簡(jiǎn)介
IEEE萬(wàn)兆以太網(wǎng)(10GbE)的標(biāo)準(zhǔn)——IEEE 802.3ae-2002標(biāo)準(zhǔn)——在八年前就已經(jīng)核準(zhǔn)發(fā)布。與此同時(shí)，大型企業(yè)開始滿懷信心地在他們企業(yè)的骨干、數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器群組部署萬(wàn)兆以太網(wǎng)來(lái)支持高帶寬、任務(wù)關(guān)鍵型的應(yīng)用。
多年以來(lái)，萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)的改進(jìn)、價(jià)格的下降和性能的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)使它的應(yīng)用越出了企業(yè)的數(shù)據(jù)中心并延伸到中型的網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)。帶寬需求的增加和企業(yè)應(yīng)用的增長(zhǎng)都促進(jìn)了萬(wàn)兆以太網(wǎng)更廣泛的部署。
本文列出了實(shí)現(xiàn)一個(gè)可靠、具性價(jià)比和方便易用的萬(wàn)兆以太網(wǎng)部署的十個(gè)注意事項(xiàng)。
萬(wàn)兆以太網(wǎng)和服務(wù)器邊界：更佳的效率
中型企業(yè)通過(guò)整合服務(wù)器來(lái)優(yōu)化他們的數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器群組，從而減少空間、電源和管理的開銷。通常，第一步是整合多個(gè)應(yīng)用到更少的服務(wù)器上，從而取代一個(gè)應(yīng)用一臺(tái)服務(wù)器的模式。進(jìn)而下一步是服務(wù)器虛擬化。
服務(wù)器虛擬化是通過(guò)在服務(wù)器上安裝多個(gè)虛擬機(jī)(VMs)從而實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)服務(wù)器上支持多個(gè)應(yīng)用和操作系統(tǒng)。每個(gè)虛擬機(jī)都像一臺(tái)獨(dú)立的物理服務(wù)器那樣工作，但是卻共享物理服務(wù)器的處理能力，從而保證不浪費(fèi)服務(wù)器的處理能力。IT部門可以減少服務(wù)器的庫(kù)存，更好地利用服務(wù)器和更有效地管理資源。
服務(wù)器虛擬化很大程度上依賴于網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)。虛擬機(jī)不斷地增加并需要比單臺(tái)物理服務(wù)器更大量的存儲(chǔ)空間。網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)(NAS)或存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)為虛擬機(jī)提供額外的專用存儲(chǔ)空間。服務(wù)器和存儲(chǔ)之間的連接必須足夠快以避免產(chǎn)生瓶頸。萬(wàn)兆以太網(wǎng)為虛擬環(huán)境提供了最快的連通性。
萬(wàn)兆以太網(wǎng)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)和光纖通道：更簡(jiǎn)單和更具性價(jià)比
在網(wǎng)絡(luò)中有三種類型的存儲(chǔ)：直接附加存儲(chǔ)(DAS)、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)(NAS)和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)。每種都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但是SAN正成為面向數(shù)據(jù)中心和高密度計(jì)算應(yīng)用最靈活和可擴(kuò)展的解決方案。
SAN主要的缺點(diǎn)是費(fèi)用和專門需要培訓(xùn)人員來(lái)安裝和維護(hù)光纖通道中的互聯(lián)介質(zhì)。盡管如此，通過(guò)光纖通道實(shí)現(xiàn)的SAN存儲(chǔ)已經(jīng)在大型的企業(yè)中建立起來(lái)。
新標(biāo)準(zhǔn)——互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(iSCSI)——使萬(wàn)兆以太網(wǎng)成為SAN應(yīng)用中具有吸引力和可供選擇的互聯(lián)介質(zhì)。iSCSI是在大多數(shù)存儲(chǔ)設(shè)備和光纖通道中進(jìn)行塊傳輸?shù)腟CSI協(xié)議的擴(kuò)展。
