ToR vs EoR: Comparación de soluciones conectadas

Colina

TOR (Top of Rack) se refiere a la implementación de uno o dos conmutadores en cada bastidor de servidores, con los servidores conectados directamente a los conmutadores del bastidor, lo que permite la interconexión de servidores y conmutadores dentro del bastidor. El núcleo real de TOR es implementar los conmutadores dentro del bastidor del servidor, ya sea en la parte superior del bastidor o en el medio del bastidor o en la parte inferior del bastidor, como se muestra en la figura. Esto se muestra en la figura. En términos generales, la implementación de los conmutadores en la parte superior del bastidor es más beneficiosa, por lo que esta arquitectura es la más utilizada.

Los conmutadores implementados en modo TOR en gabinetes de servidores, los llamamos conmutadores TOR. Los conmutadores TOR suelen ser conmutadores de caja con una altura de 1U a 2U, como los conmutadores de las series CE5800 y CE6800 de HW.

La mayor ventaja de la arquitectura TOR es que simplifica la conexión entre servidores y switches. Los puertos GE/10GE/25GE en los servidores del gabinete se pueden conectar directamente al conmutador TOR a través de puentes cortos y luego conectarse al conmutador de agregación a través de fibras ópticas 10GE, 40GE o 100GE, como se muestra en la figura a continuación. Esta conexión acorta en gran medida la distancia entre los cables, simplifica la gestión de cables, reduce la complejidad de la estructura de la red y se ajusta a la tendencia de los centros de datos ecológicos y que ahorran energía. También es conveniente reemplazar los cables cuando se requiere la expansión del servicio.

Para la arquitectura TOR, cada gabinete puede verse como una entidad administrativa separada. Cuando es necesario actualizar los servidores o los conmutadores, puede actualizarlos gabinete uno por gabinete. Durante la actualización, el reenvío de tráfico de otros gabinetes no se ve afectado y se minimiza el impacto en los servicios.

La fibra generalmente se elige para el enlace ascendente del conmutador TOR debido a sus ventajas sobre el cobre para la protección de la inversión a largo plazo. Las fibras ópticas pueden transportar anchos de banda más altos. Cuando es necesario reemplazar un enlace con una tasa más alta, las fibras ópticas son más flexibles.

Por lo tanto, al seleccionar conmutadores TOR, generalmente debe considerar tanto la cantidad como la velocidad de los puertos descendentes conectados a los servidores y la flexibilidad de los puertos ascendentes. En general:

◼ Cuando el puerto del servidor es el puerto GE, puede elegir el conmutador de la serie CE5855EI. El conmutador de la serie CE5855EI se divide en dos modelos, CE5855-48T4S2Q-EI y CE5855-24T4S2Q-EI, que proporcionan 48 y 24 interfaces eléctricas Ethernet 10/100/1000BASE-T en el enlace descendente, respectivamente. interfaces; el enlace ascendente proporciona dos interfaces ópticas Ethernet QSFP+ 40GE y cuatro interfaces ópticas Ethernet SFP+ 10GE, mientras que cada interfaz 40GE también admite la división en cuatro interfaces 10GE.

◼ Cuando el puerto del servidor es un puerto 10GE, puede elegir los conmutadores de la serie CE6856HI. Los conmutadores de la serie CE6856HI se dividen en dos modelos, CE6856-48S6Q-HI y CE6856-48T6Q-HI, que proporcionan 48 interfaces ópticas Ethernet 10GE SFP+ en el enlace descendente y 10GBASE-T Los conmutadores de las series CE6856-48S6Q-HI y CE6856-48T6Q-HI proporciona 48 interfaces ópticas Ethernet 10GE SFP+ e interfaces eléctricas Ethernet 10GBASE-T en el enlace descendente, y 6 interfaces ópticas Ethernet 40GE QSFP+ en el enlace ascendente.

