Plano Anual de Aplicação da Reserva Técnica para Conectividade à Rede ANSP. Redes definidas por software e ampliação da conectividade para 10 Gbps

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1 Plano Anual de Aplicação da Reserva Técnica para Conectividade à Rede ANSP Redes definidas por software e ampliação da conectividade para 10 Gbps Universidade Federal do ABC (UFABC) Coordenador: Prof. Dr. Gustavo Sousa Pavani Exercícios 2012 a 2016

2 Resumo Em vista da necessidade de se aumentar a capacidade de atendimento de projetos de pesquisa na área de Computação Científica e Processamento de Alto Desempenho (High-Performance Computing HPC) da UFABC, se faz necessária a implantação de programabilidade no nível da rede com a adoção de redes definidas por software nos switches de rede dessas áreas, com o respectivo aumento da oferta do número de portas 1 e 10 Gbps, e a ampliação da conectividade da UFABC de 1 para 10 Gbps. 1. Introdução Na UFABC, há um claro desenvolvimento da área de computação científica. Começou-se inicialmente com um supercomputador SGI Altix 4700, o colocado em operação em 2007, sendo o maior do tipo da América Latina naquela época. Em anos posteriores, outros clusters e sistemas importantes foram e estão sendo incorporados ao parque de Computação Científica / HPC. No ano de 2011, começou-se o processo de aquisição de um Data Center modular importado ao custo de US$ ,00, marca SGI Ice Cube Air, com capacidade de 1020U de espaço e capacidade de carga de 742 KW. Nesse Data Center, está concentrado a hospedagem de projetos de pesquisa ligados as áreas de Computação Científica e HPC da UFABC. O SGI Ice Cube Air possui Eficiência de Uso de Potência (Power Usage Effectiveness - PUE) igual a 1,06, uma das melhores do mercado, sendo considerado um Data Center de segunda geração [1]. Por causa de seu projeto modular, permite ainda que até outros 3 módulos iguais sejam anexados, possibilitando um aumento de até 4 vezes da capacidade original. Na Figura 1 é mostrada uma foto do local de instalação do Data Center, que fica ao lado do bloco A no campus Santo André. O Data Center conta com chiller como opção redundante de resfriamento, geradores a diesel em configuração redundante 1+1 e sistemas de no-breaks. Entre os sistemas computacionais hospedados no Data Center, destacase o cluster Titânio, composto por 43 nós de computação (2240 núcleos AMD, 60 núcleos Intel e 9 GPUs Tesla K20), o qual conta com 180 TB de armazenamento. Os sistemas computacionais da UFABC tem conectividade com o restante da Internet primariamente através de uma conexão de fibras apagadas provida pela MetroSampa via UNIFESP ( que possui acordo de cooperação com a ANSP. Atualmente, tal conexão está limitada em 1 Gbps, o que vem sendo visto como um gargalo para seu uso em pesquisa. De fato, a 2

3 maior parte dos enlaces da MetroSampa já operam em velocidades de 10 Gbps. Figura 1 SGI Ice Cube Air na UFABC. 2. Proposta de uso dos recursos da reserva técnica institucional Na arquitetura das redes definidas por software (Software Defined Networks - SDN) os planos de dados e de controle são separados, a inteligência e o estado da rede são logicamente centralizados e a infraestrutura da rede é abstraída para aplicações e serviços, que podem tratar a rede como uma entidade virtual ou lógica. As redes SDN são programáveis, o que permite a automação da configuração da rede. As redes SDN possibilitam a virtualização, otimização, agregação e remanejamento de recursos da rede de forma eficiente e segura, tornando tal tecnologia fundamental no meio acadêmico. Em efeito, o SDN é uma tecnologia habilitadora da computação em nuvem (Cloud Computing), pois permite que os recursos de rede sejam inteligentemente orquestrados e alocados de forma elástica em conjunto com 3

4 os recursos computacionais, o que permite um aprovisionamento mais rápido de serviços na nuvem. Nesse contexto, com os recursos deste projeto se prevê a aquisição de switches com os respectivos acessórios (fontes redundantes, módulos de expansão, transceivers e cabos) e serviços de suporte, os quais tenham suporte a SDN, mais especificamente ao protocolo OpenFlow. O protocolo OpenFlow define os métodos de automação das configurações da rede, além de questões relacionadas à segurança dessa configuração. O protocolo OpenFlow usa um servidor centralizado que faz a programação remota dos switches. Assim, é parte integrante deste projeto a aquisição de um servidor de alta capacidade para controle dos switches via protocolo OpenFlow. Além dos switches com suporte ao protocolo OpenFlow, que operarão na configuração de topo de rack (Top-of-Rack - ToR) ou de agregação de tráfego, também é necessário que os sistemas computacionais da UFABC tenham acesso com alta largura de banda a outras instituições de pesquisa. Por conseguinte, deve-se atender as necessidades de interconexão dos sistemas computacionais da área de Computação Científica / HPC ao backbone da rede de dados da UFABC e, consequentemente, às redes de dados que estão interligadas na UFABC (MetroSampa e KyaTera), o que facilitaria a cooperação científica com as instituições paulistas conectadas a essas redes. Logo, adicionalmente a aquisição dos switches com suporte a OpenFlow e seus respectivos acessórios, se faz necessária a ampliação da conectividade atual, que é de 1 Gbps, para 10 Gbps. Para tanto, este projeto também prevê a aquisição de transceiver 10 Gbps para fazer a ampliação da conectividade da UFABC para 10 Gbps. Projeto da RTI ANSP relativo à parcela 2010 também tratou desse tema, mas os equipamentos de rede de borda foram substituídos e os transceivers adquiridos eram incompatíveis com os novos equipamentos na borda da rede da UNIFESP com a UFABC. Finalmente, além do transceiver 10 Gbps de longa distância para interconexão da UFABC a UNIFESP, também se faz necessária a aquisição de módulos de expansão de 10 Gbps com os respectivos transceivers 10 Gbps para integração da infraestrutura de rede já existente na UFABC com os switches com suporte a OpenFlow adquiridos neste projeto. A Figura 2 esboça a infraestrutura a ser adquirida neste projeto, em que os equipamentos com os nomes marcados em vermelho serão adquiridos e os equipamentos com os nomes marcados em preto terão upgrade via adição de módulos 10 Gbps e/ou transceivers SFP+ 10 Gbps. Por motivo de clareza, os sistemas computacionais e suas conexões à infraestrutura da rede foram omitidos. 4

5 MetroSampa (UNIFESP) SFP+ Longa Distância SFP+ Brocade MLX-8 Data Center de Pesquisa SGI Ice Cube Air Brocade MLX-8 Módulo 10Gbps + SFPs+ Módulo 10Gbps + SFP+ Brocade SX800 (adquirido RTI-ANSP 2011) Switches OpenFlow + Acessórios Servidor - Controlador OpenFlow Figura 2 Esboço da infraestrutura contemplada neste projeto. Referências 1. M. Bramfitt, H. Coles, Modular/Container Data Centers Procurement Guide: Optimizing for Energy Efficiency and Quick Deployment, (Feb, 2011) - Santo André, 27 de Julho de