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近幾年來，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)處于一個(gè)快速發(fā)展的快車道，一個(gè)又一個(gè)風(fēng)口不斷地涌向周邊行業(yè)。共享單車的出現(xiàn)解決了人們出行最后一公里的問題；新零售概念的提出，無人貨柜的出現(xiàn)，更是將線上和線下的數(shù)據(jù)打通，優(yōu)化了人們的購物體驗(yàn)；以抖音為首的短視頻應(yīng)用，在一夜間爆紅，成為當(dāng)下社交與宣傳的重要載體。
而數(shù)據(jù)中心作為支撐這些業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，其規(guī)模也隨著業(yè)務(wù)的激增逐漸擴(kuò)大，單集群內(nèi)超過數(shù)萬臺(tái)服務(wù)器的情況已不再罕見。面對(duì)如此龐大的服務(wù)器數(shù)量，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之初的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)開局已成為網(wǎng)工的夢(mèng)魘。
一、數(shù)據(jù)中心開局現(xiàn)狀
聚焦于數(shù)據(jù)中心場景，我們先來回顧一下傳統(tǒng)的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)開局流程。
圖1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開局流程
Step 1: 提前準(zhǔn)備交換機(jī)的版本文件；
Step 2: 根據(jù)部署的架構(gòu)場景選擇對(duì)應(yīng)的配置模板；
Step 3: 開始"搬磚"，到達(dá)現(xiàn)場，設(shè)備拆箱集中堆放，加電啟動(dòng)；
Step 4: 使用U盤插到交換機(jī)，串口線連接設(shè)備，逐臺(tái)進(jìn)行版本升級(jí)（若需要）；
Step 5: 根據(jù)配置模板結(jié)合實(shí)際設(shè)備的情況進(jìn)行VLAN、IP、路由以及其他基本信息的修訂，然后開始刷配置（另外按照各公司要求，還會(huì)協(xié)助收集設(shè)備的SN用于資產(chǎn)管理）；
Step 6: 協(xié)調(diào)弱電同學(xué)幫忙搬到機(jī)房上架；
Step 7: 基于Checklist完成連通性的測試工作。
整套流程下來，既耗人力，又耗時(shí)間。據(jù)實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)來看，在不堆疊的前提下完成一臺(tái)設(shè)備的升級(jí)和配置大約在10分鐘，堆疊情況下由于設(shè)備需要重啟，需要30分鐘才能完成。
總結(jié)來看，對(duì)于支撐數(shù)萬臺(tái)服務(wù)器集群的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)場景，如果按照這種傳統(tǒng)的開局模式來部署，會(huì)存在以下幾點(diǎn)不足：
效率低下：靠手工方式進(jìn)行設(shè)備的版本升級(jí)、刷腳本，效率非常低；
出錯(cuò)率高：重復(fù)性的工作會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)工疲于思考，稍有不慎出現(xiàn)失誤，需要額外的時(shí)間用于排查錯(cuò)誤更正，產(chǎn)生一定的時(shí)間損耗。
對(duì)此，各廠家做了許多的探索，比如零配置上線技術(shù)。
二、數(shù)據(jù)中心自動(dòng)化開局
隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷增大，標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)方式已經(jīng)成為主流。每個(gè)集群內(nèi)的服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的規(guī)模都是固定的，對(duì)應(yīng)到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置策略也是一致的（當(dāng)然IP等基礎(chǔ)信息會(huì)略有不同）。因此，在這樣標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的場景下，我們可以將這些重復(fù)性的、機(jī)械性的工作編成處理邏輯，交給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自己去完成上線工作，進(jìn)而解放人力，同時(shí)也降低了人們出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。
廠商對(duì)于自動(dòng)化上線技術(shù)的開發(fā)，主要是利用編程語言（比如Python、Go等）進(jìn)行邏輯處理，讓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自行加載，完成上線，例如ZAM技術(shù)（Zero-configure Automatic Manage）。
交換機(jī)自動(dòng)化上線的思路：新出廠或空配置的設(shè)備上電啟動(dòng)后自動(dòng)向文件服務(wù)器中獲取文件并加載（包括版本文件、配置文件、補(bǔ)丁文件等），實(shí)現(xiàn)設(shè)備的免現(xiàn)場配置、部署，從而避免了運(yùn)維人員重復(fù)地執(zhí)行刷腳本、升級(jí)等機(jī)械性操作，提升開局效率。
以ZAM技術(shù)為例，首先要在運(yùn)維端搭建統(tǒng)一的DHCP服務(wù)器和TFTP服務(wù)器（可以是同一臺(tái)服務(wù)器），基于架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和項(xiàng)目信息提前生成每臺(tái)設(shè)備的完整配置文件以及版本文件，同時(shí)這些文件的文件名需要與設(shè)備的SN關(guān)聯(lián)起來，確保每個(gè)配置文件可以對(duì)應(yīng)唯一一臺(tái)具體的物理設(shè)備。
圖2 零配置上線方案架構(gòu)
交換機(jī)加電起機(jī)后會(huì)主動(dòng)發(fā)起DHCP請(qǐng)求，通過Option拿到TFTP服務(wù)器的地址以及腳本名稱。通過TFTP的方式下載到腳本文件后，解析并執(zhí)行。然后自動(dòng)進(jìn)行版本的升級(jí)以及配置文件的加載，重啟后完成設(shè)備開局。主要流程如下：
圖3 零配置上線流程
細(xì)節(jié)可以分拆成幾個(gè)階段來理解：
1. DHCP&TFTP獲取階段
1） 設(shè)備加電后，首先判斷自身是否存在配置文件，如果不存在則進(jìn)入ZAM模式；如果存在則正常加載現(xiàn)有配置文件啟動(dòng)；
2） 進(jìn)入ZAM模式后，會(huì)先嘗試從MGMT口上發(fā)起DHCP請(qǐng)求，無應(yīng)答后會(huì)從業(yè)務(wù)口上廣播該請(qǐng)求報(bào)文。DHCP Server在回應(yīng)報(bào)文中通過Option66（或者150）、67選項(xiàng)，將TFTP Server的IP以及Python腳本名稱同步給設(shè)備；
圖4 典型的DHCP配置
3） 交換機(jī)設(shè)備（需要支持Python的運(yùn)行環(huán)境）進(jìn)行Python腳本的下載。
2. 自動(dòng)化執(zhí)行階段
1） 初始化：
首先要進(jìn)行初始化，與此同時(shí)要清空之前運(yùn)行過的本地文件，目的是為了避免那些通過錯(cuò)誤邏輯模塊到達(dá)該處時(shí)文件錯(cuò)亂的情況，因此需要執(zhí)行初始化操作；
2） 上傳SN：
初始化完成后需要上傳設(shè)備自身的SN到指定的目錄下，目的是提示TFTP Server該設(shè)備已經(jīng)開始啟動(dòng)。即上傳 [sn]. ZAM到 /ZAM_STARTUP/, 若上傳失敗則寫"0"到/etc/zam.txt （通告zam執(zhí)行失�。�，退出；
3） 配置參數(shù)文件下載：
上傳SN之后，會(huì)基于SN去下載對(duì)應(yīng)的配置參數(shù)文件（.PARAM格式），下載路徑在代碼中已經(jīng)寫好，若下載失敗則跳到錯(cuò)誤處理；
