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      15. 中國移動通信有限公司研究院技術經理張曉光:大規模云計算交付中的硬件管理規范化

      16. 發布時間:2020-09-20 12:09
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      18.   中國IDC圈訊,開放數據中心峰會(ODCC2020)在北京召開,峰會圍繞數據中心新基建為主題,有數據中心領域及相關行業的眾多專家與會。在9月16日智能監控與管理分論壇上,中國移動通信有限公司研究院技術經理張曉光發表了以《規模云計算交付中的硬件管理規范化》為主題的精彩演講。

          大家好!很高興來到這個論壇和大家分享,我是來自中國移動的張曉光。我演講的主題是《大規模云計算交付中的硬件管理規范化》,這個主題跟前面幾位演講嘉賓的主題有些角度上的差異。

          目前5G建設是國家在新基建方面一個重要建設主題,中國移動新的5G建設跟傳統的網絡建設有很大差異,其中一個最重要方面是當前我們是用云資源池方式來承載4G、5G網源業務,這里就存在云化轉型問題。

          具體怎么說這個問題呢?大家如果了解通信行業知道,過去在使用類似軟硬件一體化的設備,通過這種設備來承載一些功能,比如EPC、IMS功能。但是5G建設中采用云化以后,變成資源池承載的模式,這帶來了幾方面變化:第一,軟硬件形態的提供方式,從過去軟硬件一體化的方式變成了資源池+上面運行軟件的方式。第二,過去因為是軟硬件一體化,所以很多連接都相當于是內部背板和背板之間的連接,到了云化之后的網絡變成了服務器和網絡設備、虛擬機之間的網絡通信問題。另外,傳統網源內部軟件架構也發生了很大變化,它承載云資源池上各個模塊間的通信,架構發生很大變化。

          具體打開細化說下這個軟件架構,右邊是類似IT分層軟件架構,包含底下的硬件層,包含中間虛擬化平臺層,包含上面的軟件業務。在這個架構中可以看到兩個突出特點:第一個特點,它包含很多供應商,從底下硬件層涉及到很多服務器提供上、分布式存儲提供商、各類網絡設備提供商,到中間平臺層有我們的虛擬化層管理、硬件設備的管理,到上面各類通信類網源業務需要我們的編排器拉起,一個網絡建設至少10多家參加,這是一個突出特點。第二個特點,現在網絡規模非常大,對應云資源池的規模非常大,以目前建設規模來說,當前已經建設近7萬臺服務器,在大規模情況下中間一定存在大規模交互問題。如何解決大規模交互集成問題?我們給出的答案是只有通過自動化方式才能夠把以上兩個問題很好解決。

          自動化能夠給我們帶來兩方面好處:第一,關于集成效率的提升,多廠商、規模大的困境,通過自動化可以使效率得到提升,減少人工交互投入。第二,通過自動化可以實現質量提升,做到全量對設備進行配置、檢查等等功能,而且能實現公平公正的檢查。

          但是我們知道,每個公司都在提自動化的能力,自動化能力說起來容易,但實際做起來有很多問題,比如不同企業在技術積累、企業文化、企業流程這些因素都會制約自動化實施以及實施后的效果,但其中最重要的是關于標準化和規范化問題,因為只有做到標準化和規范化,才能夠為自動化提供堅實的基礎。

          在服務器方面,中國移動是比較早推動服務器管理接口標準化的單位,現在做大規模集成交互過程中面臨的架構是這樣的,通過自動化工具對各種各樣的服務器進行連接、配置和檢查,這是一個大規模情況。這其中可以看到工具和服務器交互過程需要一個標準化的問題,比如針對BMC做配置、IP、版本檢查,針對BIOS配置項做檢查、針對服務器規格做檢查,所有這一切依賴接口,但是各個廠商實現的接口五花八門。中國移動制定了Redfish接口包含七大類180多項指標,服務器自動化檢查目前依賴Redfish統一接口的要求。

          另外,大規模交付過程中現場過程中面臨的很大問題是配置很多設備,比如服務器配置、交換機配置,這個工作量在交付過程中占有相當長工期。中國移動根據自己的需求預配自己的需求,把以往設備商需要在現場配置的內容移到出廠時的預配置,這里包含兩方面內容:第一方面,服務器自動化配置,其中一個是來源于我們的一些軟件需求,比如虛擬層業務需求,這里包含了BOIS配置、VT-D配置、VT-X配置、多線程配置、啟動模式配置。第二塊是自動化相關的配置,比如PXE使能配置。還有關于交換機配置,這也是兩方面:一種是SSH配置、生成樹等基礎配置,另外一部分是比如LLDP協議使能、命令回顯要求等等。

