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數據中心服務器接入技術詳解

責任編輯:一三 作者:harbor |來源:企業網D1Net  2014-11-04 13:34:32 原創文章 企業網D1Net

數據中心的核心工作就是進行信息的計算與處理,完成這些工作要完全依仗服務器設備來完成,所以如果數據中心里沒有服務器就稱不上是一個數據中心,服務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調運作,這樣就要通過網絡將各種服務器設備連接起來。數據中心里所有的服務器通過網絡連接起來雖然看似簡單,實則里面有不少的學問,尤其是當服務器數量增長到一定程度時,服務器的接入技術的好與差關系著整個數據中心的管理效率和運行成本。現在主流的服務器接入技術有三種:ToR、EoR、遠端板卡,本文逐一詳述。

ToR(Top of Rack,即機頂接入)表示服務器的接入點是位于機柜頂端的交換機。在ToR架構中,每一個或相鄰幾個機柜的最上一層會部署一對ToR交換機,每個服務器都在機柜內通過雙網卡的方式分別連接到兩臺ToR交換機上。部署一對ToR交換機的目的是為了業務冗余,一般一個機柜內放置10左右的服務器,這要求ToR交換機要提供至少14口(2口互聯,2口上行)以上的千兆或萬兆端口,以滿足連接需要。通常ToR的方式都是將網絡交換機和服務器連同機柜視為一個整體,這個機柜只向外提供一些服務接口,進行模塊化管理。現在模塊化數據中心概念火熱,其中服務器接入主要都是采用的ToR接入方式。

當然也不是每個機柜都要部署兩臺交換機,如果交換機的能力較強或者是中高端插卡式的網絡設備,則一對交換機可能可以帶8~10個機柜的服務器規模,這時在每個機柜里并不部署網絡設備,這種方式就是EoR。EoR(End of Row,即列頭接入)表示在一列機柜的頂端部署一對網絡設備,所有服務器的上聯線路通過機柜內的走線架或者光纖導線連接到這兩臺列頭交換機上。由于一列機柜內的服務器上聯鏈路各不相同,因為EoR要選擇功能比較強大、支持端口類型豐富的網絡設備。顯然和ToR相比,EoR對網絡設備數量需求較少,但是對性能要求較高,同時EoR的布線系統要比ToR復雜,為每一個服務器到列頭交換機都要布線。這幾年數據中心規模越來越大,采用EoR方式給傳統數據中心布線帶來很大難題,不僅布線復雜而且占用大量的空間,尤其是在做擴容時,每增加一臺服務器就要增加一條新的布線連接,不僅成本高實現也比較復雜,所以現在采用ToR服務器接入方式越來越普及,數據中心在進行擴容時直接按照機柜數量還擴容,將一個機柜內的交換機和服務器作為一個整體擴容,方便繼而,這正是ToR接入方式的優越之處。而EoR方式主要用于中小規模的數據中心。不過ToR方式也不是沒有缺點,ToR的方式意味著要部署更多的交換機設備,這樣整個數據中心的網絡設備數量規模就較大,一個10000臺服務器規模的數據中心,至少要1000臺ToR交換機,這樣規模的交換機管理起來十分不方便,甚至出了問題都找不到交換機在哪里,帶來一系列問題,為了解決這個問題虛擬化技術出現了,在采用ToR的接入方式網絡中,可以通過虛擬化技術,將數十臺ToR交換機虛擬化成為一臺交換機,然后進行管理,這樣即解決了管理難的問題,由節省了布線系統,擴容也會非常方便。正是因為如此,網絡虛擬化技術才會如此火熱。ToR接入方式另外一個限制就是二層環路冗余問題,一般ToR交換機都是二層設備,它們與核心設備之間運行STP/RRPP/RPR等這些環路保護協議,這些協議的維護與排錯一向是業界普遍的難題,存在收斂速度慢、帶寬利用率低的通病,現在出現了Trill/SPB等新的二層環路協議,就是為了解決這些傳統環路協議無法解決的問題。