◼ Si desea que el conmutador TOR proporcione una memoria caché grande, se recomienda que elija el conmutador de la serie CE6870EI. Según el tipo y la cantidad de puertos de enlace descendente, los conmutadores de la serie CE6870 se dividen en tres modelos: CE6870-48S6CQ-EI, CE6870-24S6CQ-EI y CE6870-48T6CQ-EI. Tomando el CE6870-48S6CQ-EI que se muestra en la Figura 3 como ejemplo, el conmutador admite seis 40GE/100GE QSFP28 Interfaces ópticas Ethernet en el enlace ascendente y también admiten la división en cuatro interfaces 10GE o cuatro interfaces 25GE. Los conmutadores de la serie CE6870 ofrecen una gran memoria caché de 4 GB, que puede hacer frente fácilmente a picos de tráfico provocados por video, búsqueda y otras aplicaciones en el centro de datos.

Hardware CE6870-48S6CQ-EI

Por supuesto, la arquitectura TOR también tiene sus inconvenientes. Uno de los más obvios es que la arquitectura TOR amplía el dominio de gestión de toda la sala de servidores del centro de datos. La implementación de conmutadores en cada gabinete significa que hay más conmutadores en la sala, cada uno de los cuales debe configurarse, administrarse y mantenerse. Suponiendo que tiene 10 filas de gabinetes en su sala de servidores, 10 gabinetes en cada fila y dos conmutadores TOR implementados en cada gabinete, necesitará administrar y mantener 200 conmutadores TOR. Aunque la configuración de estos 200 conmutadores es básicamente la misma, aún requiere muchos costos de mano de obra y aumenta la probabilidad de asignación incorrecta del equipo.

Los interruptores de la serie CE también brindan soluciones para los problemas anteriores. Por ejemplo, puede usar la función ZTP (Zero Touch Provisioning) para la configuración automática por lotes de dispositivos de configuración recién enviados o vacíos. Los conmutadores de la serie CE también admiten tecnologías de virtualización de dispositivos enriquecidos (como el apilamiento), que pueden simplificar de manera efectiva el plano de administración de los dispositivos, lo que reduce los costos de mano de obra y mejora la eficiencia de la implementación.

Otro inconveniente de la arquitectura TOR es el desperdicio de puertos. Actualmente, la mayoría de los conmutadores TOR pueden proporcionar 48 GE/10GE/25GE puertos de enlace descendente. Si implementa dos conmutadores TOR por gabinete, por ejemplo, hay 96 puertos descendentes, por lo que necesitaría una gran cantidad de servidores en el gabinete para aprovechar al máximo todos estos puertos.

Puede reducir el desperdicio de puertos hasta cierto punto mediante la conexión cruzada entre gabinetes adyacentes. Como se muestra en la figura a continuación, se implementa un conmutador TOR de 48 puertos en cada uno de los dos gabinetes, con 24 puertos en cada conmutador que brindan acceso a los servidores en este gabinete y otros 24 puertos brindan acceso a los servidores en gabinetes adyacentes. Como puede ver, esta solución tiene el costo de cableado adicional entre los dos gabinetes, por lo que tampoco es una solución perfecta. Pero es una alternativa rentable al desperdicio de puertos causado por la implementación de dos conmutadores TOR por gabinete.

EOR/MOR

A diferencia de TOR, la arquitectura EOR (End of Row) proporciona un punto de acceso de red unificado al final de cada gabinete. Como se muestra en la figura, el conmutador desplegado al final de cada gabinete para que los servidores accedan a la red de manera uniforme se denomina conmutador EOR.

Para garantizar la fiabilidad, cada fila de armarios suele estar equipada con dos armarios de red, situados en la cabecera y al final de la fila, respectivamente. El adaptador de red del servidor utiliza cables de conexión de fibra/DAC/RJ45 relativamente cortos para conectarse al mismo panel de conexión del gabinete, y los cables de red, fibra y cables de cobre en el panel de conexión se agrupan y conectan al gabinete de red en el otro extremo de cada fila a través del tronco o piso del cable aéreo.

