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DAC电缆或AOC有源光缆的超融合布线设计
日期:2021-02-27 01:09:11
在考虑融合基础架构和超融合对布线的影响时,重要的是首先了解数据中心拓扑结构是如何发展的。在过去的几年中,软件定义网络的出现推动了数据中心设计从三层拓扑转移到叶状拓扑。

数据中心布线
 
三层设计是底层(或访问层)将主机连接到网络的地方。中间层是分布或聚合层。核心层提供到数据中心其他部分的路由服务以及数据中心空间之外的服务,例如Internet访问和到其他数据中心位置的连接。这种拓扑的一个示例是将思科7000系列用作核心交换机,将思科系列用作汇聚交换机,并将思科2000系列用作接入交换机。

数据中心布线
 
尽管此设计很简单,但在可伸缩性方面确实存在一些局限性。如果各层之间的上行链路被超额预订,则可能会遇到瓶颈。这可能是由于流量流经每一层而引起的延迟,以及使用诸如生成树之类的协议对冗余链路的阻塞所致。
 
叶状拓扑是另一种设计,其中叶子交换机形成访问层。这些叶子交换机与所有主干交换机完全网状连接。网格确保每个分支交换机与其他​​分支交换机之间的连接不得超过一个。
 
这种拓扑易于扩展。层之间的链接可以路由或交换。所有链接都在转发–这意味着路径中没有任何链接被阻塞。例如,您可以使用许多链路的透明互连或最短路径桥接软件之类的技术。
 
融合基础架构和Apache Hadoop
融合的基础架构通过将多个技术组件组合到一个计算包中来工作。融合基础架构的某些组件可能包括服务器,数据存储设备,网络硬件和用于IT管理的软件。
 
许多客户正在使用融合基础架构来构建Apache Hadoop集群。Apache Hadoop是一个用Java编写的开源软件框架,用于大型数据集的分布式存储和分布式处理。图3显示了使用Arista设备的典型Hadoop集群。
 
最左侧的核心机柜中是带有12端口MXP线卡的机箱。从MXP线卡连接的是24芯MTP跳线,这些线进入MTP耦合器面板。每个MXP线卡都有12个端口,每个MTP耦合器面板具有12个一对一线卡镜像的耦合器。
 
在MTP耦合器面板的背面是48芯光纤MTP跳线,两个带有24个MTP跳线用作骨干光缆,并连接到24端口MTP-LC盒式磁带模块的背面。每个24端口盒式磁带模块都复制一个核心交换机,以连接一行计算柜。
 
中央机柜或行末或行中机柜复制了四个网络核心交换机,其中两个作为主要数据连接,另外两个作为管理端口。
 
右侧的机柜是计算机柜,并具有两个机架顶部中央机柜开关。此配置使用一个中央机柜来存储10G或25G的数据,使用一个中央机柜来管理1G或10G的数据。中央机柜交换机使用8光纤/ 4端口LC到LC电缆组件连接回中央机柜。计算柜中行中机柜开关下方是服务器和磁盘阵列。
 
数据中心的所有组件
融合基础架构可以将数据中心的所有组件(服务器,数据存储设备,网络设备和软件)包含在一组机柜或一个机柜中,如图4所示。由于数据中心所有者需要更多的计算能力,因此他们可以添加基础设施一次一个机柜或一次多个机柜。
 
当最终用户安装这些系统时,由于可用的媒体类型不同,柜内连接可能成为挑战。这些介质类型包括DAC铜缆,AOC有源光缆以及传统的收发器和带有跳线的光学器件。注意,DAC电缆既可以是被动的也可以是主动的。
 
使用DAC电缆的柜内连接
柜内连接使用DAC电缆。DAC电缆插入服务器和软件设备中的网络交换机或上行链路交换机。通常,短于5米的DAC电缆是无源的,并且不消耗功率。它们对信号没有任何作用,仅充当直通传输介质。

dac电缆
 
在信号进入无源DAC电缆之前,开关将设置信号转换,调节,放大和均衡或偏斜。正确利用无源DAC电缆需要具有信号处理芯片组的开关,以保持可接受的偏斜。
 
通常,长度超过5米的DAC电缆是活动的,并且从两端汲取功率,但是这可能因厂商而异。AOC有源电缆的成本平均是无源电缆的三倍。SFP + DAC是10G以太网的流行选择。它可达10米,具有低延迟和较低的成本。
 
使用DAC的挑战之一是电缆管理。它们采用标准长度和分线,可能会导致较长的服务环路并导致电缆拥塞。通常,DAC电缆可以支持1G到1G,10G到10G,40G到40G和100G到100G的连接。它们还可以从40G扩展到4个10G,再从100G扩展到4个25G。
 
