Phần này nói về việc sử dụng nhiều trung tâm dữ liệu (data center) cho các ứng dụng và dịch vụ dựa trên IP. Anycast Network là một kiến trúc mạng được sử dụng trong hệ thống internet để cải thiện hiệu suất và sự tin cậy của dịch vụ.
Trong kiến trúc này, cùng một địa chỉ IP được sử dụng bởi nhiều máy chủ đặt tại các vị trí địa lý khác nhau trên toàn thế giới. Khi một yêu cầu được gửi đến địa chỉ IP này, hệ thống Anycast sẽ định tuyến yêu cầu đến máy chủ Anycast gần nhất dựa trên thông tin về địa chỉ IP và độ trễ mạng.
Việc sử dụng nhiều trung tâm dữ liệu quan trọng cho các ứng dụng IP.
- Khi dữ liệu và ứng dụng của bạn chỉ được lưu trữ tại một vị trí duy nhất trong một trung tâm dữ liệu, có thể xảy ra vấn đề về thiết bị, điện, mạng hoặc các lỗi về vật lý khác. Điều này có thể dẫn đến sự cố hoặc gián đoạn dịch vụ.
- Hôm nay, dữ liệu IP của chúng ta cần phải gần với người dùng và các nhà quản trị hệ thống mạng cần có khả năng điều chỉnh mạng của họ để phục vụ người dùng. Họ cũng cần thực hiện bảo trì mạng mà không gây ra thời gian chết (downtime).
- Do đó, việc sử dụng nhiều trung tâm dữ liệu (data center) là quan trọng đối với mọi ứng dụng sử dụng IP một cách nghiêm túc.
Có nhiều cách gọi khác nhau nhưng mục tiêu là giống nhau.
- Một số người gọi nó là “BGP anycast,” một số người khác gọi là “dual datacenter IP setup,” và còn có người gọi là “twin datacenter colocation housing.” Những tên gọi khác nhau nhưng mục tiêu của chúng đều giống nhau.
- Mục tiêu đó là sử dụng cùng một dãy địa chỉ IP tại cùng một thời điểm tại nhiều trung tâm dữ liệu khác nhau.
- Đối với mục tiêu tài chính, hầu hết mọi người sử dụng cùng một công ty trung tâm dữ liệu cho hệ thống mạng kép của họ. Những người khác lại sử dụng nhiều trung tâm dữ liệu trên toàn cầu.
- Trong trường hợp một vị trí vật lý gặp sự cố, hệ thống định tuyến BGP sẽ tự động chuyển hướng người dùng trong vòng vài mili giây đến trung tâm dữ liệu gần nhất tiếp theo. Không quan trọng người dùng của bạn ở nơi nào trên thế giới, yêu cầu của họ sẽ tiếp tục truy cập vào địa chỉ IP của bạn một cách bình thường.
Định nghĩa về định tuyến BGP anycast.
Trước hết, cần giải thích từ “anycast” vì nó thường được sử dụng sai trong nhiều trường hợp. Tại Serverius, chúng ta định nghĩa anycast là một tập hợp các dịch vụ IP đang sử dụng cùng một địa chỉ IP công cộng trên internet để cung cấp nội dung của họ đến người dùng gần nhất thông qua các mạng BGP khác nhau. Dữ liệu từ người dùng sẽ được định tuyến đến mạng IP BGP gần nhất. Điều này giúp giảm độ trễ, cải thiện thời gian tải, giảm chi phí băng thông, tăng tính sẵn sàng và khả năng mở rộng. Quan trọng là “gần nhất topographically” không nhất thiết có nghĩa là “gần địa lý,” mặc dù đây thường là trường hợp.
