隨著數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的發(fā)展和Vxlan、RDMA等新技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的SNMP等運(yùn)維手段已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前IDC運(yùn)維需求。更大規(guī)模、更復(fù)雜的云數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算集群都對(duì)運(yùn)維提出了更高的要求，如何找到更加精細(xì)化、智能化的運(yùn)維手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)更高效、及時(shí)地監(jiān)控和運(yùn)維，成為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維面臨的一大挑戰(zhàn)。

在前幾期的《技術(shù)干貨》中，我們介紹了基于交換機(jī)硬件芯片的INT（In-band Network Telemetry，帶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)技術(shù)）技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)維可視化的方案，本文將在前文基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹INT技術(shù)具體如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)維可視化。

INT技術(shù)背景及可視化方案

Telemetry是一項(xiàng)遠(yuǎn)程的從物理設(shè)備或虛擬設(shè)備上高速采集數(shù)據(jù)的技術(shù)。設(shè)備通過(guò)推模式（Push Mode）主動(dòng)向采集器推送設(shè)備數(shù)據(jù)信息，提供更實(shí)時(shí)更高效的數(shù)據(jù)采集能力。

Telemetry模型

Telemetry技術(shù)采取推送方式，由設(shè)備主動(dòng)向后臺(tái)監(jiān)控服務(wù)器推送自身信息，從而避免了查詢(xún)模式下查詢(xún)請(qǐng)求造成的在網(wǎng)絡(luò)中的額外延時(shí)，以及大量查詢(xún)請(qǐng)求給網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備帶來(lái)的壓力。與傳統(tǒng)的SNMP、CLI、SYSLOG等方式相比，Telemetry可以實(shí)現(xiàn)亞秒級(jí)監(jiān)控精度。理論上，通過(guò)Telemetry技術(shù)可以獲取設(shè)備所有信息。

INT技術(shù)是由Barefoot、Arista、Dell、Intel和VMware在Telemetry的基礎(chǔ)上共同提出的一種新的Telemetry模型。INT技術(shù)是通過(guò)在數(shù)據(jù)層面收集和報(bào)告網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控，這個(gè)過(guò)程不需要控制層面的參與。

INT架構(gòu)模型中的術(shù)語(yǔ)：

INT header：任何包含INT信息的packet header；

INT Source：在報(bào)文中嵌入INT header的設(shè)備；

INT Instruction：收集數(shù)據(jù)信息的定義；

INT Metadata：監(jiān)控對(duì)象信息，即在每臺(tái)設(shè)備上收集的數(shù)據(jù)信息；

INT Transit Hop：加入本設(shè)備節(jié)點(diǎn)INT Metadata信息的設(shè)備；

INT Sink：拆除INT header報(bào)文頭，并收集上送INT Metadata信息的設(shè)備。

基于INT實(shí)現(xiàn)運(yùn)維可視化的具體流程：

1. 業(yè)務(wù)報(bào)文進(jìn)入***臺(tái)交換機(jī)（INT Source），通過(guò)交換機(jī)上設(shè)置的采樣方式采樣并鏡像出該業(yè)務(wù)流報(bào)文，INT Source在報(bào)文中封裝一個(gè)INT header，同時(shí)定義INT Instruction，并在INT header后添加INT Metadata，將需要收集的交換機(jī)信息填入INT Metadata 中。
2. 報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至下一臺(tái)路徑上的交換機(jī)（INT Transit Hop），INT Transit Hop根據(jù)上一臺(tái)設(shè)備的INT Metadata內(nèi)容繼續(xù)添加本機(jī)的INT Metadata 信息。
3. 經(jīng)過(guò)所有INT Transit Hop，報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至***一臺(tái)交換機(jī)（INT Sink），INT Sink將INT Header拆除，并將其中的路徑信息通過(guò)gRPC報(bào)文發(fā)送給后端的監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行解析和呈現(xiàn)。

可視化網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)上圖我們可以清楚地了解到INT的具體流程，簡(jiǎn)單地說(shuō)INT就是在報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)路徑上的每臺(tái)設(shè)備上收集Metadata數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)Metadata數(shù)據(jù)的分析來(lái)準(zhǔn)確監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。那么Metadata中有哪些數(shù)據(jù)可以提供給我們來(lái)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)呢？

INT Metadata報(bào)文信息詳解

INT Metadata報(bào)文格式：

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

INT Metadata報(bào)文頭中包含幾個(gè)關(guān)鍵的字段：

Ver（2bit）：版本號(hào)；

Flags（9bit）：包括復(fù)制允許、超過(guò)***跳數(shù)置位等以及5bit的Reserved預(yù)留；

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

Max Hop Count（8bit）：***跳數(shù)，即報(bào)文中可封裝的Metadata數(shù)據(jù)的***數(shù)量；

Total Hop Count（8bit）：當(dāng)前總跳數(shù)，即當(dāng)前報(bào)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(nèi)容。

Instruction Bitmap 字段8個(gè)bit分別對(duì)應(yīng)8個(gè)數(shù)據(jù)選項(xiàng)，每個(gè)bit的置位代表該項(xiàng)數(shù)據(jù)需要收集到Metadata中。

• bit0：交換機(jī)ID
• bit1：入端口號(hào)
• bit2：轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間
• bit3：隊(duì)列占用
• bit4：入時(shí)間戳
• bit5：出端口號(hào)
• bit6：隊(duì)列擁塞狀態(tài)
• bit7：出端口鏈路利用率

舉個(gè)例子，上圖是一個(gè)INT Metadata報(bào)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(xiàng)數(shù)據(jù)；

Max Hop Count字段數(shù)值為16，表示***支持16跳，可封裝16個(gè)Metadata數(shù)據(jù)；

Total Hop Count字段數(shù)值為3，表示當(dāng)前為第3跳，報(bào)文已封裝了3個(gè)Metadata數(shù)據(jù)；Instruction Bitmap字段，2個(gè)bit置位，表示Metadata數(shù)據(jù)中包含兩個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，交換機(jī)ID（bit0）和隊(duì)列占用（bit3）；

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

總結(jié)一下，INT技術(shù)可以基于交換機(jī)芯片提供的可視化能力，通過(guò)收集分析數(shù)據(jù)報(bào)文在交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)流量轉(zhuǎn)發(fā)的路徑可視化和延時(shí)可視化，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維可視化提供了新的解決方案。銳捷網(wǎng)絡(luò)新一代25G/100G數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案已全面支持INT功能，歡迎留言交流。

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