使用有源光缆的柜内连接
AOC有源光缆由光纤玻璃制成,其两端均附有光学元件。它们比DAC贵,但可以运行更远的距离,并具有高达100G的更高速度。

aoc有源光缆
 
AOC有源光缆可以支持10G至10G,40G至40G和100G至100G连接。它们还可以从40G扩展到(4)10G,再从100G扩展到(4)25G。
 
使用AOC有源光缆的一个限制是它们仅支持一种传输速度和一种供应商类型。当您进行下一次设备升级时,很可能需要更换AOC电缆。尽管比单个光学器件和跳线便宜,但它们无法扩展到更高的速度。
 
使用跳线的机柜内连接
当使用安装在设备中的收发器时,铜跳线可以有效地用于从1G到10G的速度运行。6类网线是这些连接的当前行业领导者。
 
最近发布的微型6类网线使标准6类网线的直径减小了50%。迷你6类网线还具有更灵活的铜芯,可以更好地在柜内布线。可以将其捆扎成束,并在各端交错。一端可以交错到ToR交换机中,另一端可以交错到所需的任何服务器或设备端口中。
 
如果应用程序使用带有所需光学端口的配线架或中央机柜开关,则可以有效地使用光纤跳线和线束。使用预端接的光纤的优点之一是长度可以精确,以进行所需的连接。每个连接器都可以预先标记到端口目标位置,以方便安装。这大大减少了机柜内的服务环路,并有助于管理所有其他连接,例如电源线和监控设备。
 
另一个优点是更长的潜在寿命。与具有较短长度和较低功率功能的DAC电缆不同,光纤跳线和线束将随着速度的提高而向前兼容。
 
定制的光纤线束也可以制成特定的长度和突围,并预先贴上标签,以简化安装和可重复性。
 
超融合布线
超融合使用软件体系结构将计算,存储,网络,虚拟化和其他技术集成在单个硬件盒中。随着数据中心开始使用融合基础架构将计算系统带入多个机柜(或仅一个机柜)中,超融合现在已将占用空间减少到1U或2U机架空间。
 
这项新技术依赖于我们的发展。该软件不仅可以在一个位置而且可以在许多位置与计算周期中的所有必需组件进行通信。
 
与我们一起,网络功能虚拟化已成为主要的企业数据中心模型。这些模型的意义是深远的。
 
例如,一个组织的主数据中心可能位于其总部环境中。该机构可以在另一个地方站点中安置在同一地点的设施中。使用像亚马逊这样的大型云供应商,它也可以将其电子邮件和其他业务应用程序存储在云中。这三个位置中的每一个都可以在其设备上运行相同的布线方式,而虚拟网络将允许它们出现并充当用户的相同计算系统。
 
超融合机柜内连接
部署超融合时,所用设备的机架空间为1U和2U,许多设备可以安装在单个机柜中。这些设备中的每一个通常都需要两个或四个到上行链路交换机的连接。该上行链路交换机可以安装在机柜的顶部或机柜的中央,以缩短柜内连接的长度。
 
通常,由于每个机柜使用的融合计算机数量众多,因此超融合比三层拓扑和融合基础架构具有更多的柜内连接。快速了解必要的连接并优化介质类型的使用将降低成本,并为机柜中的组件提供最佳支持。
 
电缆套件
随着数据中心部署超融合,适当的计划可以帮助准备柜内连接。例如,强烈建议确定DAC电缆,分支,线束和电源线的最佳长度。一旦确定了电源线的长度,就可以对两个电源板进行颜色编码。
 
此外,提前为每个机柜选择必要的光学元件将有助于快速而有效地部署。可以对光学器件进行编程,使其与几个不同的供应商的设备配合使用,以减少要订购和管理的零件数量。单个电缆供应商盒可以包含一个机柜所需的所有连接性和光学组件。
 
结论
数据中心拓扑继续从三层迁移到叶状。我们正在帮助向融合基础架构和超融合的演进。
 
由于用于计算的各个组件都采用较小的包装,例如1U和2U机架式机器,因此电缆的结构越来越紧凑。现在,绝大多数连接都在柜内完成,并通过DAC电缆或AOC有源光缆完成。
 
提前规划和标准化机柜设备机架的位置有助于定义用于连接的最佳电缆。以适当的长度,断头,颜色和标签获取电缆将简化安装,电缆拥塞,冷却和可重复性。反过来,这将减少与连接有关的停机时间。