康宁大型IT/服务提供商数据中心的结构化布线设计

光纤在线编辑部  2018-07-11 17:52:48  文章来源综合整理  版权所有,未经许可严禁转载.

导读

7/11/2018,作者 Dave Kozischek康宁光通信市场应用经理康宁光通信中国数据中心王坚译结构化布线被定义为建筑物或园区基础设施通信布线包括许多标准化的被称为子系统的更小元素因此是结构化的为了使其有效结构化布线是以这样的方式组织的即单独的光纤?#23376;?#23450;位移动增加和变更,更?#23376;?#31649;理并且布线周围有充足的空气流动

   也许没有比数据中心更需要有效结构化布线的环?#22330;?#22240;不容忍停机或网络?#25910;ϣ?#25968;据中心的所有者和运营者是致力于使用结构化布线的主要目标客户资源之一原因很清楚?#35789;?#22240;更倾向云服务外包而越来越少的传统数据中心例如一些IT服务提供商仍然有物理结构支持云而这些结构需要结构化布线

幸运的是什?#35789;?#26377;效的结构化布线不是开放的解?#20572;?#30456;反的在ANSI / TIA-942-B标准中标题为数据中心电信基础设施标准有清楚的解?#20572;?#22312;这篇白皮书中我们将探讨在数据中心中充分利用结构化布线的标准和关键的考虑因素无论其大小如何

考虑今天运营的不同类型的数据中心

   自用型数据中心也称为企业数据中心这些设施是由大公司私自拥有的该公司设计建设和运营自己的设备还可以为云服务或音乐流媒体提供服务获取利润

   整租型数据中心由IT服务提供商也称为云服务提供商拥有这些数据中心?#37038;?#38144;售空间的业务企业不需要建立自己的设施而是在整租型设施中购买空间和部署数据中心基础设施

   主机托管数据中心这些设施像整租型数据中心一样但是企业只租一个机架机柜或笼区IT服务提供商是运行基础设施的提供商

专用托管数据中心IT服务提供商在这些数据中心运营和租用服务器容量但每个企业客户都控制自己的专用服务器

共享主机数据中心在这些设施中企业客户在IT服务提供商的服务器上购买空间这些服务器在企业客户之间共享
 
如今在这些行业中这些不同类型的数据中心如何投?#35270;?#20854;基础设施正在发生重大转变LightCounting和福布斯的报告称云/ IT服务提供商的投资在上升企业IT的投资在下降如图1所示

这一转变的进一步证据体现在戴尔Oro服务器投资报告中其中最大的一部分是用于安装云类型的设备见图2



随着企业越来越多地决定将部分或全部基础设施外包给IT服务提供商结果不足为奇取而代之的是更少的自建大型设施的数据中心见图3

 
   这些超大规模多租户数据中心结构化布线的要求可能不同于过去企业拥有设施的较小的单租户的安装但TIA-942提供指导

   TIA-942总是推荐有交叉连接和互连区域的星型结构这个标准定义了五种不同的交叉连接和互连区域主配线区MDA中间配线区IDA水平配线区HDA区域配线区ZDA和设备配线区EDA 

   这些区域代表从机架和机柜到路由器交换机和其他组件的主要区域的完整网络TIA-942还提供了冗余定义的指导下他们的排名分为四个等级称为评级等级1是最小冗余的最低层等级4提供在数据中心结构化布线最高冗余通常部署在大型IT服务提供商的数据中心本标准所涵盖的其他基本内容包括区域架构和能效指南有关标准主题的简介请参见表1


当涉及结构化布线时标准涉及主干和水平布线如图4所示每个分布区域或正方形都是有一个接入面板各个区域需要多少的光纤取决于网络的速?#21462;?#32593;络的架构超额认购和交换机的配置让我们看看这些考虑下的几个例子来说明它们是如何影响数据中心的光纤数量

