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1 导言   

  数据中心在逻辑上包罗硬件和软件。硬件是指数据中心的底子办法,包罗支持体系和盘算机设置装备摆设等;软件是指数据中心所安置的步伐和提供的信息办事。一个完备的数据中心在其修建之中,包罗支持体系、盘算机设置装备摆设和信息办事这三个逻辑局部。支持体系次要是电力设置装备摆设、情况调治设置装备摆设和监控设置装备摆设,这些体系是包管下层盘算机设置装备摆设正常、宁静运转的须要条件。数据中心的盘算机设置装备摆设包罗办事器、存储设置装备摆设和网络设置装备摆设,这些设置装备摆设运转着下层的信息办事。信息办事的质量依赖于底层支持体系和盘算机设置装备摆设的办事器才能。只要综合思索种种要素、全体统筹分身,才干包管数据中心的精良波动运转。

  办事器作为数据中心信息办事的次要载体,同时与存储设置装备摆设和网络设置装备摆设相连,是数据中心的中心组件。以后数据中心的办事器按形状可分为塔式办事器、机架式办事器和刀片式办事器这三类。从网络设计上看,塔式办事器与机架式办事器的摆设形式类似,且受数据中心机房空间等要素的限定,机架式办事器和刀片办事器已成为数据中心次要的办事器形状,以下针对后两种形状的办事器做剖析探究。

2 办事器形状差别

2.1塔式办事器

  塔式办事器的形状与团体PC主机类似。与平凡PC相比,塔式办事器的主板可扩展性强,接口和插槽比平凡PC多,机箱尺寸比平凡PC大。塔式办事器本钱低,可满意入门级办事器的需求。但塔式办事器占用的机排挤间大,方便于移动,因而在范围较大的数据中心已很少摆设这种形状的办事器。


                      图1.塔式办事器

 

2.2机架式办事器

  机架式办事器是一种表面依照一致尺度设计、共同机柜利用的办事器,如图2所示。由于接纳一致的机架式布局,办事器可以利便的与统一机柜或位于列头柜内的以太网互换机毗连,简化了机房的布线和办理。

  机架式办事器的尺寸有一致的尺度:办事器的宽度为19英寸,高度以U为单元,机架式办事器的高度在1U到7U之间。

  相比塔式办事器,机架式办事器的好处是占用机柜空间小,单元空间可安排更多办事器,便于机房内一致办理,且办事器挪动利便。机架式办事器对机房的制冷要求较高,关于风冷方法的数据中心,在安置办事器时,要求冷氛围从办事器机柜前的镂空隙板送入机柜,办事器很久以前面板将冷氛围吸入,寒气流经办事器外部转换成热氛围后,从办事器前面板流出。热氛围沿循环通道重新进入制冷安装。

                     图2.机架式办事器

  由于办事器外部空间限定,扩大性受限定,比方1U的办事器通常只要1到2个PCI扩大槽。因而这种办事器多用于办事器数目较多,且机房有比力相宜的制冷安装的大型数据中心。

2.3刀片办事器

  刀片办事用具有集成化、高密化的特点,其主体布局是一个大型的具有尺度机箱尺寸的机箱(又称为“刀箱”),刀箱外部可插上多块“办事器刀片”单位,此中每一块办事器刀片便是一台独立的办事器。每个办事器刀片可以经过当地硬盘运转本人的操纵体系,互相之间没有联系关系。多个办事器刀片也可经过集群软件构成一个办事器集群。在集群形式下,一切办事器刀片经过高速网络情况互联,办事于相反的用户群。

  除办事器刀片外,刀箱内还可依据必要安置具有差别功效的“刀片模块”,如:网络刀片、存储刀片、办理刀片等。此中网络刀片(又称为刀片互换机)的功效相称于以太网互换机,刀片互换机通常以1GE或10GE端口与刀片办事器毗连,并提供10GE端口与下行互换机毗连;存储刀片可以被视为一个硬盘模块,经过背板总线大概硬盘接口线向办事器刀片提供存储功效;办理刀片经过办事器刀片上集成的监控办理芯片举行刀片办事器的会合监控和办理。

                     图3.刀片办事器

  刀片办事器一样平常使用在大型数据中心或盘算麋集的范畴,如电信、金融行业和互联网数据中心等。对企业和互联网办事提供商来说,随着商业的开展和对办事器需求的增加,刀片办事器在浪费空间、便于办理、可扩展性方面绝对与机架式办事器有明显的上风。但刀片办事器由于盘算密度成倍进步,对单机柜的供电功率以及制冷方法提成更高要求。

3 网络设计方案差别

3.1数据中心折务器网络接入方法概述

           图4.数据中心折务器区分层网络模子

  如图4所示,在典范的数据中心折务器区分层网络模子中,网络中心层用于毗连各办事器区的会聚层设置装备摆设,完成办事器区之间报文的高速转发。会聚层设置装备摆设做为办事器的网关,是办事器区的网络流量搜集点,是摆设宁静设置装备摆设和使用优化设置装备摆设的最佳地位。数据中心接入层为办事器提供高可用的二层网络接入,并经过VLAN分别完成接入办事器的断绝。