Anycast liên quan đến giao thức BGP, đảm bảo rằng tất cả các router lân cận đều biết về các mạng có thể đạt được thông qua router đó và khoảng cách topographically đến các mạng đó. Dãy địa chỉ IP được quảng cáo bởi BGP trên nhiều router sử dụng nhiều nhà vận chuyển tại nhiều vị trí trung tâm dữ liệu vật lý khác nhau. Khi lan truyền trên Internet, các router sẽ biết được địa chỉ IP được quảng cáo nào là đường đi topographically ngắn nhất đến địa chỉ IP đó.
Với định tuyến Anycast, không ai biết trước máy chủ nào sẽ nhận yêu cầu đến. Trong trường hợp này, tất cả các thiết bị chia sẻ cùng một địa chỉ IP nên có nội dung giống nhau hoặc tương tự và sẵn sàng để trả lời tất cả các yêu cầu. Do đó, với định tuyến anycast, người dùng cần chú ý đồng bộ hóa dữ liệu giữa các thiết bị. Serverius cung cấp cho khách hàng kênh L2 trong suốt giữa các vị trí trung tâm dữ liệu của chúng tôi, giúp đồng bộ hóa dữ liệu dễ dàng và nhanh chóng.
Tính toán chi phí.
Giống như nhiều điều khác trong cuộc sống, “ít rủi ro thì bạn sẽ phải trả nhiều tiền hơn”. Khi người ta muốn bắt đầu sử dụng một cài đặt mạng IP đa-trung tâm dữ liệu, họ muốn lựa chọn cài đặt tốt nhất có thể. Tất nhiên, điều này hợp lý, nhưng trong thực tế, tôi thấy nhiều người không thể đối phó với cài đặt tốt nhất vì tổng chi phí của các router, các dãy địa chỉ IP, các đường nối, các tủ colocation, cáp quang giữa các tủ trung tâm dữ liệu, thời gian và kiến thức để quản lý đơn giản là quá nhiều.
Để hiểu cơ bản, đôi khi hơi khó, đặc biệt là bổ sung vào hệ thống mạng hiện có của họ. Điều này phức tạp nhưng với những tùy chọn kỹ thuật mới giúp người dùng có ngân sách nhỏ tài chính của chúng tôi có cách thay thế anycast chấp nhận được. Do đó, các cài đặt mạng IP kép này không chỉ là đồ chơi của các doanh nghiệp lớn nữa. 🙂
Nguyên tắc của một cài đặt mạng trung tâm dữ liệu kép luôn là “càng cao chi phí, càng tốt giải pháp”. Và ngược lại. Đó là lý do tại sao bước đầu tiên mà mọi người phải làm là thực hiện tính toán rủi ro tài chính để xem chi phí có đủ để bao phủ các chi phí sau:
- Tổng thiệt hại tài chính trong trường hợp gián đoạn.
- Lợi nhuận của bạn để cung cấp độ trễ thấp hơn.
- Chúng ta cần phải điều chỉnh mạng để phục vụ người dùng của chúng tôi chi tiết.
- Dịch vụ IP của chúng tôi có khả năng chia sẻ cùng một nội dung tại nhiều địa điểm.
- Chứng chỉ của bạn yêu cầu lưu trữ dữ liệu vật lý tách biệt tại nhiều địa điểm.
- Giá trị của sự giảm rủi ro gián đoạn.
- Giá trị của việc thực hiện bảo trì phần cứng mà không gây gián đoạn.
- Khách hàng của tôi có yêu cầu về điều này (trực tiếp).
- Thứ hai, còn có các lý lẽ không quan trọng hơn nhưng có thể quan trọng:
- Cài đặt mạng trung tâm dữ liệu kép có cung cấp giá trị cho dịch vụ của bạn (để cạnh tranh).
- Các kỹ thuật viên của bạn có muốn có cơ sở hạ tầng anycast.
- Bạn có thể đạt được tính an toàn IP tốt hơn (bảo vệ DDoS, tường lửa).
- Nó có làm cho tính sẵn sàng cao của tôi đơn giản hơn hay phức tạp hơn?