 
   表2显示了当数据中心网络速率从10G迁移到100G?#27604;?#20309;影响光纤数量计算的左边是物理架构有四个机架或机柜每个机柜或机架上有一个架顶的交换机和一个?#22411;?#30340;交换机接下来是TIA-942推荐的星型结构布线的逻辑结构最后最右边的是网络速率10G需要2芯光纤的支持40G可以通过2芯或8芯的光纤运行而100G需要2芯8芯甚至20芯的光纤这取决于收发器的情况所以你看取决于网络的速率一个端口需要少则2芯光纤或者多达20芯光纤提要?#21644;?#32476;速率会影响光纤数量计算检查路由以太网IEEE和存储方面的光纤通道ANSI以获得每端口光纤数?#24247;南?#32454;信息

 
现在让我们看看网络的逻辑结构是如何影响数据中心的光纤芯数的表3中的示例每个结构的速率都是用8芯传40G连?#29992;?#20010;交换机点对点结构是最简单的逻辑上是一个星型结构物理?#24358;?#26159;用8芯光纤连?#29992;?#20010;机柜构成一个星型结构一个完整的网状结构将每个交换机连接到其他交换机同样的5个交换机相互需要用32芯光纤连?#21360;?#36825;个逻辑网格在交叉连接处物理地被线缆连接需要32芯光纤来完成本例中的最后一个架构是脊叶结构其中每个脊交换机交换机1和2必须连接到每个叶交换机交换机3-5在具有相同五个交换机的相同物理配置中脊叶逻辑结构需要16芯光纤因此根据数据中心的体系结构它可以为每个机柜连?#37038;?#29992;8芯16芯或32芯光纤重点架构冗余增加了光纤数量

 
接下来让我们考虑超额认购对光纤芯数的影响简单地说超额认购是交换机的输入与输出通道的比值在图4的示例中星型架构在物理上和逻辑上使用恒定的10G网络速?#21462;?#26174;示的变量是超额认购率该示例显示了一个4:1的超额认购率24个10G通道输入其中6个通道输出中间的示例显示24个10G通道输入12个通道输出为2:1的比率底部示例是1:1的比率每个交换机的输入和输出都是 24个10G通道根据超额认购率所有其他变量保持不变所需的每个交换机的光纤芯数可以是12, 24或48芯重点超额认购率越?#20572;?#20809;纤数量越高最终超额认购率是网络输入/输出交换需求的函数也就是说光纤芯数也是由这一需求驱动的
 
 
最后看看网络交换机配置如何驱动光纤芯数使用固定的架构并在机架上的所有服务器上运行10G速率我们重新配?#23186;换?#26426;?#20063;?#21457;生的?#34385;?#22312;表5中所有下行的通道是10G两个40G端口中是四通道小形状可插拔的40G光收发器QSFP即8芯 MTP连接他们分成四个10G端口实现多达16个端口两个40G端口用于上行或2 x 8 = 16芯在中间我们看到同一个交换机所有四个40G端口回到核心交换机-相当于8 x 4 = 32芯光纤最后一个场景显示10G的均等分布于上行和下行40G端口在1610G端口拆分为10G增加的10G端口使其总计达到64芯光纤重点只需决定如?#38395;媒换?#26426;就影响在这些情况下的光纤芯数从16, 32到64芯

 
请注意此交换机配?#23186;?#38024;对这些服务器的以太网侧如果服务器有一个光纤通道网络和/或用于无线宽带技术InfiniBand高速计算的端口光纤芯数将继续攀升

?#36865;?#25105;们已经研究了四个变量如何独立地增加数据中心所需的光纤芯数因此想象混合变量可以在驱动光纤芯数方面的影响甚至更高改变网络的运行速?#28982;?#24433;响光纤芯数?#27604;?#20294;是改变速度和架构呢或者改变速度和超额认购率已经相?#36234;?#39640;光纤芯数甚至会更高

