ DPI CPU cores RAM, ГБ
до 3 до 3 6 4 16
до 5 до 5 10 6 32
до 10 до 10 20 6 48
до 20 до 20 40 12 64
до 30 до 30 60 18 96
до 40 до 40 80 22 128
до 50 до 50 100 28 160
до 60 до 60 120 32 192
до 100 до 100 200 64 256


Из линеек берем более дорогие процессоры, исходя из требований по базовой частоте (смотреть на Turbo Boost не стоит, т.к. не все ядра можно разогнать до данных значений). Выбираем Intel Xeon Gold 6258R вместо Intel Xeon Gold 6238R, хотя цена очень соблазнительная. 

CPU Пропускная способность, Гбит/с Конфигурация платформы Типы интерфейсов Цена платформы (зависит от типа интерфейсов и наличия bypass)
Intel 100 Supermicro SYS-5019P-WTR (Gold 6258R, 192GB RAM, 2x480GB SSD) 2.5G/5G/10G/25G/50G/40G/100G на чипсетах Intel XXV710, XL710, E810, FM10000   Полный перечень здесь от 8000$
AMD 100 Supermicro AS-1014S-WTRT (AMD EPYC 7542 , 192GB RAM, 2x480GB SSD) от 8000$
AMD 200 Supermicro AS-1014S-WTRT (AMD EPYC 7742 , 256GB RAM, 2x480GB SSD) от 15000$

Реализация СКАТ-100 на Intel второго поколения и AMD, сравнима по цене, но реализация СКАТ-200 возможна только на AMD, притом, что цена меньше, чем простое удвоение. 

Вы спросите, а почему не рассматривается линейка Intel Platinum? 

  1. Intel Platinum дороже чем AMD. 
  2. Процессор Intel® Xeon® Platinum 9282 по факту состоит из двух CPU по 28 ядер с использованием NUMA. Данная конфигурация не поддерживается для работы DPI. 

Поддержка новых чипов сетевых карт сопровождается переходом к технологии DPDK и ОС Centos 8 в роли Control Plane. 

Уже доступна бета версия 9.0 СКАТ DPI, релиз запланирован на 2 квартал 2020 года.

Следите за новостям VAS Experts, в рассылках НАГ. Как только компания VAS Experts будет готова, мы позовем вас на более детальный вебинар,  посвященный данному вопросу.

Data Plane и сетевые карты

Ранее разработчики использовали в качестве Data Plane библиотеки прямого доступа к сетевому адаптеру от компании NTOP, что было обусловлено стабильной работой на момент запуска продукта (2013 год) и независимостью от платформы. Но время не стоит на месте и Open Source продукты доказывают свое качество. Поэтому был сделан выбор в пользу DPDK.

В чем преимущества данной технологии:

  1. Нет лицензирования, соответственно, снижается стоимость платформы.
  2. Поддержка множества сетевых чипсетов
  3. Открытость кода - можно править ошибки, что VAS Experts и практикует :)
  4. Открытое Community - легче разобраться с проблемами.
  5. Гибкая конфигурация - на практике дает большую производительность.
  6. Поддержка виртуальных интерфейсов - работа на гипервизоре в облачной инфраструктуре.


DPDK сделал СКАТ DPI еще более доступным и снизил требования к оборудованию. Напомним, что большая часть клиентов использует собственное оборудование для установки ПО. Масштабирование железа проходит также силами оператора с участием технической поддержки разработчика.

Решения для систем больше 1 Тбит\с

Как было отмечено выше, разработаны устройства для скоростей до 200Гбит/с. Что же делать, если этого недостаточно? Ждать более производительных решений от AMD или Intel, использовать современные методы ускорения серверных вычислений, такие как FPGA или GPU? Это все требует длительной разработки программного кода, оптимизации решения, а также непонятно, когда наши процессорные мощности достигнут таких возможностей, чтобы обрабатывать подобные вычисления. 

В нашем случае все гораздо проще: задача решается путем установки специального устройства - балансировщика, который при необходимости подключается через внешний bypass-модуль. Балансировщик выделяет пользовательские сессии и направляет симметричный трафик на DPI-модуль.

Балансировщик выделяет пользовательские сессии и направляет симметричный трафик на DPI модуль

Конфигурация Load Balancer может включать 10G/25G/100G-порты, что в пределе дает возможность обработать с помощью двух 64-портовых свичей, ориентировочной стоимостью 10 тыс. у.е. каждый, 32х100G каналов. Общая пропускная способность комплекса составит 6,4 Тбит/c общего трафика или 3,2 Тбит/c full duplex. Этого достаточно для большинства клиентов.

Итог 

Таким образом, уже сегодня можно готовиться к внедрению технологии DPI на высоких скоростях и с доступным бюджетом.

От редакции: если у вас есть чем поделиться с коллегами по отрасли, приглашаем к сотрудничеству
Ссылка на материал, для размещения на сторонних ресурсах
/articles/article/106618/skat-dpi-perehodit-na-portyi-25-40-i-100-gbit-s.html

Обсудить на форуме

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Зарегистрироваться