Control Plane и Data Plane
Control Plane (управляющий слой) и Data Plane (передающий слой) — это два основных уровня, на которые разделяют функции управления цифровыми системами — сетями, приложениями и облачными сервисами. Такое разделение функций имеет ряд преимуществ:
- улучшение производительности и масштабируемости;
- повышение безопасности;
- облегчение управления и настройки.
Control Plane — это слой для конфигурирования, мониторинга и управления цифровой инфраструктурой. Основная задача Control Plane — обеспечить условия для того, чтобы все компоненты системы могли выполнять свои функции максимально эффективно и безопасно.
Data Plane, с другой стороны, реализует основную функциональность всей системы, обеспечивая выполнение инструкций, полученных от Control Plane. Он работает на более низком уровне абстракции, чем Control Plane, и не имеет функций управления и контроля.
Control Plane и Data Plane работают в тесной взаимосвязи, представляя собой изолированные слои одного процесса. Ключевое различие между ними заключается в том, что Control Plane управляет логикой и стратегическими решениями, тогда как Data Plane отвечает за выполнение этих решений и перенос данных.
История возникновения и развития концепций Control Plane и Data Plane
История Control Plane и Data Plane тесно связана с историей развития компьютерных сетей. Первые сети были небольшими, и управление выполнялось вручную, отдельно для каждого узла. С развитием сетей стало очевидно, что необходим механизм для централизованного управления и маршрутизации. Так, в 1980-х годах возникла идея разделения функций на управляющие и передающие, чтобы повысить эффективность на каждом этапе обработки сетевой информации.
Control Plane аппаратного типа
В начале своего развития разделение управляющего и передающего слоя выполнялось с помощью специального оборудования — маршрутизаторов и коммутаторов. Протоколы Control Plane работали на сетевом уровне модели OSI
Преимущества:
- Высокая производительность: маршрутизаторы, коммутаторы и сетевые контроллеры могут выполнять функции Control Plane с высокой скоростью и низкой задержкой.
- Надежность и стабильность: специализированные устройства имеют встроенные механизмы для обеспечения отказоустойчивости и надежности.
Недостатки:
- Стоимость: маршрутизаторы, коммутаторы и сетевые контроллеры могут быть дорогими.
- Сложность управления: управление аппаратными устройствами может быть сложным и требовать специализированных навыков.
- Сложность в модернизации и масштабировании: аппаратные устройства сложно изменять и масштабировать для поддержки больших сетей.
Control Plane программного типа
В последующие годы, с развитием концепций SDN (Software-Defined Networking)
Преимущества:
- Гибкость в модернизации и масштабировании: программное обеспечение Control Plane может быть легко адаптировано к различным сетевым требованиям.
- Простота управления: программное обеспечение позволяет легко изменять настройки и политики без необходимости физического вмешательства в оборудование.
- Экономичность: программное обеспечение дешевле, чем аппаратные устройства.
Недостатки:
- Зависимость от сервера: надежность и производительность зависят от сервера или облачной инфраструктуры. При недостаточно мощном оборудовании возможны задержки обработки данных.
Современные технологии, включая маршрутизацию IP, MPLS, и новые сферы, такие как NFV (виртуализация сетевых функций), продолжают расширять возможности и функциональность Control Plane.
Функции Control Plane и Data Plane
Разделение управляющего и передающего слоя играет ключевую роль в управлении и координации различных технологических сред: от сетевых устройств (например, маршрутизаторы, коммутаторы) до автоматизации облачных служб (например, Yandex Cloud, AWS, Azure и Google Cloud). Независимо от технологической платформы, без эффективно настроенной работы Control Plane и Data Plane сложно достичь высокой производительности и надежности системы.
В таблице ниже представлены основные функции Control Plane и Data Plane в различных цифровых инфрастуктурах:
Control Plane |
Data Plane |
|
Сетевые устройства |
|
|
Kubernetes |
|
|
Облачные платформы |
|
|
Интеграция Control Plane с различными инструментами и сервисами
Реализация функций Control Plane через программное обеспечение (см. Control Plane программного типа) позволило интегрировать его с различными инструментами и сервисами, такими как:
- Системы мониторинга и управления сетью (Network Management Systems, NMS): Control Plane собирает информацию о состоянии всех сетевых устройств в реальном времени и отправляет уведомления администраторам в случае возникновения проблем.
- Системы обнаружения и предотвращения вторжений (Intrusion Detection and Prevention Systems, IDS/IPS): Control Plane анализирует сетевой трафик и обнаруживает вредоносные активности.
- Системы управления доступом (Access Control Systems, ACS): Control Plane управляет доступом пользователей и устройств к сетевым ресурсам.
Такие интеграции позволяют администраторам более эффективно управлять сетевыми ресурсами, автоматически распознавая и реагируя на возникающие проблемы.
Control Plane и Data Plane в сервисах Yandex Cloud
В Yandex Cloud разделение на управляющий и передающий слой применяется для более эффективного управления и обработки данных. Это позволяет клиентам легко масштабировать свои приложения, управлять настройками безопасности и оптимизировать производительность.
В Yandex Compute Cloud Control Plane отвечает за управление различными видами ресурсов, включая виртуальные машины, сетевые настройки и хранилища данных. Он автоматизирует такие задачи, как развертывание новых виртуальных машин, резервирование сетевых адресов или настройка прав доступа. Это не только повышает удобство работы для пользователей, но и способствует оптимизации ресурсов, что приводит к снижению затрат. Data Plane в Compute Cloud непосредственно выполняет инструкции и запросы, которые координируются Control Plane. В развертывании, управлении и масштабировании виртуальных машин, а также в обработке сетевых запросов и хранении данных, Data Plane обеспечивает выполнение всех требуемых операций.
Yandex Monitoring и Yandex Cloud Logging используют Control Plane, чтобы следить за производительностью, собирать логи и анализировать состояние приложений и сервисов. Data Plane отвечает за непосредственный сбор, обработку и хранение полученных данных.
В Yandex Application Load Balancer и Yandex Network Load Balancer Control Plane отвечает за управление балансировщиками и целевыми группами, а также за настройку балансировки трафика. Data Plane, с другой стороны, исполняет роль непосредственного обработчика и диспетчера трафика.
В Yandex Managed Service for Kubernetes Control Plane создает кластеры, группы узлов и сеть между ними. Data Plane играет ключевую роль в обеспечении выполнения рабочих нагрузок, непосредственно развернутых на этих кластерах.
Интеграция вышеперечисленных сервисов позволяет пользователям эффективно разрабатывать, тестировать и развертывать приложения на платформе Yandex Cloud, используя мощные инструменты для автоматизации и управления ресурсами на многих уровнях.