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部署萬兆乙太網的注意事項

轉自:部署萬兆乙太網的十個注意事項


    多年以來,萬兆乙太網技術的改進、價格的下降和效能的優勢已經使它的應用越出了企業的資料中心並延伸到中型的網路市場。頻寬需求的增加和企業應用的增長都促進了萬兆乙太網更廣泛的部署。

    本文列出了實現一個可靠、具價效比和方便易用的萬兆乙太網部署的十個注意事項。

    萬兆乙太網和伺服器邊界:更佳的效率

    中型企業通過整合伺服器來優化他們的資料中心和伺服器群組,從而減少空間、電源和管理的開銷。通常,第一步是整合多個應用到更少的伺服器上,從而取代一個應用一臺伺服器的模式。進而下一步是伺服器虛擬化。

    伺服器虛擬化是通過在伺服器上安裝多個虛擬機器(VMs)從而實現在一臺伺服器上支援多個應用和作業系統。每個虛擬機器都像一臺獨立的物理伺服器那樣工作,但是卻共享物理伺服器的處理能力,從而保證不浪費伺服器的處理能力。IT部門可以減少伺服器的庫存,更好地利用伺服器和更有效地管理資源。

    伺服器虛擬化很大程度上依賴於網路和儲存。虛擬機器不斷地增加並需要比單臺物理伺服器更大量的儲存空間。網路附加儲存(NAS)或儲存區域網路(SAN)為虛擬機器提供額外的專用儲存空間。伺服器和儲存之間的連線必須足夠快以避免產生瓶頸。萬兆乙太網為虛擬環境提供了最快的連通性。

    萬兆乙太網儲存區域網路和光纖通道:更簡單和更具價效比

    在網路中有三種類型的儲存:直接附加儲存(DAS)、網路附加儲存(NAS)和儲存區域網路(SAN)。每種都有各自的優點,但是SAN正成為面向資料中心和高密度計算應用最靈活和可擴充套件的解決方案。SAN主要的缺點是費用和專門需要培訓人員來安裝和維護光纖通道中的互聯介質。儘管如此,通過光纖通道實現的SAN儲存已經在大型的企業中建立起來。

    新標準——網際網路小型計算機系統介面(iSCSI)——使萬兆乙太網成為SAN應用中具有吸引力和可供選擇的互聯介質。iSCSI是在大多數儲存裝置和光纖通道中進行塊傳輸的SCSI協議的擴充套件。網際網路擴充套件的協議定義了在IP網路上擴充套件塊轉移的協議,從而使標準的乙太網基礎架構可以作為SAN儲存的互聯介質。基本的iSCSI在現今的大多數作業系統中都支援。最新的iSCSI效能使萬兆乙太網相對於光纖通道更能順利地成為SAN儲存的互聯介質:

    更低的裝置和管理費用:萬兆乙太網網路組建比高度專用的光纖通道元件的費用更實惠,並且無需專門的安裝和管理技能;

    增強的伺服器管理:iSCSI遠端啟動避免了每臺伺服器從各自的直連磁碟來啟動。相反,伺服器可以從在SAN上的一個作業系統映象來啟動。這將特別有利於在機架或刀鋒伺服器的應用上啟用無盤伺服器。

    改良的資料災備恢復:在一個本地SAN上的所有資訊,包括啟動資訊、作業系統映象、應用和資料,都可以複製到一個遠端的SAN上以便實現快速和完整的災備恢復。

    卓越的效能:即便像資料庫這樣的互動性虛擬機器,都可以在萬兆乙太網和iSCSI SAN上執行而效能不受影響。

    萬兆乙太網和匯聚層:減少網路瓶頸

    直到最近,網路設計還是推薦使用快速乙太網作為接入層,並使用千兆上行鏈路到核心(對於兩層的網路架構)或匯聚層(對於三層的網路架構)。現今,在網路接入層的流量已經急劇地增加。高頻寬需求的應用已經成倍地增長。隨著千兆乙太網價格的下降,千兆到桌面已經變得越來越普遍。千兆乙太網到桌面的廣泛應用增加了網路其餘部分的超負荷執行比率。結果在網路接入層和匯聚層或核心層之間大量的千兆流量造成了網路的瓶頸。

