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美團高級工程師張璋:解析數據中心演進影響 光模塊獨立運維日益重要

摘要:隨著數據中心網絡架構和光模塊正在向400G架構演進,光模塊立運維的重要性日益提高。美團數據中心注重AIOPS和光模塊運維,利用機器學習分析告警閾值,對網絡、設備、光模塊、光傳輸等更多精細特征指標異常發現及在線趨勢預測,并做數據故障分析,結合業內數據、大數據分析及專家經驗和知識圖譜,分析光模塊異常趨勢。

  ICC訊(編輯:Aiur) 近年來,全球互聯網流量持續劇增,推動數據中心規模數量的增長,同時面對網絡海量的數據傳輸,數據中心網絡架構演進和容量升級勢在必行。為了獲得更好的成本效益,數據中心運營商還需要在運維機制方面進行大量的研究分析,不斷探索一個合適的性能、穩定性和成本方案,光通信器件獨立運維管理的重要性與日俱增。

  5月29日,訊石信息咨詢舉辦的線上研討會—“探討后疫情時代新基建下的光通信發展機遇”,美團點評高級網絡工程師,數據中心專家張璋發表《數據中心演進發展對光通信器件模塊的影響》線上報告,介紹了網絡演進對光模塊的影響,以及站在大型數據中心的角度看待光模塊運維管理。

  網絡演進對光模塊的影響

  張璋介紹,諸如AI、AR/VR和物聯網等新興應用的出現,讓互聯網數據流量呈現出爆發式增長,數據中心網絡架構和容量等也面臨更苛刻的挑戰。業界正將多平面CLOS網絡架構逐步發展為數據中心網絡的架構主流,傳統10G網絡也正向25G網絡演進。美團數據中心網絡架構演進總體為四代,即MT-NET 1.0-4.0。2018年以前是MT-NET 1.0和2.0網絡架構,其接入形式為銅纜,互聯帶寬為10G-40G,服務器接入帶寬為1G或10G。2018-2020年,美團采用第三代的MT-NET 3.0,接入形式換成AOC,互聯帶寬達到100G,服務器接入帶寬為25G。

  眾所周知,數據中心網絡演進周期比電信和接入領域更短,美團數據中心也正向第四代(MT-NET 4.0),其接入形式將是AOC和DAC混用,DAC的占比會更大,互聯帶寬面向400G,服務器接入帶寬將選擇100G/200G。張璋認為,隨著網絡架構升級,傳統框式交換機正逐步被盒式交換機替代,在同一數據中心內部場景中,多平面CLOS架構(131072只光模塊)相比10G網絡(2016只光模塊),光模塊數量增長了65倍。

  成本敏感的數據中心面對龐大的模塊數量時必須使成本進一步降低,交換機和光模塊逐步解耦將是趨勢,讓模塊廠商直接向數據中心客戶出貨。當然,這種做法會提高數據中心運維難度,以常用的100G SR4/CWDM4和LR4為例,當故障發生時,網絡廠商和模塊廠商會存在問題界定不清的現象,如果缺少有效的統一管理模式,模塊批次問題將難以發現。因此,多類型多廠商模塊管理將是數據中心演進過程的重點課題。

  大型數據中心的光模塊管理

  隨著400G/800G樣品出現或逐步出貨,預計到2021年,400G網絡架構將逐步商用,光模塊市場規模也將在2023年達到120億美元以上,新類型光模塊的在密度、功耗、性能和穩定上面臨更高要求,未來光模塊將是運維管理中的重要一環。那美團光模塊運維管理是怎么做?據張璋介紹,美團中心自主研發一套光模塊生命周期管理,分為六大部分,即光模塊POC、灰度測試、線上信息采集、異常光模塊預測、自愈系統和數據運營。

  一、光模塊POC,其分為四個階段,第一階段要建立POC協同群,滿足快速溝通應答,廠商準備產品組建,配合后續測試第二階段以廠商環境測試為主,涉及溫巡、壓測等環節;第三階段要做整體工作分析總結,輸出測試結果;第四階段是美團自測,在自有測試環境中現場比對,并據實統計。

  二、灰度測試,指將光模塊放在一個測試POD內,待測模塊不超過總量的八分之一,測試模塊類型字段、序列號、生產日期、診斷日期、廠商字段、編碼字段以及光纖類型字段,還有Telemtry測試,包括溫度、電流、電壓、收光功率和發光功率。

  三、線上信息采集,從設備層下沉至光模塊,利用SSH和Telemtry將光模塊基本信息采集至數據庫。由于模塊標準眾多,以及解耦帶來的光模塊獨立運維,光模塊單獨信息采集尤為重要。

  四、光模塊監控,美團從單點監控轉變為一組收發(本端和對端)觀察,美團為每臺交換機構建“端口鄰居”數據庫,查看本端光模塊收發信息時,可以同步展示對端光模塊信息。

  五、光模塊異常預測與自愈,美團光模塊故障場景歸納為三種:端口閃斷,秒級恢復;端口反復抖動;端口異常down。端口反復抖動是常規監控手段難以發現,美團專門為其探索一種光模塊預測方式,通過對交換機日志和光模塊數據進行分析,預判哪些端口模塊會出現異常,從而防患于未然。

  張璋進一步介紹,IEEE802.3ba-2010中制定了100G以太網物理層接口規范,并定義了本端故障/遠端故障(Local Fault/Remote Fault,簡稱LF/RF)。當RS層發出LF/RF告警時,對應的物理層將會出現異常,交換機可以上報相應log日志,相應的光模塊就有可能處于亞健康狀態,所以交換機上報的LF/RF日志可以作為光模塊異常信號。

  六、光模塊故障數據分析,自愈系統與預測系統結合,可以在第一時間自動切掉流量,極大降低端口持續故障影響業務的可能性。對故障模塊原因和故障模塊類型進行分析,可以發現發光器異常占了70%,CMDM4類型模塊占比最大超過了50%,所以需要在下一個POC階段對CWDM4模塊的發光器件進行重點測試。通過對100G光模塊的故障管理,我們可以發現發光器件屬于易損部件,在后續400G迭代中需要重點關注。

  張璋最后表示,隨著數據中心網絡架構和光模塊正在向400G架構演進,美團數據中心后續將注重AIOPS和光模塊運維,利用機器學習分析告警閾值,對網絡、設備、光模塊、光傳輸等更多精細特征指標異常發現及在線趨勢預測,并做數據故障分析,結合業內數據、大數據分析及專家經驗和知識圖譜,分析光模塊異常趨勢。

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