數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接入技術(shù)詳解

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作者:harbor

2014-11-04 13:34:32

來(lái)源:企業(yè)網(wǎng)D1Net

原創(chuàng)

數(shù)據(jù)中心的核心工作就是進(jìn)行信息的計(jì)算與處理,完成這些工作要完全依仗服務(wù)器設(shè)備來(lái)完成,所以如果數(shù)據(jù)中心里沒有服務(wù)器就稱不上是一個(gè)數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)中心的核心工作就是進(jìn)行信息的計(jì)算與處理,完成這些工作要完全依仗服務(wù)器設(shè)備來(lái)完成,所以如果數(shù)據(jù)中心里沒有服務(wù)器就稱不上是一個(gè)數(shù)據(jù)中心,服務(wù)器要完成信息的處理并不是孤立工作的,而是需要相互之間的協(xié)調(diào)運(yùn)作,這樣就要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各種服務(wù)器設(shè)備連接起來(lái)。數(shù)據(jù)中心里所有的服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)雖然看似簡(jiǎn)單,實(shí)則里面有不少的學(xué)問(wèn),尤其是當(dāng)服務(wù)器數(shù)量增長(zhǎng)到一定程度時(shí),服務(wù)器的接入技術(shù)的好與差關(guān)系著整個(gè)數(shù)據(jù)中心的管理效率和運(yùn)行成本?,F(xiàn)在主流的服務(wù)器接入技術(shù)有三種:ToR、EoR、遠(yuǎn)端板卡,本文逐一詳述。

ToR(Top of Rack,即機(jī)頂接入)表示服務(wù)器的接入點(diǎn)是位于機(jī)柜頂端的交換機(jī)。在ToR架構(gòu)中,每一個(gè)或相鄰幾個(gè)機(jī)柜的最上一層會(huì)部署一對(duì)ToR交換機(jī),每個(gè)服務(wù)器都在機(jī)柜內(nèi)通過(guò)雙網(wǎng)卡的方式分別連接到兩臺(tái)ToR交換機(jī)上。部署一對(duì)ToR交換機(jī)的目的是為了業(yè)務(wù)冗余,一般一個(gè)機(jī)柜內(nèi)放置10左右的服務(wù)器,這要求ToR交換機(jī)要提供至少14口(2口互聯(lián),2口上行)以上的千兆或萬(wàn)兆端口,以滿足連接需要。通常ToR的方式都是將網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和服務(wù)器連同機(jī)柜視為一個(gè)整體,這個(gè)機(jī)柜只向外提供一些服務(wù)接口,進(jìn)行模塊化管理。現(xiàn)在模塊化數(shù)據(jù)中心概念火熱,其中服務(wù)器接入主要都是采用的ToR接入方式。

當(dāng)然也不是每個(gè)機(jī)柜都要部署兩臺(tái)交換機(jī),如果交換機(jī)的能力較強(qiáng)或者是中高端插卡式的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,則一對(duì)交換機(jī)可能可以帶8~10個(gè)機(jī)柜的服務(wù)器規(guī)模,這時(shí)在每個(gè)機(jī)柜里并不部署網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,這種方式就是EoR。EoR(End of Row,即列頭接入)表示在一列機(jī)柜的頂端部署一對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,所有服務(wù)器的上聯(lián)線路通過(guò)機(jī)柜內(nèi)的走線架或者光纖導(dǎo)線連接到這兩臺(tái)列頭交換機(jī)上。由于一列機(jī)柜內(nèi)的服務(wù)器上聯(lián)鏈路各不相同,因?yàn)镋oR要選擇功能比較強(qiáng)大、支持端口類型豐富的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。顯然和ToR相比,EoR對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量需求較少,但是對(duì)性能要求較高,同時(shí)EoR的布線系統(tǒng)要比ToR復(fù)雜,為每一個(gè)服務(wù)器到列頭交換機(jī)都要布線。這幾年數(shù)據(jù)中心規(guī)模越來(lái)越大,采用EoR方式給傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心布線帶來(lái)很大難題,不僅布線復(fù)雜而且占用大量的空間,尤其是在做擴(kuò)容時(shí),每增加一臺(tái)服務(wù)器就要增加一條新的布線連接,不僅成本高實(shí)現(xiàn)也比較復(fù)雜,所以現(xiàn)在采用ToR服務(wù)器接入方式越來(lái)越普及,數(shù)據(jù)中心在進(jìn)行擴(kuò)容時(shí)直接按照機(jī)柜數(shù)量還擴(kuò)容,將一個(gè)機(jī)柜內(nèi)的交換機(jī)和服務(wù)器作為一個(gè)整體擴(kuò)容,方便繼而,這正是ToR接入方式的優(yōu)越之處。而EoR方式主要用于中小規(guī)模的數(shù)據(jù)中心。不過(guò)ToR方式也不是沒有缺點(diǎn),ToR的方式意味著要部署更多的交換機(jī)設(shè)備,這樣整個(gè)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量規(guī)模就較大,一個(gè)10000臺(tái)服務(wù)器規(guī)模的數(shù)據(jù)中心,至少要1000臺(tái)ToR交換機(jī),這樣規(guī)模的交換機(jī)管理起來(lái)十分不方便,甚至出了問(wèn)題都找不到交換機(jī)在哪里,帶來(lái)一系列問(wèn)題,為了解決這個(gè)問(wèn)題虛擬化技術(shù)出現(xiàn)了,在采用ToR的接入方式網(wǎng)絡(luò)中,可以通過(guò)虛擬化技術(shù),將數(shù)十臺(tái)ToR交換機(jī)虛擬化成為一臺(tái)交換機(jī),然后進(jìn)行管理,這樣即解決了管理難的問(wèn)題,由節(jié)省了布線系統(tǒng),擴(kuò)容也會(huì)非常方便。正是因?yàn)槿绱耍W(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)才會(huì)如此火熱。ToR接入方式另外一個(gè)限制就是二層環(huán)路冗余問(wèn)題,一般ToR交換機(jī)都是二層設(shè)備,它們與核心設(shè)備之間運(yùn)行STP/RRPP/RPR等這些環(huán)路保護(hù)協(xié)議,這些協(xié)議的維護(hù)與排錯(cuò)一向是業(yè)界普遍的難題,存在收斂速度慢、帶寬利用率低的通病,現(xiàn)在出現(xiàn)了Trill/SPB等新的二層環(huán)路協(xié)議,就是為了解決這些傳統(tǒng)環(huán)路協(xié)議無(wú)法解決的問(wèn)題。