    萬兆乙太網使匯聚層的規模可以不斷地擴充套件以滿足使用者和網路應用日益增長的需求。這樣可以讓網路超負荷執行的比率回到符合網路設計的最佳實踐,並提供了在聚合多個千兆乙太網鏈路上一些重要的優勢:

    使用更少的光纖:萬兆乙太網連線相對於千兆乙太網鏈路聚合使用更少的光纖線纜,千兆乙太網鏈路聚合需要在每條鏈路上使用一對尾纖。使用萬兆乙太網減少了線纜的複雜性;同時考慮到鋪設額外的光纖線纜的費用也很昂貴,使用萬兆乙太網也有效地使用了現有光纖線纜的佈線;

    對大資料流的更好支援:在聚合的千兆乙太網鏈路上的流量由於在終端裝置上資料包序列的需求而被限制到1 Gbps的資料流。由於在單個萬兆乙太網鏈路上有更大的頻寬容量,所以萬兆乙太網可以更有效地支援大資料流的應用程式;

    更長遠的投資部署:相對於對個千兆乙太網鏈路的聚合,萬兆乙太網提供了更大的擴充套件性,從而可以更好地保護你的網路投資。最多可把8條萬兆乙太網鏈路聚合成一個虛擬的80Gbps的連結;

    萬兆乙太網和光纖線纜的選擇

    對於任何光纖線纜的部署都需要考慮三個重要的因素:

    光纖線纜的型別(例如單模/多模)

    萬兆乙太網物理介面的型別(例如10GBase-SR)

    光纖模組規格的型別(例如XFP)

    只要萬兆乙太網的物理介面型別在光纖鏈路的兩端是一樣的,模組的規格是可以互通使用的。例如,可以通過連線一個10GBase-SR XFP光纖模組和一個10GBase-SR SFP+來部署一條光纖鏈路。然而,一個10GBase-SR SFP+的光纖模組不能連線到10GBase-LRM SFP+光纖模組。

    萬兆乙太網和銅纜的選擇

    隨著交換標準的成熟和銅纜標準的改進,在萬兆乙太網上使用銅纜變得越來越普遍。現在,萬兆乙太網有三個不同的銅纜技術。每種都有不同的價格和效能(詳見表5)。儘管光纖(SFP+模組)能提供最低的延時,但是許多IT部門還是使用銅纜來連線交換機到交換機或者交換機到伺服器。

    10GBase-CX4——在2004年釋出——是最早的萬兆乙太網銅纜的標準。CX4相對經濟並支援非常低的延遲。它的缺點是規格太大而無法在高密度埠的匯聚交換機上使用。

    SFP+是最新的光收發器標準。萬兆SFP+直連線纜(DAC)直接連線到一個SFP+模組。由於低延遲、小的規格以及合理的價格,從而這個新的銅纜解決方案已經成為連線機架上的伺服器和儲存裝置的一個選擇。

    10GBase-T或者IEEE802.3an-2006在2006年釋出,在最大100米長的6A類和7類銅纜上實現萬兆乙太網。雖然該標準具有前途,但10GBase-T仍然需要不斷的技術改進來降低成本、功耗和延遲。

    萬兆乙太網和SFP+改造:便於短距離執行的直連線纜

    SFP+直連線纜集成了SFP+相容聯結器和一條銅纜,提供了低延遲、節能和低成本的解決方案。DAC具有幾種長度,最長可達10米(33英尺),並且是目前最好的短距離萬兆乙太網連線線纜。(詳見圖1)