剩下的问题是如何连接这种类型的数据中心典型地今天越来越大的数据中心扩展到不同的位置像如图5所示企业园区

室内光缆通常在每个建筑物内使用通过室内/外通用光缆和过渡接头盒进行连?#21360;?#35265;表6
 

当涉及部署方法时有三个考?#19988;?#32032;
预?#31169;?#20809;缆?#21644;?#24120;用于室内高密度布线这些主干在工厂用8或12芯光纤MTP连接器?#31169;印?#20182;们是理想的用于MDA到HDA或EDA的安装涉及桥架走线方式和地板走线其中整个光纤芯数被部署运行在每个链接的末端的单一位置见图6


尾缆这些半预连接的组件在工厂一端用MTP连接器?#31169;?#20197;便于高光纤芯数的部署同时在另一端不?#31169;?#20197;匹配小导管或?#24066;?#29616;场长度变化在建筑安装中经常使用尾缆对于管道太小而不能拉拽和在订购之前不能确定线缆路径的情况是理想的请参阅图7

散状光缆此部署选项需要两端的终端连接通常使用MTP光学连接器散状电缆是最好的部署需要中心拉拽安装和极高的光纤芯数如1728芯光纤或更高见图 8




   将所有这些信息付诸?#23548;?#19979;面的例子说明了四路脊交换机是如何布线的以及由此产生的光纤芯数表8来?#36816;?#31185;的大规模可扩展的数据中心白皮书?#25925;?#20102;Nexus 7000交换机基于制造商的建议有48个叶交换机32个端口下行到服务器和32个端口返回到矩阵在这个例子中我们使用两个Cisco 3064交换机在每一个24个机柜的顶部创建一个A 矩阵和一个B 矩阵图9显示了这些建议如何转化为逻辑架构


   如图10和表9所示思科的脊叶结构指导提供了一个四路脊交换机与48个叶交换机从机架开始逆向作业每个叶交换机向外有32个端口转换为每个交换机所需64芯光纤在每个机架上有两个交换机每个机柜需要128芯光纤来支持这种结构这个设计要求10G和1:1的超额认购如前所述我们将使用可被12整除的光纤芯数来继续做这个例子


当谈到布线这个场景时我们有不同的选项它们不一定都是不错的选项就像图11所描绘的那样使用跳线超过3000条最好是将跳线合并成4872芯光缆如图12所示甚至更好的是选项3使用高芯数主干每个576芯光纤使我们从3000个跳线降到六个576芯主干光缆请参阅图13




   为了理解为什么有些选项比其他选项更好让我们探讨它们在数据中心中的初始安装和不可避免的移动添加和变更时相对容易的使用这意味着花费精力表10说明了一?#23567;?


   高芯数主干案例的探讨是它们对数据中心不动产的有价值影响-布线的途径TIA569提供计算以了解布线中桥架/管道/走线槽占的百分比以及推荐的最大填充率不超过25%的建议它可能不是直观的事实上50%填充率?#23548;?#19978;消耗了整个路径因为线缆之间的空间是方程的一部分  考虑到这一点参照图14使用3000个以上的跳线的第一个选项根本不是一种选择然而第二个布线选项48个 72芯光纤主干在46英寸桥架中工作但在44英寸桥架中就不太好两个桥架尺寸都可以很容易地容纳六个576芯光纤主干选项


结论
高芯数的主干光缆最适合今天的数据中心只信靠12和24芯光纤主干连?#29992;?#20010;机柜的日子不会再多了现在我们在关注那些规模和光纤芯数日益增长来支持更高速度的数据中心更大的超额认购率冗余结构创新的交换机配置很明显大型设施是新的标准企业IT客户将继续从小型租户单一设施运营商转向外包全部或部分数据中心基础设施幸运的是有成熟的结构化布线方法和多年经验解决数据中心挑战的全球制造商以及TIA-942?#20013;?#25552;供指导的保证
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