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构建同城双活数据中心光传输网络

2017-06-21 15:45:19作者:中国光大银行 蔡絮 王一凡编辑:金融咨询网
近几年,在数据中心互联网络层面,传统银行大多已经实现基于主备模式的同城灾备或“两地三中心”建设,双活或者多活数据中心架构成为金融行业IT建设热点。

在数据中心互联网络层面,传统银行大多已经实现基于主备模式的同城灾备或“两地三中心”建设,双活或者多活数据中心架构成为金融行业IT建设热点。由此对业务和工作负载实现灵活调度和管理,通过高效数据库复制技术进行实时数据同步和备份,实现业务连续性及容灾备份质的飞跃,其中,数据中心之间高带宽、可扩展、不间断的数据传输是实现这个架构目标的重要基础。

跨中心数据传输的挑战

        综合大数据、数据高安全性和技术发展等多重因素考虑,单一数据中心向多数据中心的方向发展是趋势,因此跨中心数据传输会面临一些挑战。

        可靠性:跨中心链路中断是最大的风险。一旦跨中心链路同时中断,将导致生产服务器网段分别被隔离在两个数据中心,并同时对外发布路由,产生路由黑洞,业务通讯中断,数据同步无法完成等严重后果。

        稳定性:跨中心链路频繁抖动对于IP数据传输不会产生影响,但会导致存储I/O重传和队列拥堵,业务系统产生流控;另一方面,运营商的光纤损伤或其他原因可能导致跨中心光纤光衰增大,错误包增多,光纤传输质量下降,超过告警阀值还会导致光纤中断。

        传输时延:低时延是保障存储设备的数据能实现实时备份的必要条件。实时数据同步和备份、双活都对网络时延有着苛刻的要求,数据要求在跨数据中心实现实时备份,尤其对存储设备的数据备份,光大银行存储数据实时备份要求跨中心网络往返传输时间小于1毫秒。

        高带宽和可扩展性:运营商裸光纤资源紧张,新增光纤较困难,这要求能够充分利用现有光纤资源,满足不断增长的数据量需求。如今,单个IP业务带宽一般在1G/10G,单个存储业务带宽甚至达到4G/10G。一个SAN存储网络总带宽甚至到Tbit级别,需要足够大的网络带宽进行传送。

同城双活数据中心光传输方案

        光大银行两个同城数据中心为双活数据中心,业务可在两个数据中心灵活部署。我行基于WDM/OTN技术,运用业内成熟的光传输技术,构建了同城双活数据中心的光传输网络,为跨中心数据传输提供了高带宽、低时延、高可靠的通道,并从多个方面实现对传输通道保护。

        同城两个数据中心分别部署的两套独立的波分设备组,通过DWDM波分技术实现数据中心数据通信。如果其中一台波分设备发生故障时,另一台波分设备能正常实现业务传输,客户侧交换机同时接入两套波分设备。

        为了保障跨中心链路的可靠性,通过采用不同运营商光纤形成互备,当一个运营商裸光纤中断,另外一个运营商的裸光纤能正常工作。

        为了避免线路质量频繁抖动对存储业务造成影响,采用了波分设备的OLP自动倒换技术。在单侧数据中心每组波分设备再冗余一条不同运营商的裸光纤,形成线路侧OLP保护,当同组主用光纤出现故障时,及时实现光路自动倒换,有效保证业务传输连续性。在建设过程中,为避免单一运营商光纤同时中断,导致两组波分设备的线路同时倒换,我们对两组波分设备的工作通道分别设置了不同运营商的裸光纤,例如,在数据中心两组波分设备同时接入联通和移动光纤,其中,A组联通光纤为工作通道,移动光纤为保护通道;B组移动光纤为工作通道,联通光纤保护备通道。在光纤路由规划时,在同组裸光纤光功率均衡的前提下,同一运营商的两条裸光纤尽量要求考虑不同路由,最大限度提高光传输网络的可靠性。为了应对光纤光衰波动变化,我们在波分侧设置了正负8dB的波动范围,在此波动范围内,数据可正常传输。

        WDM/OTN作为光传输技术,具有低传输时延的特性,适合灾备系统实时性的要求,其传输时延与光纤传输距离相关,为了减少光纤传输时延,我行通过优化线路路由和距离,保证数据中心之间单向传输时延小于0.5毫秒。

        WDM/OTN是一个多波长的传送系统,传送带宽大,并可实现灵活扩展。我行建设跨中心数据传输采用的是40个波长系统,单波达100G,具有较强的带宽扩展能力。目前,业内主流的WDM/OTN系统是40/80波。如果每个波长传送10G的带宽,那么40个波长可传送的带宽将达到400G;如果每个波长传送100G的带宽,那么40个波长将可实现4T的海量传送带宽,能够满足数据传输带宽高、后续带宽可扩展的应用场景需求。

技术特点和应用效果

        光大银行在光传输方案中利用OLP自动倒换技术,通过OLP的双发选收机制,对同组两条光纤的光功率进行监测。当工作通道质量不能满足传输需求时,对光纤实现自动切换,降低运营商光纤抖动对业务的影响,提高网络可靠性和稳定性。OLP单板由光模块、控制与通信模块和电源模块构成(见图所示)。

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图 OLP 单板设计原理

        发送方向:“TI”光口接收1路光信号经过分光器后,从“TO1”和“TO2”光口输出到主用(工作)和备用(保护)光纤(通道)中。接收方向:主用和备用光纤(通道)中的光信号分别从“RI1”和“RI2”光口接入,进入光开关。光开关根据主备信号的光功率优劣选择接收其中的1路,实现主备通道光信号的选收。选择接收的光信号从“RO”光口输出。光功率检测模块对从主备信号中提取的检测信号进行检测并将结果上报给控制与通信模块。控制与通信模块比较2路信号的光功率,并根据光功率的优劣,控制光开关动作,实现主备通道光信号的选收。OLP对工作通道和保护通道信号的输入光功率进行检测,当工作通道和保护通道线路光功率异常时进行自动倒换。

        在未使用OLP自动倒换技术的情况下,当运营商裸光纤线路发生中断或抖动,为避免存储数据传输收到影响,我们需采取手工操作,主动挂起存储端口,操作时间为秒级,采用OLP双发选收机制后,线路倒换自动完成,无需人为干预,切换时间也降为毫秒级,OLP保护倒换时间满足ITU-T标准,业务倒换时间小于50毫秒,大大降低了因光纤抖动造成存储业务拥堵的风险,提高了业务稳定性。

完善和优化

        作为数据中心之间业务传输的基础网络,光传输系统将不断完善,适应数据中心传输需求。网络架构方面,在同城双活数据中心的基础上,基于虚拟化和私有云的建设和推广,我行积极探索光传输网络在多数据中心的应用。可靠性方面,可以根据业务发展需求,进行多层次的业务保护,比如客户侧1+1保护结合线路侧OLP保护。业务接口方面,存储数据与IP数据分开传输,并根据业务重要级别和传输数据量的不同分波长传输,重要业务区域和数据流量大的网络区域单独分配波长传输,对于重要级别较低,且流量小的区域合并在一个波长进行传输,保障关键业务及时传输,并充分利用波分系统的每个波长通道。容量方面,数据中心的数据量逐年上升,从现在2G、10GE,后续可能发展到40GE、100GE、FC16G、FC32G甚至更大,这要求传输网能匹配数据中心的数据量增长,在容量上能平滑扩容,光传输网的业务接口也能随之发展,在各类端口速率上进行匹配,助力金融数据中心更加健康、可靠、稳定发展。

(文章来源:金融电子化杂志)

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