数据中心服务器接入技术详解

责任编辑:一三

作者:harbor

2014-11-04 13:34:32

来源:企业网D1Net

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数据中心的核心工作就是进行信息的计算与处理,完成这些工作要完全依仗服务器设备来完成,所以如果数据中心里没有服务器就称不上是一个数据中心。

数据中心的核心工作就是进行信息的计算与处理,完成这些工作要完全依仗服务器设备来完成,所以如果数据中心里没有服务器就称不上是一个数据中心,服务器要完成信息的处理并不是孤立工作的,而是需要相互之间的协调运作,这样就要通过网络将各种服务器设备连接起来。数据中心里所有的服务器通过网络连接起来虽然看似简单,实则里面有不少的学问,尤其是当服务器数量增长到一定程度时,服务器的接入技术的好与差关系着整个数据中心的管理效率和运行成本。现在主流的服务器接入技术有三种:ToR、EoR、远端板卡,本文逐一详述。

ToR(Top of Rack,即机顶接入)表示服务器的接入点是位于机柜顶端的交换机。在ToR架构中,每一个或相邻几个机柜的最上一层会部署一对ToR交换机,每个服务器都在机柜内通过双网卡的方式分别连接到两台ToR交换机上。部署一对ToR交换机的目的是为了业务冗余,一般一个机柜内放置10左右的服务器,这要求ToR交换机要提供至少14口(2口互联,2口上行)以上的千兆或万兆端口,以满足连接需要。通常ToR的方式都是将网络交换机和服务器连同机柜视为一个整体,这个机柜只向外提供一些服务接口,进行模块化管理。现在模块化数据中心概念火热,其中服务器接入主要都是采用的ToR接入方式。

当然也不是每个机柜都要部署两台交换机,如果交换机的能力较强或者是中高端插卡式的网络设备,则一对交换机可能可以带8~10个机柜的服务器规模,这时在每个机柜里并不部署网络设备,这种方式就是EoR。EoR(End of Row,即列头接入)表示在一列机柜的顶端部署一对网络设备,所有服务器的上联线路通过机柜内的走线架或者光纤导线连接到这两台列头交换机上。由于一列机柜内的服务器上联链路各不相同,因为EoR要选择功能比较强大、支持端口类型丰富的网络设备。显然和ToR相比,EoR对网络设备数量需求较少,但是对性能要求较高,同时EoR的布线系统要比ToR复杂,为每一个服务器到列头交换机都要布线。这几年数据中心规模越来越大,采用EoR方式给传统数据中心布线带来很大难题,不仅布线复杂而且占用大量的空间,尤其是在做扩容时,每增加一台服务器就要增加一条新的布线连接,不仅成本高实现也比较复杂,所以现在采用ToR服务器接入方式越来越普及,数据中心在进行扩容时直接按照机柜数量还扩容,将一个机柜内的交换机和服务器作为一个整体扩容,方便继而,这正是ToR接入方式的优越之处。而EoR方式主要用于中小规模的数据中心。不过ToR方式也不是没有缺点,ToR的方式意味着要部署更多的交换机设备,这样整个数据中心的网络设备数量规模就较大,一个10000台服务器规模的数据中心,至少要1000台ToR交换机,这样规模的交换机管理起来十分不方便,甚至出了问题都找不到交换机在哪里,带来一系列问题,为了解决这个问题虚拟化技术出现了,在采用ToR的接入方式网络中,可以通过虚拟化技术,将数十台ToR交换机虚拟化成为一台交换机,然后进行管理,这样即解决了管理难的问题,由节省了布线系统,扩容也会非常方便。正是因为如此,网络虚拟化技术才会如此火热。ToR接入方式另外一个限制就是二层环路冗余问题,一般ToR交换机都是二层设备,它们与核心设备之间运行STP/RRPP/RPR等这些环路保护协议,这些协议的维护与排错一向是业界普遍的难题,存在收敛速度慢、带宽利用率低的通病,现在出现了Trill/SPB等新的二层环路协议,就是为了解决这些传统环路协议无法解决的问题。

FEX远端板卡服务器接入技术是思科公司提出来的,并在思科的网络设备上已实现,FEX是思科的一项非常有创意的设计,FEX是Fabric Extender的缩写,Fabric是交换机的矩阵,通常也用来指网络环境中的交换核心,Extender的含义是延伸设备,按照字面意思理解,FEX就是将交换机矩阵延伸出去的设备。这种技术实质也是一种虚拟化技术,是将两台不同类型的设备虚拟化为一台设备进行管理。数据中心的网络核心基本都是插卡式的中高端设备,而ToR交换机都处于网络边缘,盒式交换机居多,这样ToR交换机就可以虚拟化成为核心交换机的一个插卡,形成一个虚拟化设备,通过远程对整个网络设备进行管理。由于在物理空间上,ToR交换机和核心网络设备并不在一个机房,甚至处于不同的地区,但是通过软件虚拟化却可以形成一台设备,因此将这种服务器的接入方式叫做远端板卡,而对于每个虚拟化为一个插卡的服务器,其物理上还是ToR的接入方式,这点并没有变化。

数据中心服务器接入的方式重要性不言而喻,但是不管采用哪种方式都有各自的优缺点,只有在适应自己的环境中才能体现出最大优势,存在这么多接入方式也是为了满足不同数据中心的需求。除了本文介绍的这三种接入技术,其实还有FCoE、扁平化网络接入技术等,这些都是为了应对云计算、大数据等新兴应用而产生的创新技术。当进行数据中心建设或者扩容时,应该首先想到机柜的数量和布置方式,只有确定了新机房需要多少机柜,这些机柜怎样连接起来之后,才能进入下一步程序,确定接入方式时还要充分考虑到未来的变化或者扩容,一旦确定采用哪种接入方式,那么在未来数据中心运维的过程中基本不会再变化。“好的开始时成功的一半”,只有充分分析数据中心的规模、未来变化、成本、维护等综合因素,选择最适合自己的服务器接入方式,才能在将来的数据中心运维中,方便管理,降低改造成本。

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