互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展的協(xié)議定義了在IP網(wǎng)絡(luò)上擴(kuò)展塊轉(zhuǎn)移的協(xié)議，從而使標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)可以作為SAN存儲(chǔ)的互聯(lián)介質(zhì)。基本的iSCSI在現(xiàn)今的大多數(shù)操作系統(tǒng)中都支持。最新的iSCSI性能使萬(wàn)兆以太網(wǎng)相對(duì)于光纖通道更能順利地成為SAN存儲(chǔ)的互聯(lián)介質(zhì)：
*更低的設(shè)備和管理費(fèi)用：萬(wàn)兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組建比高度專用的光纖通道組件的費(fèi)用更實(shí)惠，并且無(wú)需專門的安裝和管理技能;
*增強(qiáng)的服務(wù)器管理：iSCSI遠(yuǎn)程啟動(dòng)避免了每臺(tái)服務(wù)器從各自的直連磁盤來(lái)啟動(dòng)。相反，服務(wù)器可以從在SAN上的一個(gè)操作系統(tǒng)鏡像來(lái)啟動(dòng)。這將特別有利于在機(jī)架或刀片服務(wù)器的應(yīng)用上啟用無(wú)盤服務(wù)器。
*改良的數(shù)據(jù)災(zāi)備恢復(fù)：在一個(gè)本地SAN上的所有信息，包括啟動(dòng)信息、操作系統(tǒng)鏡像、應(yīng)用和數(shù)據(jù)，都可以復(fù)制到一個(gè)遠(yuǎn)程的SAN上以便實(shí)現(xiàn)快速和完整的災(zāi)備恢復(fù)。
*卓越的性能：即便像數(shù)據(jù)庫(kù)這樣的交互性虛擬機(jī)，都可以在萬(wàn)兆以太網(wǎng)和iSCSI SAN上運(yùn)行而性能不受影響。
萬(wàn)兆以太網(wǎng)和匯聚層：減少網(wǎng)絡(luò)瓶頸
直到最近，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)還是推薦使用快速以太網(wǎng)作為接入層，并使用千兆上行鏈路到核心(對(duì)于兩層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu))或匯聚層(對(duì)于三層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu))。現(xiàn)今，在網(wǎng)絡(luò)接入層的流量已經(jīng)急劇地增加。高帶寬需求的應(yīng)用已經(jīng)成倍地增長(zhǎng)。隨著千兆以太網(wǎng)價(jià)格的下降，千兆到桌面已經(jīng)變得越來(lái)越普遍。
千兆以太網(wǎng)到桌面的廣泛應(yīng)用增加了網(wǎng)絡(luò)其余部分的超負(fù)荷運(yùn)行比率。結(jié)果在網(wǎng)絡(luò)接入層和匯聚層或核心層之間大量的千兆流量造成了網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。
萬(wàn)兆以太網(wǎng)使匯聚層的規(guī)模可以不斷地?cái)U(kuò)展以滿足用戶和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日益增長(zhǎng)的需求。這樣可以讓網(wǎng)絡(luò)超負(fù)荷運(yùn)行的比率回到符合網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的最佳實(shí)踐，并提供了在聚合多個(gè)千兆以太網(wǎng)鏈路上一些重要的優(yōu)勢(shì)：
*使用更少的光纖：萬(wàn)兆以太網(wǎng)連接相對(duì)于千兆以太網(wǎng)鏈路聚合使用更少的光纖線纜，千兆以太網(wǎng)鏈路聚合需要在每條鏈路上使用一對(duì)尾纖。使用萬(wàn)兆以太網(wǎng)減少了線纜的復(fù)雜性;同時(shí)考慮到鋪設(shè)額外的光纖線纜的費(fèi)用也很昂貴，使用萬(wàn)兆以太網(wǎng)也有效地使用了現(xiàn)有光纖線纜的布線;
*對(duì)大數(shù)據(jù)流的更好支持：在聚合的千兆以太網(wǎng)鏈路上的流量由于在終端設(shè)備上數(shù)據(jù)包序列的需求而被限制到1 Gbps的數(shù)據(jù)流。由于在單個(gè)萬(wàn)兆以太網(wǎng)鏈路上有更大的帶寬容量，所以萬(wàn)兆以太網(wǎng)可以更有效地支持大數(shù)據(jù)流的應(yīng)用程序;