FEX遠端板卡服務器接入技術是思科公司提出來的,并在思科的網絡設備上已實現,FEX是思科的一項非常有創意的設計,FEX是Fabric Extender的縮寫,Fabric是交換機的矩陣,通常也用來指網絡環境中的交換核心,Extender的含義是延伸設備,按照字面意思理解,FEX就是將交換機矩陣延伸出去的設備。這種技術實質也是一種虛擬化技術,是將兩臺不同類型的設備虛擬化為一臺設備進行管理。數據中心的網絡核心基本都是插卡式的中高端設備,而ToR交換機都處于網絡邊緣,盒式交換機居多,這樣ToR交換機就可以虛擬化成為核心交換機的一個插卡,形成一個虛擬化設備,通過遠程對整個網絡設備進行管理。由于在物理空間上,ToR交換機和核心網絡設備并不在一個機房,甚至處于不同的地區,但是通過軟件虛擬化卻可以形成一臺設備,因此將這種服務器的接入方式叫做遠端板卡,而對于每個虛擬化為一個插卡的服務器,其物理上還是ToR的接入方式,這點并沒有變化。

數據中心服務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缺點,只有在適應自己的環境中才能體現出最大優勢,存在這么多接入方式也是為了滿足不同數據中心的需求。除了本文介紹的這三種接入技術,其實還有FCoE、扁平化網絡接入技術等,這些都是為了應對云計算、大數據等新興應用而產生的創新技術。當進行數據中心建設或者擴容時,應該首先想到機柜的數量和布置方式,只有確定了新機房需要多少機柜,這些機柜怎樣連接起來之后,才能進入下一步程序,確定接入方式時還要充分考慮到未來的變化或者擴容,一旦確定采用哪種接入方式,那么在未來數據中心運維的過程中基本不會再變化。“好的開始時成功的一半”,只有充分分析數據中心的規模、未來變化、成本、維護等綜合因素,選擇最適合自己的服務器接入方式,才能在將來的數據中心運維中,方便管理,降低改造成本。

關鍵字:數據中心服務器

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數據中心的核心工作就是進行信息的計算與處理,完成這些工作要完全依仗服務器設備來完成,所以如果數據中心里沒有服務器就稱不上是一個數據中心,服務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調運作,這樣就要通過網絡將各種服務器設備連接起來。數據中心里所有的服務器通過網絡連接起來雖然看似簡單,實則里面有不少的學問,尤其是當服務器數量增長到一定程度時,服務器的接入技術的好與差關系著整個數據中心的管理效率和運行成本。現在主流的服務器接入技術有三種:ToR、EoR、遠端板卡,本文逐一詳述。

ToR(Top of Rack,即機頂接入)表示服務器的接入點是位于機柜頂端的交換機。在ToR架構中,每一個或相鄰幾個機柜的最上一層會部署一對ToR交換機,每個服務器都在機柜內通過雙網卡的方式分別連接到兩臺ToR交換機上。部署一對ToR交換機的目的是為了業務冗余,一般一個機柜內放置10左右的服務器,這要求ToR交換機要提供至少14口(2口互聯,2口上行)以上的千兆或萬兆端口,以滿足連接需要。通常ToR的方式都是將網絡交換機和服務器連同機柜視為一個整體,這個機柜只向外提供一些服務接口,進行模塊化管理。現在模塊化數據中心概念火熱,其中服務器接入主要都是采用的ToR接入方式。