4） 配置參數(shù)文件解析：
下載成功后解析該文件，判斷是否需要升級(jí)版本，若解析失敗則跳到錯(cuò)誤處理；
5） 配置文件下載：
通常情況下，腳本中會(huì)默認(rèn)寫好配置文件的下載路徑，設(shè)備會(huì)基于SN到該路徑下載配置文件 [sn].CFG, 若下載失敗跳到錯(cuò)誤處理；
6） 版本文件下載：
如果配置參數(shù)文件中存在bin文件的標(biāo)識(shí)，則到指定的路徑去進(jìn)行bin文件的下載，若下載失敗則跳到錯(cuò)誤處理；
7） 版本文件升級(jí)：
如果存在bin的文件，則進(jìn)行升級(jí)bin文件，若升級(jí)失敗則跳到錯(cuò)誤處理；
8） 配置文件重命名：
執(zhí)行代碼做配置文件的重命名，更改成config.txt的格式后重啟（不同廠家配置文件命名不同，這里以銳捷為例）；
9） 設(shè)備重啟加載：
重啟設(shè)備后則再次進(jìn)行配置文件的判斷，發(fā)現(xiàn)此時(shí)存在配置文件，則不進(jìn)入ZAM模式，正常加載配置文件并啟動(dòng)。
3. 信息同步校驗(yàn)階段
1） 成功處理：
設(shè)備成功上線后
A. 上傳 [sn].log 到 /ZAM_LOG/
B. 上傳 [sn].ok 到 /ZAM_STATUS/
C. 寫"1"到/etc/zam.txt （通告zam執(zhí)行成功）
D. 清空本地本次執(zhí)行相關(guān)文件（[sn].CFG, [sn].ZAM, [sn].params, [sn].ok, [sn].error）
圖5 ZAM文件夾目錄
圖6 成功執(zhí)行ZAM流程
2） 失敗處理
主邏輯任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，跳到故障處理時(shí)，執(zhí)行下列動(dòng)作
A. 上傳 [sn].log 到 /ZAM_LOG/
B. 上傳 [sn].error 到 /ZAM_STATUS/
C. 寫"0"到/etc/zam.txt（通告zam執(zhí)行失�。�
D. 清空本地本次執(zhí)行相關(guān)文件（[sn].CFG, [sn].ZAM, [sn].params, [sn].ok, [sn].error）
三、探索創(chuàng)新
隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)于類似Python的高級(jí)編程語言環(huán)境的支持愈加成熟，零配置上線技術(shù)在IDC場景中得到了普遍的應(yīng)用。一方面加快了設(shè)備的開局速度，降低了人為操作失誤的風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省人力投入；另一方面，對(duì)于后期設(shè)備的運(yùn)維工作（比如擴(kuò)容、故障替換等），只需要上報(bào)或者替換SN就可以自動(dòng)完成加載，也不需要人工的參與。
那么，除了IDC場景有這樣的需求之外，對(duì)于其他場景，是否也存在類似的運(yùn)維痛呢？
銳捷網(wǎng)絡(luò)秉承著創(chuàng)新、探索與實(shí)踐的思路，在新零售門店場景，也做了深入的市場調(diào)研與分析。
最近火爆的新零售門店，其特點(diǎn)就是數(shù)量眾多，業(yè)務(wù)的激增導(dǎo)致開店速度尤其快。但是門店不會(huì)有專業(yè)的運(yùn)維同學(xué)駐場，所以網(wǎng)絡(luò)開局時(shí)需要網(wǎng)工四處出差；日常遇到故障，如果遠(yuǎn)程不能解決也需要網(wǎng)工到現(xiàn)場處理，人力投入極大。
對(duì)此，聚焦于新零售門店場景，我們基于數(shù)據(jù)中心零配置開局的思路進(jìn)行創(chuàng)新，致力于打造全新的自動(dòng)化門店網(wǎng)絡(luò)解決方案，提升新零售門店網(wǎng)絡(luò)開局和運(yùn)維的效率，減少人力服務(wù)成本。
圖7 自動(dòng)化門店網(wǎng)絡(luò)解決方案封面
目前我們正在和新零售客戶積極的探索和實(shí)踐中，敬請(qǐng)期待。如果有相關(guān)建議和思路，也歡迎留言互動(dòng)，共同探討。
本期作者：劉洋
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