*更長(zhǎng)遠(yuǎn)的投資部署：相對(duì)于對(duì)個(gè)千兆以太網(wǎng)鏈路的聚合，萬(wàn)兆以太網(wǎng)提供了更大的擴(kuò)展性，從而可以更好地保護(hù)你的網(wǎng)絡(luò)投資。最多可把8條萬(wàn)兆以太網(wǎng)鏈路聚合成一個(gè)虛擬的80Gbps的鏈接;
萬(wàn)兆以太網(wǎng)和光纖線纜的選擇
對(duì)于任何光纖線纜的部署都需要考慮三個(gè)重要的因素：
*光纖線纜的類型(例如單模/多模)
*萬(wàn)兆以太網(wǎng)物理接口的類型(例如10GBase-SR)
*光纖模塊規(guī)格的類型(例如XFP)
以下的表格總結(jié)了適用于萬(wàn)兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)光纖線纜、物理接口和規(guī)格。
只要萬(wàn)兆以太網(wǎng)的物理接口類型在光纖鏈路的兩端是一樣的，模塊的規(guī)格是可以互通使用的。例如，可以通過(guò)連接一個(gè)10GBase-SR XFP光纖模塊和一個(gè)10GBase-SR SFP+來(lái)部署一條光纖鏈路。然而，一個(gè)10GBase-SR SFP+的光纖模塊不能連接到10GBase-LRM SFP+光纖模塊。
萬(wàn)兆以太網(wǎng)和銅纜的選擇
隨著交換標(biāo)準(zhǔn)的成熟和銅纜標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)，在萬(wàn)兆以太網(wǎng)上使用銅纜變得越來(lái)越普遍。現(xiàn)在，萬(wàn)兆以太網(wǎng)有三個(gè)不同的銅纜技術(shù)。每種都有不同的價(jià)格和性能(詳見表5)。盡管光纖(SFP+模塊)能提供最低的延時(shí)，但是許多IT部門還是使用銅纜來(lái)連接交換機(jī)到交換機(jī)或者交換機(jī)到服務(wù)器。
10GBase-CX4——在2004年發(fā)布——是最早的萬(wàn)兆以太網(wǎng)銅纜的標(biāo)準(zhǔn)。CX4相對(duì)經(jīng)濟(jì)并支持非常低的延遲。它的缺點(diǎn)是規(guī)格太大而無(wú)法在高密度端口的匯聚交換機(jī)上使用。
SFP+是最新的光收發(fā)器標(biāo)準(zhǔn)。萬(wàn)兆SFP+直連線纜(DAC)直接連接到一個(gè)SFP+模塊。由于低延遲、小的規(guī)格以及合理的價(jià)格，從而這個(gè)新的銅纜解決方案已經(jīng)成為連接機(jī)架上的服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備的一個(gè)選擇。
10GBase-T或者IEEE802.3an-2006在2006年發(fā)布，在最大100米長(zhǎng)的6A類和7類銅纜上實(shí)現(xiàn)萬(wàn)兆以太網(wǎng)。雖然該標(biāo)準(zhǔn)具有前途，但10GBase-T仍然需要不斷的技術(shù)改進(jìn)來(lái)降低成本、功耗和延遲。
萬(wàn)兆以太網(wǎng)和SFP+改造：便于短距離運(yùn)行的直連線纜
SFP+直連線纜集成了SFP+兼容連接器和一條銅纜，提供了低延遲、節(jié)能和低成本的解決方案。DAC具有幾種長(zhǎng)度，最長(zhǎng)可達(dá)10米(33英尺)，并且是目前最好的短距離萬(wàn)兆以太網(wǎng)連接線纜。(詳見圖1)
對(duì)于機(jī)柜頂端(ToR)的應(yīng)用
交換機(jī)使用SFP+光纖模塊在一個(gè)高效的1U規(guī)格機(jī)柜中提供高端口密度的萬(wàn)兆以太網(wǎng)。出于相同的原因，服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)廠商在他們的設(shè)備上使用萬(wàn)兆SFP+網(wǎng)絡(luò)適配器。DAC簡(jiǎn)化了機(jī)架和終端的布線。服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備可以直接連接到ToR交換機(jī)，避免對(duì)中間跳線面板的需求。DAC足夠靈活能夠在機(jī)架中進(jìn)行垂直的布線管理。在機(jī)架外的唯一布線是ToR交換機(jī)上聯(lián)到匯聚層的連接，使移動(dòng)機(jī)架變得更輕松。
萬(wàn)兆以太網(wǎng)和鏈路聚合提供網(wǎng)絡(luò)的冗余性和靈活性
端口匯聚或鏈路聚合不是新的技術(shù)。之前的IEEE標(biāo)準(zhǔn)定義了聚合多個(gè)以太網(wǎng)端口到一個(gè)邏輯鏈路的方法，以提高整體的連接速率和可用性。