Kết quả sẽ cho bạn biết liệu điều này là “đáng có” hay là “cần thiết phải có”. Nếu câu trả lời là (gần như) “có,” bộ phận NOC của Serverius có thể hỗ trợ thiết lập mạng có khả năng sẵn sàng cao tại cả hai trung tâm dữ liệu SDC1 và SDC2 của chúng tôi và thậm chí ở các vị trí khác. Nguyên tắc “bắt đầu nhỏ, mở rộng sau khi bạn cần” được sử dụng để đưa ra lời khuyên trung thực và giá cả phải chăng.
Ưu điểm chính của Anycast Network bao gồm.
Anycast Network thường được sử dụng trong các dự án có yêu cầu sự phân phối địa lý rộng và yêu cầu sự tin cậy cao như DNS (Domain Name System) và Content Delivery Networks (CDN).
- Cải thiện hiệu suất: Người dùng gần máy chủ Anycast sẽ trải nghiệm thời gian đáp ứng nhanh hơn vì dữ liệu không cần đi qua mạng xa. Điều này cải thiện tốc độ truy cập và tải dự án trên internet.
- Tăng sự tin cậy: Với nhiều máy chủ Anycast được triển khai trên toàn cầu, nếu một máy chủ gặp sự cố, các yêu cầu có thể tự động định tuyến đến máy chủ Anycast khác mà không làm gián đoạn dịch vụ.
- Điều phối tải: Anycast Network có thể sử dụng để phân phối tải trên nhiều máy chủ Anycast. Khi lưu lượng truy cập tăng cao, hệ thống có thể tự động điều phối yêu cầu đến các máy chủ khác nhau để giảm áp lực trên một máy chủ cụ thể.
- Bảo mật: Kiến trúc Anycast có thể cải thiện bảo mật bằng cách che giấu vị trí thực sự của máy chủ và ngăn chặn các tấn công từ việc tiết lộ thông tin về vị trí cụ thể của máy chủ.
Điều kiện quan trọng để triển khai Anycast Network.
Để triển khai thành công một hệ thống Anycast Network, cần xem xét nhiều yếu tố và điều kiện. Dưới đây là một số điều kiện quan trọng:
- Điểm địa lý phù hợp: Các máy chủ Anycast cần được đặt tại các điểm địa lý chiến lược trên toàn cầu để đảm bảo rằng dữ liệu có thể truy cập nhanh chóng từ bất kỳ nơi nào trên thế giới. Việc lựa chọn vị trí này phải dựa trên phân tích về lưu lượng mạng và địa chỉ IP cụ thể mà bạn muốn triển khai Anycast.
- Mạng ổn định: Mạng cần phải ổn định và có băng thông đủ lớn để xử lý lưu lượng truy cập đến từ nhiều nguồn khác nhau. Điều này đảm bảo rằng máy chủ Anycast có thể đáp ứng các yêu cầu một cách hiệu quả.
- Protocols và Phần mềm hỗ trợ: Hệ thống Anycast cần hỗ trợ các giao thức mạng cơ bản như BGP (Border Gateway Protocol) để thực hiện định tuyến đến máy chủ Anycast. Ngoài ra, phần mềm hệ điều hành và ứng dụng chạy trên máy chủ Anycast cần được cấu hình đúng để hoạt động với kiến trúc này.
- Bảo mật: Cần áp dụng các biện pháp bảo mật mạng để đảm bảo tính riêng tư và bảo mật của thông tin truyền qua hệ thống Anycast.
- Kiểm soát lưu lượng: Hệ thống Anycast cần có khả năng kiểm soát và quản lý lưu lượng truy cập đến các máy chủ Anycast để tránh quá tải và đảm bảo chất lượng dịch vụ.
- Sự cân nhắc về hiệu suất: Yêu cầu về hiệu suất của hệ thống Anycast cần được xác định một cách rõ ràng và máy chủ cần được cấu hình và cải tiến tương ứng.