FEX遠(yuǎn)端板卡服務(wù)器接入技術(shù)是思科公司提出來(lái)的,并在思科的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上已實(shí)現(xiàn),F(xiàn)EX是思科的一項(xiàng)非常有創(chuàng)意的設(shè)計(jì),F(xiàn)EX是Fabric Extender的縮寫,F(xiàn)abric是交換機(jī)的矩陣,通常也用來(lái)指網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的交換核心,Extender的含義是延伸設(shè)備,按照字面意思理解,F(xiàn)EX就是將交換機(jī)矩陣延伸出去的設(shè)備。這種技術(shù)實(shí)質(zhì)也是一種虛擬化技術(shù),是將兩臺(tái)不同類型的設(shè)備虛擬化為一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行管理。數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)核心基本都是插卡式的中高端設(shè)備,而ToR交換機(jī)都處于網(wǎng)絡(luò)邊緣,盒式交換機(jī)居多,這樣ToR交換機(jī)就可以虛擬化成為核心交換機(jī)的一個(gè)插卡,形成一個(gè)虛擬化設(shè)備,通過(guò)遠(yuǎn)程對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行管理。由于在物理空間上,ToR交換機(jī)和核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并不在一個(gè)機(jī)房,甚至處于不同的地區(qū),但是通過(guò)軟件虛擬化卻可以形成一臺(tái)設(shè)備,因此將這種服務(wù)器的接入方式叫做遠(yuǎn)端板卡,而對(duì)于每個(gè)虛擬化為一個(gè)插卡的服務(wù)器,其物理上還是ToR的接入方式,這點(diǎn)并沒有變化。

數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接入的方式重要性不言而喻,但是不管采用哪種方式都有各自的優(yōu)缺點(diǎn),只有在適應(yīng)自己的環(huán)境中才能體現(xiàn)出最大優(yōu)勢(shì),存在這么多接入方式也是為了滿足不同數(shù)據(jù)中心的需求。除了本文介紹的這三種接入技術(shù),其實(shí)還有FCoE、扁平化網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)等,這些都是為了應(yīng)對(duì)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興應(yīng)用而產(chǎn)生的創(chuàng)新技術(shù)。當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)中心建設(shè)或者擴(kuò)容時(shí),應(yīng)該首先想到機(jī)柜的數(shù)量和布置方式,只有確定了新機(jī)房需要多少機(jī)柜,這些機(jī)柜怎樣連接起來(lái)之后,才能進(jìn)入下一步程序,確定接入方式時(shí)還要充分考慮到未來(lái)的變化或者擴(kuò)容,一旦確定采用哪種接入方式,那么在未來(lái)數(shù)據(jù)中心運(yùn)維的過(guò)程中基本不會(huì)再變化。“好的開始時(shí)成功的一半”,只有充分分析數(shù)據(jù)中心的規(guī)模、未來(lái)變化、成本、維護(hù)等綜合因素,選擇最適合自己的服務(wù)器接入方式,才能在將來(lái)的數(shù)據(jù)中心運(yùn)維中,方便管理,降低改造成本。

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