IEEE的鏈路聚合控制協(xié)議(LACP)標(biāo)準(zhǔn)定義了捆綁多個(gè)物理端口到一個(gè)邏輯通道上的方法。現(xiàn)今，大多數(shù)的萬(wàn)兆以太網(wǎng)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備有多個(gè)端口和支持Active-Active LACP端口組。然而，對(duì)服務(wù)器來(lái)說(shuō)主要關(guān)注的是冗余，而且LACP標(biāo)準(zhǔn)只是定義了Active-Active服務(wù)器組到相同的交換機(jī)，如果交換機(jī)非正常工作了就創(chuàng)建了單個(gè)故障點(diǎn)。出于這個(gè)原因，服務(wù)器連接通常配置為故障切換模式。在故障切換模式下，活躍的鏈接到第一臺(tái)交換機(jī)，冗余的鏈接到第二胎交換機(jī)直到第一條鏈接故障時(shí)被激活。
復(fù)雜、昂貴和專有技術(shù)確實(shí)在多臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行的不同交換機(jī)之間提供了LACP組。然而，從部署的角度來(lái)看，更容易通過(guò)堆疊型交換機(jī)使鏈路聚合跨越整個(gè)堆疊組來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)分布式的LACP解決方案。在這種配置下，堆疊組好像一臺(tái)邏輯上的交換那樣工作并實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的鏈路聚合。
什么是“機(jī)柜頂端”交換機(jī)
一臺(tái)機(jī)柜頂端(ToR)交換機(jī)是一臺(tái)具有少量端口并位于數(shù)據(jù)中心或服務(wù)提供商代管設(shè)備的19寸機(jī)架的頂端或中間。一臺(tái)ToR交換機(jī)提供一個(gè)簡(jiǎn)單的、低成本的方式來(lái)輕松地添加更多的網(wǎng)絡(luò)容量。ToR交換機(jī)連接多個(gè)服務(wù)器和其他的網(wǎng)絡(luò)組件(如存儲(chǔ))到一個(gè)機(jī)架上。大大簡(jiǎn)化了添加更多的服務(wù)器和存儲(chǔ)容量到網(wǎng)絡(luò)的難度，避免了使用復(fù)雜的跳線面板和來(lái)自于每臺(tái)服務(wù)器或每臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備的布線。
萬(wàn)兆以太網(wǎng)和機(jī)柜頂端的最佳實(shí)踐
圖3顯示了一個(gè)可堆疊的萬(wàn)兆以太網(wǎng)ToR交換機(jī)的解決方案，為服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)提供劃算的SAN連接。LACP功能除了為服務(wù)器和存儲(chǔ)提供更好的性能以外，還提供更好的可用性和冗余性。由于服務(wù)器虛擬化，Active-Active服務(wù)器組可以分布在兩個(gè)堆疊的交換機(jī)之間，當(dāng)服務(wù)器組連接到相同的邏輯交換機(jī)時(shí)確保了服務(wù)器的物理冗余。如果一條鏈路故障，LACP還提供故障切換的保護(hù)。同時(shí)，iSCSI流量負(fù)載均衡確保更大的傳輸吞吐量和更低的網(wǎng)絡(luò)延遲。
萬(wàn)兆以太網(wǎng)和分布層的最佳實(shí)踐
千兆以太網(wǎng)到桌面需要一個(gè)高帶寬、高效的和靈活的解決方案。圖4顯示了具有萬(wàn)兆上行鏈路的千兆接入交換機(jī)和可堆疊的萬(wàn)兆匯聚交換機(jī)。作為機(jī)柜頂端(ToR)的最佳實(shí)踐，LACP active-active組被分布在四臺(tái)堆疊交換機(jī)之間，提供卓越的靈活性和可用性，同時(shí)提供到相同邏輯交換機(jī)的連接。在接入層，接入交換機(jī)堆疊成一臺(tái)虛擬的邏輯交換機(jī)，簡(jiǎn)化了配置和管理的開銷。網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡確保了流量被動(dòng)態(tài)地分布在物理鏈路上。
最后，為了鏈路的冗余，LACP故障切換保護(hù)比使用生成樹協(xié)議更高效。當(dāng)主鏈路處于工作狀態(tài)時(shí)，生成樹的備用鏈路是不工作的。故障切換保護(hù)比使用生成樹協(xié)議更高效。當(dāng)主鏈路處于工作狀態(tài)時(shí)，生成樹的備用鏈路是不工作的。然而LACP的所有鏈路在同一時(shí)刻都是處于工作狀態(tài)的，從而提供了更好的聚合帶寬和無(wú)縫的冗余。
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