    對於機櫃頂端(ToR)的應用

    交換機使用SFP+光纖模組在一個高效的1U規格機櫃中提供高階口密度的萬兆乙太網。出於相同的原因,伺服器和網路儲存廠商在他們的裝置上使用萬兆SFP+網路介面卡。DAC簡化了機架和終端的佈線。伺服器和網路儲存裝置可以直接連線到ToR交換機,避免對中間跳線面板的需求。DAC足夠靈活能夠在機架中進行垂直的佈線管理。在機架外的唯一佈線是ToR交換機上聯到匯聚層的連線,使移動機架變得更輕鬆。

    萬兆乙太網和鏈路聚合提供網路的冗餘性和靈活性

    埠匯聚或鏈路聚合不是新的技術。之前的IEEE標準定義了聚合多個乙太網埠到一個邏輯鏈路的方法,以提高整體的連線速率和可用性。

    IEEE的鏈路聚合控制協議(LACP)標準定義了捆綁多個物理埠到一個邏輯通道上的方法。現今,大多數的萬兆乙太網伺服器和網路儲存裝置有多個埠和支援Active-Active LACP埠組。然而,對伺服器來說主要關注的是冗餘,而且LACP標準只是定義了Active-Active伺服器組到相同的交換機,如果交換機非正常工作了就建立了單個故障點。出於這個原因,伺服器連線通常配置為故障切換模式。在故障切換模式下,活躍的連結到第一臺交換機,冗餘的連結到第二胎交換機直到第一條連結故障時被啟用。

    複雜、昂貴和專有技術確實在多臺獨立執行的不同交換機之間提供了LACP組。然而,從部署的角度來看,更容易通過堆疊型交換機使鏈路聚合跨越整個堆疊組來實現一個分散式的LACP解決方案。在這種配置下,堆疊組好像一臺邏輯上的交換那樣工作並實現無縫的鏈路聚合。

    什麼是“機櫃頂端”交換機

    一臺機櫃頂端(ToR)交換機是一臺具有少量埠並位於資料中心或服務提供商代管裝置的19寸機架的頂端或中間。一臺ToR交換機提供一個簡單的、低成本的方式來輕鬆地新增更多的網路容量。ToR交換機連線多個伺服器和其他的網路元件(如儲存)到一個機架上。大大簡化了新增更多的伺服器和儲存容量到網路的難度,避免了使用複雜的跳線面板和來自於每臺伺服器或每臺儲存裝置的佈線。

    萬兆乙太網和機櫃頂端的最佳實踐

    圖3顯示了一個可堆疊的萬兆乙太網ToR交換機的解決方案,為伺服器和網路儲存提供划算的SAN連線。LACP功能除了為伺服器和儲存提供更好的效能以外,還提供更好的可用性和冗餘性。由於伺服器虛擬化,Active-Active伺服器組可以分佈在兩個堆疊的交換機之間,當伺服器組連線到相同的邏輯交換機時確保了伺服器的物理冗餘。如果一條鏈路故障,LACP還提供故障切換的保護。同時,iSCSI流量負載均衡確保更大的傳輸吞吐量和更低的網路延遲。

    萬兆乙太網和分佈層的最佳實踐

    千兆乙太網到桌面需要一個高頻寬、高效的和靈活的解決方案。圖4顯示了具有萬兆上行鏈路的千兆接入交換機和可堆疊的萬兆匯聚交換機。作為機櫃頂端(ToR)的最佳實踐,LACP active-active組被分佈在四臺堆疊交換機之間,提供卓越的靈活性和可用性,同時提供到相同邏輯交換機的連線。在接入層,接入交換機堆疊成一臺虛擬的邏輯交換機,簡化了配置和管理的開銷。網路負載均衡確保了流量被動態地分佈在物理鏈路上。最後,為了鏈路的冗餘,LACP故障切換保護比使用生成樹協議更高效。當主鏈路處於工作狀態時,生成樹的備用鏈路是不工作的。故障切換保護比使用生成樹協議更高效。當主鏈路處於工作狀態時,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刻都是處於工作狀態的,從而提供了更好的聚合頻寬和無縫的冗餘。