技術干貨|運維可視化之INT功能詳解

隨著數(shù)據(jù)中心架構的發(fā)展和Vxlan、RDMA等新技術的應用，傳統(tǒng)的SNMP等運維手段已經無法滿足當前IDC運維需求。更大規(guī)模、更復雜的云數(shù)據(jù)中心和高性能計算集群都對運維提出了更高的要求，如何找到更加精細化、智能化的運維手段，實現(xiàn)對網(wǎng)絡更高效、及時地監(jiān)控和運維，成為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡運維面臨的一大挑戰(zhàn)。

在前幾期的《技術盛宴》欄目中，我們介紹了基于交換機硬件芯片的INT（In-band Network Telemetry，帶內網(wǎng)絡遙測技術）技術實現(xiàn)運維可視化的方案（點擊查看文章），本文將在前文基礎上詳細介紹INT技術具體如何實現(xiàn)運維可視化。

INT技術背景及可視化方案

Telemetry是一項遠程的從物理設備或虛擬設備上高速采集數(shù)據(jù)的技術。設備通過推模式（Push Mode）主動向采集器推送設備數(shù)據(jù)信息，提供更實時更高效的數(shù)據(jù)采集能力。

▲ Telemetry模型

Telemetry技術采取推送方式，由設備主動向后臺監(jiān)控服務器推送自身信息，從而避免了查詢模式下查詢請求造成的在網(wǎng)絡中的額外延時，以及大量查詢請求給網(wǎng)絡和設備帶來的壓力。與傳統(tǒng)的SNMP、CLI、SYSLOG等方式相比，Telemetry可以實現(xiàn)亞秒級監(jiān)控精度。理論上，通過Telemetry技術可以獲取設備所有信息。

INT技術是由Barefoot、Arista、Dell、Intel和VMware在Telemetry的基礎上共同提出的一種新的Telemetry模型。INT技術是通過在數(shù)據(jù)層面收集和報告網(wǎng)絡的狀態(tài)來實現(xiàn)對網(wǎng)絡狀態(tài)的監(jiān)控，這個過程不需要控制層面的參與。

INT架構模型中的術語：

●INT header：任何包含INT信息的packet header；

●INT Source：在報文中嵌入INT header的設備；

●INT Instruction：收集數(shù)據(jù)信息的定義；

●INT Metadata：監(jiān)控對象信息，即在每臺設備上收集的數(shù)據(jù)信息；

●INT Transit Hop：加入本設備節(jié)點INT Metadata信息的設備；

●INT Sink：拆除INT header報文頭，并收集上送INT Metadata信息的設備。

基于INT實現(xiàn)運維可視化的具體流程：

1、業(yè)務報文進入第一臺交換機（INT Source），通過交換機上設置的采樣方式采樣并鏡像出該業(yè)務流報文，INT Source在報文中封裝一個INT header，同時定義INT Instruction，并在INT header后添加INT Metadata，將需要收集的交換機信息填入INT Metadata 中。

2、報文轉發(fā)至下一臺路徑上的交換機（INT Transit Hop），INT Transit Hop根據(jù)上一臺設備的INT Metadata內容繼續(xù)添加本機的INT Metadata 信息。

3、經過所有INT Transit Hop，報文轉發(fā)至最后一臺交換機（INT Sink），INT Sink將INT Header拆除，并將其中的路徑信息通過gRPC報文發(fā)送給后端的監(jiān)控服務器進行解析和呈現(xiàn)。

▲ 可視化網(wǎng)絡

通過上圖我們可以清楚地了解到INT的具體流程，簡單地說INT就是在報文轉發(fā)路徑上的每臺設備上收集Metadata數(shù)據(jù)，通過對Metadata數(shù)據(jù)的分析來準確監(jiān)控網(wǎng)絡狀態(tài)。那么Metadata中有哪些數(shù)據(jù)可以提供給我們來監(jiān)控網(wǎng)絡呢？

INT Metadata報文信息詳解

INT Metadata報文格式：

從上圖中可以看到INT Metadata報文包含8個字節(jié)的報文頭和多個Metadata數(shù)據(jù)，每個Metadata數(shù)據(jù)，即每一跳設備收集的數(shù)據(jù)信息。

INT Metadata報文頭中包含幾個關鍵的字段：

●Ver（2bit）：版本號；

●Flags（9bit）：包括復制允許、超過最大跳數(shù)置位等以及5bit的Reserved預留；

●Instruction Count（5bit）:Metadata中收集數(shù)據(jù)項的數(shù)量；

●Max Hop Count（8bit）：最大跳數(shù)，即報文中可封裝的Metadata數(shù)據(jù)的最大數(shù)量；

●Total Hop Count（8bit）：當前總跳數(shù)，即當前報文中封裝的Metadata數(shù)據(jù)的數(shù)量；

●Instruction Bitmap（8bit）：Metadata數(shù)據(jù)的具體內容。

Instruction Bitmap 字段8個bit分別對應8個數(shù)據(jù)選項，每個bit的置位代表該項數(shù)據(jù)需要收集到Metadata中。

●bit0：交換機ID

●bit1：入端口號

●bit2：轉發(fā)時間

●bit3：隊列占用

●bit4：入時間戳

●bit5：出端口號

●bit6：隊列擁塞狀態(tài)

●bit7：出端口鏈路利用率

舉個例子，上圖是一個INT Metadata報文頭，我們看下其中的具體信息：

●Instruction Count字段數(shù)值為2，表示Metadata中共收集兩項數(shù)據(jù)；

●Max Hop Count字段數(shù)值為16，表示最大支持16跳，可封裝16個Metadata數(shù)據(jù)；

●Total Hop Count字段數(shù)值為3，表示當前為第3跳，報文已封裝了3個Metadata數(shù)據(jù)；

●Instruction Bitmap字段，2個bit置位，表示Metadata數(shù)據(jù)中包含兩個數(shù)據(jù)項，交換機ID（bit0）和隊列占用（bit3）；

●Metadata數(shù)據(jù)部分即為每一跳交換機封裝的交換機ID以及隊列占用信息。

總結一下，INT技術可以基于交換機芯片提供的可視化能力，通過收集分析數(shù)據(jù)報文在交換機網(wǎng)絡中轉發(fā)的詳細信息，實現(xiàn)流量轉發(fā)的路徑可視化和延時可視化，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡運維可視化提供了新的解決方案。銳捷網(wǎng)絡新一代25G/100G數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡解決方案已全面支持INT功能，歡迎留言交流。

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