近幾年來(lái)，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(wèn)題；新零售概念的提出，無(wú)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(gòu)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(guò)數(shù)萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器的情況已不再罕見(jiàn)。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(kāi)局已成為網(wǎng)工的夢(mèng)魘。

數(shù)據(jù)中心開(kāi)局現(xiàn)狀

聚焦于數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景，我們先來(lái)回顧一下傳統(tǒng)的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)局流程。

▲傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開(kāi)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(chǎng)景選擇對(duì)應(yīng)的配置模板；

Step 3:開(kāi)始“搬磚”，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)備拆箱集中堆放，加電啟動(dòng)；

Step 4:使用U盤(pán)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(kāi)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(cè)試工作。

整套流程下來(lái)，既耗人力，又耗時(shí)間。據(jù)實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)來(lái)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(lái)看，對(duì)于支撐數(shù)萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器集群的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，如果按照這種傳統(tǒng)的開(kāi)局模式來(lái)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)。

數(shù)據(jù)中心自動(dòng)化開(kāi)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(chǎng)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(kāi)發(fā)，主要是利用編程語(yǔ)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（Zero-configure Automatic Manage， 零配置自動(dòng)管理）技術(shù)。

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(chǎng)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(kāi)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(lái)，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。

▲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(guò)Option拿到TFTP服務(wù)器的地址以及腳本名稱。通過(guò)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(kāi)局。主要流程如下：

▲零配置上線流程

細(xì)節(jié)可以分拆成幾個(gè)階段來(lái)理解：

DHCP&TFTP獲取階段

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)；

進(jìn)入ZAM模式后，會(huì)先嘗試從MGMT口上發(fā)起DHCP請(qǐng)求，無(wú)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(guò)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；

▲典型的DHCP配置    

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。

自動(dòng)化執(zhí)行階段

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(guò)的本地文件，目的是為了避免那些通過(guò)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；

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(kāi)始啟動(dòng)。即上傳 [sn]. ZAM到 /ZAM_STARTUP/, 若上傳失敗則寫(xiě)"0"到/etc/zam.txt （通告zam執(zhí)行失�。�，退出；

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(xiě)好，若下載失敗則跳到錯(cuò)誤處理；

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；

配置文件下載：

通常情況下，腳本中會(huì)默認(rèn)寫(xiě)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；

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；

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；

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）；

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)。

信息同步校驗(yàn)階段

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(xiě)"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）

▲ZAM文件夾目錄

▲成功執(zhí)行ZAM流程

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(xiě)"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）

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(yǔ)言環(huán)境的支持愈加成熟，零配置上線技術(shù)在IDC場(chǎng)景中得到了普遍的應(yīng)用。一方面加快了設(shè)備的開(kāi)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。

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