- Kiến thức và kỹ năng kỹ thuật: Những người quản lý và vận hành hệ thống Anycast cần có kiến thức và kỹ năng về mạng và quản lý hệ thống để triển khai và duy trì nó một cách hiệu quả.
- Thực hiện kiểm tra và theo dõi liên tục: Hệ thống Anycast cần được theo dõi liên tục để phát hiện và giải quyết các sự cố mạng và máy chủ kịp thời.
Thiết bị nào của cisco hỗ trợ Anycast Network.
Trước khi triển khai Anycast Network, luôn nên tham khảo tài liệu sản phẩm và hỗ trợ kỹ thuật từ Cisco hoặc liên hệ với nhà cung cấp để đảm bảo rằng bạn chọn đúng thiết bị và giải pháp phù hợp với nhu cầu của mình.
Cisco, một trong những nhà cung cấp hàng đầu về thiết bị mạng và giải pháp mạng, cung cấp nhiều sản phẩm và thiết bị mạng có khả năng hỗ trợ triển khai Anycast Network. Dưới đây là một số ví dụ về các sản phẩm và thiết bị Cisco phổ biến được sử dụng để xây dựng và quản lý Anycast Network:
- Cisco Routers: Cisco cung cấp nhiều loại router có khả năng hỗ trợ Anycast Network, bao gồm các dòng router trong gia đình Cisco ISR (Integrated Services Router) và Cisco ASR (Aggregation Services Router).
- Cisco Switches: Cisco có nhiều dòng switch, bao gồm các dòng switch Layer 2 và Layer 3, có thể được sử dụng để định tuyến và kiểm soát lưu lượng truy cập trong mạng Anycast.
- Cisco Nexus Switches: Dòng switch Cisco Nexus thường được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu và môi trường có yêu cầu hiệu suất cao, và chúng có tích hợp các tính năng mạng cần thiết để hỗ trợ Anycast.
- Cisco ASA (Adaptive Security Appliance): Cisco ASA là một firewall và thiết bị bảo mật mạng mạnh mẽ có thể được tích hợp trong mạng Anycast để cung cấp bảo mật cho các dịch vụ.
- Cisco Load Balancers: Cisco cung cấp các giải pháp cân bằng tải như Cisco Application Centric Infrastructure (ACI) và Cisco Application Delivery Controller (ADC), có thể sử dụng để phân phối lưu lượng truy cập đến các máy chủ Anycast.
- Cisco DNS Appliances: Cisco có các thiết bị DNS (Domain Name System) như Cisco Umbrella, có khả năng hỗ trợ triển khai DNS Anycast để cải thiện hiệu suất và sự tin cậy của dịch vụ DNS.
- Cisco Software-Defined Networking (SDN) Solutions: Cisco cung cấp các giải pháp SDN như Cisco ACI để quản lý và tự động hóa mạng, điều này có thể hỗ trợ triển khai Anycast Network một cách linh hoạt.
Các tính năng cần thiết để triển khai được Anycast Network.
Để triển khai một hệ thống Anycast Network trên các thiết bị mạng của Cisco, cần có một số tính năng và khả năng quan trọng sau:
- BGP (Border Gateway Protocol): BGP là giao thức định tuyến chính được sử dụng trong Anycast Network. Thiết bị Cisco cần hỗ trợ BGP để có thể định tuyến các yêu cầu đến máy chủ Anycast.
- IP Anycast Configuration: Thiết bị cần hỗ trợ cấu hình địa chỉ IP Anycast, cho phép nhiều máy chủ sử dụng cùng một địa chỉ IP và định tuyến dữ liệu đến máy chủ gần nhất.
- Load Balancing: Đôi khi, các máy chủ Anycast cần có tính năng cân bằng tải để phân phối lưu lượng truy cập một cách công bằng giữa chúng. Các thiết bị Cisco có thể được cấu hình để cân bằng tải lưu lượng này.