當然也不是每個機柜都要部署兩臺交換機,如果交換機的能力較強或者是中高端插卡式的網絡設備,則一對交換機可能可以帶8~10個機柜的服務器規模,這時在每個機柜里并不部署網絡設備,這種方式就是EoR。EoR(End of Row,即列頭接入)表示在一列機柜的頂端部署一對網絡設備,所有服務器的上聯線路通過機柜內的走線架或者光纖導線連接到這兩臺列頭交換機上。由于一列機柜內的服務器上聯鏈路各不相同,因為EoR要選擇功能比較強大、支持端口類型豐富的網絡設備。顯然和ToR相比,EoR對網絡設備數量需求較少,但是對性能要求較高,同時EoR的布線系統要比ToR復雜,為每一個服務器到列頭交換機都要布線。這幾年數據中心規模越來越大,采用EoR方式給傳統數據中心布線帶來很大難題,不僅布線復雜而且占用大量的空間,尤其是在做擴容時,每增加一臺服務器就要增加一條新的布線連接,不僅成本高實現也比較復雜,所以現在采用ToR服務器接入方式越來越普及,數據中心在進行擴容時直接按照機柜數量還擴容,將一個機柜內的交換機和服務器作為一個整體擴容,方便繼而,這正是ToR接入方式的優越之處。而EoR方式主要用于中小規模的數據中心。不過ToR方式也不是沒有缺點,ToR的方式意味著要部署更多的交換機設備,這樣整個數據中心的網絡設備數量規模就較大,一個10000臺服務器規模的數據中心,至少要1000臺ToR交換機,這樣規模的交換機管理起來十分不方便,甚至出了問題都找不到交換機在哪里,帶來一系列問題,為了解決這個問題虛擬化技術出現了,在采用ToR的接入方式網絡中,可以通過虛擬化技術,將數十臺ToR交換機虛擬化成為一臺交換機,然后進行管理,這樣即解決了管理難的問題,由節省了布線系統,擴容也會非常方便。正是因為如此,網絡虛擬化技術才會如此火熱。ToR接入方式另外一個限制就是二層環路冗余問題,一般ToR交換機都是二層設備,它們與核心設備之間運行STP/RRPP/RPR等這些環路保護協議,這些協議的維護與排錯一向是業界普遍的難題,存在收斂速度慢、帶寬利用率低的通病,現在出現了Trill/SPB等新的二層環路協議,就是為了解決這些傳統環路協議無法解決的問題。

FEX遠端板卡服務器接入技術是思科公司提出來的,并在思科的網絡設備上已實現,FEX是思科的一項非常有創意的設計,FEX是Fabric Extender的縮寫,Fabric是交換機的矩陣,通常也用來指網絡環境中的交換核心,Extender的含義是延伸設備,按照字面意思理解,FEX就是將交換機矩陣延伸出去的設備。這種技術實質也是一種虛擬化技術,是將兩臺不同類型的設備虛擬化為一臺設備進行管理。數據中心的網絡核心基本都是插卡式的中高端設備,而ToR交換機都處于網絡邊緣,盒式交換機居多,這樣ToR交換機就可以虛擬化成為核心交換機的一個插卡,形成一個虛擬化設備,通過遠程對整個網絡設備進行管理。由于在物理空間上,ToR交換機和核心網絡設備并不在一個機房,甚至處于不同的地區,但是通過軟件虛擬化卻可以形成一臺設備,因此將這種服務器的接入方式叫做遠端板卡,而對于每個虛擬化為一個插卡的服務器,其物理上還是ToR的接入方式,這點并沒有變化。

數據中心服務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缺點,只有在適應自己的環境中才能體現出最大優勢,存在這么多接入方式也是為了滿足不同數據中心的需求。除了本文介紹的這三種接入技術,其實還有FCoE、扁平化網絡接入技術等,這些都是為了應對云計算、大數據等新興應用而產生的創新技術。當進行數據中心建設或者擴容時,應該首先想到機柜的數量和布置方式,只有確定了新機房需要多少機柜,這些機柜怎樣連接起來之后,才能進入下一步程序,確定接入方式時還要充分考慮到未來的變化或者擴容,一旦確定采用哪種接入方式,那么在未來數據中心運維的過程中基本不會再變化。“好的開始時成功的一半”,只有充分分析數據中心的規模、未來變化、成本、維護等綜合因素,選擇最適合自己的服務器接入方式,才能在將來的數據中心運維中,方便管理,降低改造成本。

關鍵字:數據中心服務器

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