          我們推進自動化過程中有一步一步的過程,從自動化測試演進到自動化配置過程中面臨兩個重要的問題:第一個問題,連線檢查,目前針對機房綜合布線的連線檢查是以LLDP協議為基礎進行檢查,傳統使能這個協議是通過帶內操作系統開啟協議模式,但是我們在實際過程中遇到很大挑戰,因為有些新建場景,比如機房是新建的、完全獨立的,通過技術手段給它們推送自動化安裝操作系統,然后再做LLDP協議使能是可以的。但是很多場景其實是不允許我們在上面裝操作系統,我們的挑戰是如何在沒有安裝操作系統的情況下能夠很方便的使能LLDP功能,于是我們調研了業界廠商情況,對技術進行了規范化要求:一方面要求廠商支持LLDP協議和支持有命令開關,二是支持網卡服務器廠商通過接口控制網卡LLDP協議開啟和關閉,我們把這塊內容寫到了技術規范里作為規范化的要求。

          另外一個問題是關于交換設備的配置,交換設備在數據中心集成過程中、配置過程中是非常撓頭的問題,交付的同事了解網絡配置對數據中心的建設至關重要,是配置量最大、最容易出現問題、影響面最大的,我們希望通過自動化方式把它進行配置,減少人為投入以及人為投入帶來的錯誤。這其中很重要的是我們如何通過自動化的方式、不用人工介入的方式實現,這里重要技術是要求它交換機管理口支持DHCP client功能,上線以后通過DHCP server獲取IP地址默認用戶名、密碼,做登陸和配置檢查,實現交換機的自動化配置和檢查。

          剛才說的這些內容不僅僅是在方案階段,在中國移動網絡云、建設中有了一定規模的落地。這邊是落地情況,當前基于60+資源池近7萬臺服務器進行了大規模實踐,針對1000-1500臺典型資源池完整跑一遍自動化配置和測試大約是1.5小時,對于傳統工期通過自動化方式克服了大規模等問題后,工期大幅度下降,從傳統2個月下降到當前4-15天,在當前中國移動如火如荼建設5G過程中發揮比較大的作用。

          我重點跟大家分享下關于自動化給我們實際工期帶來的效果,左圖簡單說明了這個問題,最左邊是傳統企業最常見的情況,大部分是手工、半自動的方式進行配置,企業往往會采用抽查方式對設備進行檢查,手工配置但通過自動化方式進行檢查的工期有50%工期縮短。實踐過程中是先做自動化檢查,然后做局部自動化配置,最后實現完全自動化配置。當實現完整的自動化配置和自動化流程檢查時,工期顯著從左邊柱狀圖縮短到右邊柱狀圖,符合我們論壇的主題,用軟件方式大幅度提升了硬件的交付效率問題的解決。

          我們在自動化過程中一直在不斷的演進,自動化工具在過程中勢必面臨很多問題,盡量是去軟件化的方式,軟件開發的時候采取處理邏輯和數據的分離,廠商只針對數據進行適配,代碼基本不用改變。具體來說,我們提軟件數據模板,廠商通過填寫數據模板方式完成適配工作,們提供了完備的模板包含協議、URL、請求頭、請求體、返回碼等內容,大家模板填寫之后返回給我們就完成了對接工作。交換機命令差異比較大,各個廠商主要是通過命令行方式和大家返回值做正則表達式適配,我們提供這樣一個交換機模板。實際過程中為了進一步簡化模板,我們也提供了腳本軟件,也就是說廠商在實驗室運行腳本軟件,然后把返回值給我們,針對其中返回的信息不準確的地方,再用模板的方式進行,過程中不斷優化集成的對接。

          規范化一定離不產業的共同推動,應對大規模和多廠商交付一定需要自動化,自動化一定需要從產業界共同推動,當前中國移動構建了“OPEN-AUTO”合作伙伴機會,正如前文我到的技術要求內容、要求產業界共同遵守,大家按照統一模式進行實踐、進行開發,通過產業的方式把自動化背后的標準化做得更加完善。

          最后有一點展望。中國移動無論建設網絡云還是IT云都是很大規模的,對于集成、對于測試、對于運維會有一系列要求,中國移動研究院針對此問題專門成立集成交付團隊推動工作,團隊在不斷發展壯大中,也求賢若渴,歡迎大家的加入。

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