- Failover và Redundancy: Để đảm bảo tính sẵn sàng cao, hệ thống Anycast cần có khả năng failover tự động. Các thiết bị Cisco có thể được cấu hình để xử lý sự cố và chuyển hướng lưu lượng đến máy chủ Anycast khác khi máy chủ gặp sự cố.
- Security: Thiết bị Cisco cần hỗ trợ các tính năng bảo mật như tường lửa và kiểm soát truy cập để đảm bảo tính bảo mật của hệ thống Anycast.
- Monitoring và Logging: Các thiết bị Cisco cần cung cấp các công cụ giám sát và ghi nhật ký để theo dõi hiệu suất và sự hoạt động của hệ thống Anycast.
- Scalability: Hệ thống Anycast thường phải mở rộng để đáp ứng với tăng trưởng lưu lượng. Thiết bị Cisco cần hỗ trợ tính năng mở rộng và có khả năng thêm máy chủ Anycast mới một cách dễ dàng.
- Network Time Synchronization: Đồng bộ thời gian giữa các máy chủ Anycast quan trọng để đảm bảo tính nhất quán trong xử lý yêu cầu.
Dưới đây là một ví dụ cấu hình đầy đủ cho việc triển khai Anycast Network sử dụng BGP trên hai máy chủ ở hai vùng địa lý khác nhau. Trong ví dụ này, chúng ta sẽ sử dụng địa chỉ IP 192.168.1.1/24 làm địa chỉ IP Anycast cho máy chủ DNS.
Cấu hình ở DC 1 (Location A):
# Cấu hình đặt IP cho máy chủ ở DC 1
interface GigabitEthernet0/0
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
!
# Cấu hình BGP cho máy chủ ở DC 1
router bgp 65001
network 192.168.1.0 mask 255.255.255.0
neighbor 192.168.1.2 remote-as 65002
!Cấu hình ở DC 2 (Location B):
# Cấu hình đặt IP cho máy chủ ở DC 2
interface GigabitEthernet0/0
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
!
# Cấu hình BGP cho máy chủ ở DC 2
router bgp 65002
network 192.168.1.0 mask 255.255.255.0
neighbor 192.168.1.2 remote-as 65001
!Cấu hình cho Router hoặc Layer 3 Switch kết nối đến máy chủ Anycast (IP Anycast Gateway):
# Cấu hình đặt IP cho cổng kết nối với máy chủ Anycast
interface GigabitEthernet0/0
ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
!
# Cấu hình BGP cho kết nối đến máy chủ Anycast
router bgp 65003
network 192.168.1.0 mask 255.255.255.0
neighbor 192.168.1.1 remote-as 65001
neighbor 192.168.1.1 remote-as 65002
!Trong ví dụ này:
- Ở cả hai DC (Location A và Location B), máy chủ DNS của chúng ta có địa chỉ IP là 192.168.1.1/24 và được đặt trong cùng một subnet mạng.
- Máy chủ DNS ở cả hai DC chạy BGP với neighbor có địa chỉ IP 192.168.1.2 (đây là địa chỉ IP Anycast Gateway). Chúng ta đã đặt neighbor này để định tuyến lưu lượng truy cập đến máy chủ Anycast.
- Các máy chủ DNS ở DC 1 và DC 2 sử dụng địa chỉ IP Anycast 192.168.1.1/24.
- Một router hoặc Layer 3 switch đóng vai trò là IP Anycast Gateway với địa chỉ IP 192.168.1.2/24 và cũng chạy BGP để định tuyến lưu lượng đến máy chủ Anycast.
- Các máy chủ DNS ở DC 1 và DC 2 cùng chia sẻ địa chỉ IP Anycast 192.168.1.1. Khi một yêu cầu DNS đến, hệ thống BGP sẽ định tuyến nó đến máy chủ DNS ở DC gần nhất (có độ trễ mạng thấp nhất).