  接入层应依据办事器数目计划接入互换机的端口数,并思索将来的扩展才能。接入层应依照办事器物理形状举行一致计划,相反形状的办事器关于网络接入方法以及机柜布线的要求根本相反,因而将相反形状的办事器会合摆放,并接入到相反的接入层互换机上可进步办事器机柜使用率和机房的办理服从。

  无论关于机架式办事器照旧刀片式办事器而言,高可用性与高扩展性都是数据中心网络接入层网络设计的根本准绳。但是,机架式办事器与刀片式办事器在网络可办理性方面却有差别的要求。在刀片办事器的刀箱中,通常配有办理模块(或办理刀片),经过办理模块提供的WEB界面,可以完成对刀箱中的办事器刀片和刀片互换机的一致办理。

  这种办理一致性固然简化了整个体系的办理,但会招致网络办理界限与办事器办理界限的含糊题目。由于数据中心网络办理员不具有刀片办事器的办理权限,不克不及完成对刀片互换机的办理;而办事器办理员由于网络技能才能的限定,又不克不及很好的完成办事器二层网络接入的相干设置装备摆设事情,由此易惹起办事器接入的网络妨碍。

  笔者曾在某银行数据中心项目标实行历程中遇到过相似题目:在事先条件下,银行网管职员为包管办事器的二层可扩展性与高可用性,设计中在刀片互换机与数据中心会聚互换机间使能天生树协议,但由于办事器办理员在设置装备摆设刀片互换机时,接纳了错误了天生树协议参数,致使网络中缀,由此影响了整个商业体系的上线工夫。因而,在计划刀片办事器接中计络时,明白网络与办事器办理界限,进步网络可办理性,也是一个紧张的设计准绳。

 办事器接入层互换机依照能否接纳N:1假造化技能(如H3CIRF技能)可分为两大类方案。从数据中心网络的高可用性、可扩展性以及易办理性动身,差别的办事器形状(机架式、刀片)有差别的保举组网方案。以下迁就两大类方案关于机架式办事器和刀片办事器的实用性举行剖析探究。

3.2未接纳假造技能的办事器接入方案

  假造化技能的网络拓扑方案有四种,辨别为:倒U形方案、U形方案、矩形方案和三角形方案。为了便于比力种种组网拓扑,这里假定接入互换机(或刀箱内的刀片互换机)接纳两个万兆以太网接口与下行以太网互换机毗连,办事器经过双网卡辨别接入到两台接入互换机(或刀片互换机)上。如表1所示为各方案的实用性剖析。

3.2.1二层无环U形组网

                  图5.二层无环U形组网

方案好处:   

  • 网络络接入层不存在二层环路,接入层互换机可以不启用天生树协议,因而网络的设置装备摆设办理复杂。
  • 方案缺陷:

  • 从接入互换机到会聚互换机短少二层冗余途径,方案不具有高可用性。

  • 办事器的接入VLAN不克不及跨会聚层,办事器不克不及完成跨互换机的二层互联,网络的二层扩展才能有限。

  • 办事器网关指向会聚互换上VRRP的VIP地点,但VRRP心跳报文的传输途径必需颠末两台接入互换机,当两台接入层互换机之间的链路产生中缀时,两台会聚互换机都变为VRRP主设置装备摆设,网络进入三层不波动形态。

    机架式办事器实用性剖析:

    网络接入不具有高可用性,且二层扩展才能有限,因而不发起在机架式办事器接入时接纳这种组网。

    刀片办事器实用性剖析:

    网络接入不具有高可用性,二层扩展才能有限,不发起在刀片办事器接入时接纳这种组网。

    3.2.2二层无环倒U形组网

                        图6.二层无环倒U形组网

    方案好处:   
    网络接入层不存在二层环路,接入互换机不启用天生树协议,网络设置装备摆设办理复杂。
    办事器的接入VLAN可以跨会聚互换机,因而能完成VLAN跨差别的接入层互换机,办事器可完成跨接入互换机的二层互联,办事器接入扩展性好。
    接入互换机下行会聚互换机接纳捆绑链路,因而下行链路牢靠性高,链路的带宽使用率高;

    方案缺陷:   
    当会聚互换机与接入互换机之间的链路中缀时,办事器不克不及感知这种妨碍,办事器下行流量仍旧发送到呈现妨碍的接入互换机,从而构成了“流量黑洞”;

    机架式办事器实用性剖析:  
    由于存在“流量黑洞”的题目,因而不发起在机架式办事器接入时接纳这种组网。   

    刀片办事器实用性剖析:
    刀片互换机可经过下行捆绑链路的形态监测机制办理“流量黑洞”题目:刀片互换机在正常运转形态时,周期性的对下行会聚层互换机的接口举行形态反省,当发明下行接口妨碍时,该刀片互换机将shutdown其上一切端口。此时,接入到该刀片互换机上的办事器将把流量切换到与另一个刀片互换机相连的网卡上,从而制止了“流量黑洞”。   
    这种方案设置装备摆设办理复杂,如刀片互换机具有防“流量黑洞”的特征,则实用于刀片互换机的网络接入。

     

     

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