La arquitectura EOR coloca los switches de acceso centralmente en uno o dos gabinetes, lo que facilita la administración y el mantenimiento, pero también aumenta la conectividad entre los gabinetes de servidores y los gabinetes de red. Cuanto más lejos estén los gabinetes del servidor de los gabinetes de la red, mayor será la distancia del cableado en la sala del servidor, lo que resultará en una gran carga de trabajo de mantenimiento de cables y poca flexibilidad.

La arquitectura Middle of Row (MOR) es una mejora de EOR. También proporciona un gabinete de acceso a la red unificado para servidores. Sin embargo, el MOR requiere que el gabinete de red se coloque en el medio de toda la fila de gabinetes, acortando la distancia entre el gabinete del servidor y el gabinete de red hasta cierto punto y simplificando la administración y el mantenimiento de cables. Sin embargo, en comparación con TOR, tanto EOR como MOR, el cableado complejo y la gestión y el mantenimiento difíciles siguen siendo sus mayores desventajas. A menos que se especifique lo contrario, las siguientes descripciones de EOR también se aplican a MOR.

 

Los conmutadores EOR suelen ser conmutadores de chasis, como los conmutadores de la serie CE12800 de HW. Si la cantidad de servidores en la sala de equipos es pequeña, también puede elegir las series CE8800 y CE7800.

En comparación con los interruptores de caja, los interruptores de chasis tienen ventajas obvias en los siguientes aspectos:

◼ Proporcione más y varios puertos de acceso. Al configurar placas de interfaz con diferentes números y velocidades en un conmutador de chasis, puede controlar de manera flexible la cantidad y la velocidad de los puertos de acceso. Por ejemplo, los conmutadores de la serie CE12800 admiten 36 × 100 GE, 36 ×40GE, 48 × 10 GE y 48 tarjetas de interfaz GE (usando el número máximo de puertos como ejemplo). Los puertos también admiten varios tipos de división, lo que brinda opciones flexibles para acceder a diferentes servidores de centros de datos.

◼ Alta Confiabilidad. Los switches de chasis proporcionan hardware redundante, como varios módulos de switches, módulos de alimentación y módulos de ventiladores, para mejorar la confiabilidad del sistema.

◼ Proteger las inversiones de los clientes. Cuando un centro de datos necesita tasas de acceso más altas que la actual, solo necesita reemplazar la placa de interfaz con una tasa más alta en lugar de la unidad completa. Desde la perspectiva de todo el ciclo de vida, el costo es menor.

La arquitectura EOR reduce en gran medida el dominio administrativo del centro de datos porque se administra por fila en lugar de por rack. Sin embargo, también significa que si un conmutador EOR falla o no se actualiza, también afectará a toda una fila de servidores. Esta es la razón por la que existe una mayor demanda de conmutadores EOR.

 

Comparación de TOR y EOR

Los diagramas simplificados de TOR y EOR se muestran en las siguientes dos figuras.

Desventajas del cableado EOR: hay muchos cables de cobre desde los gabinetes del servidor hasta los gabinetes de la red (alrededor de 20 a 40 cables de cobre), y cuanto más lejos estén los cables de cobre de los gabinetes del servidor de los gabinetes de la red, mayor será la distancia del cableado en la sala del servidor, lo que lleva a una gran carga de trabajo de administración y mantenimiento de cables y poca flexibilidad.

Desventajas del cableado TOR: cada gabinete de servidor está limitado por la potencia de salida y la cantidad de servidores que se pueden implementar es limitada, lo que conduce a una utilización insuficiente de los puertos de acceso de los conmutadores en el gabinete. Compartir uno o dos conmutadores de acceso entre varios gabinetes de servidor puede resolver el problema de la infrautilización de los puertos del conmutador, pero este enfoque aumenta la carga de trabajo de administración de cables.

Teniendo en cuenta el diseño de la red, la cantidad de VLAN en cada conmutador de acceso en el cableado TOR no es grande. Durante la planificación de la red, no permita que una VLAN abarque varios conmutadores de acceso a través del conmutador de agregación. Por lo tanto, en una topología de red que utiliza cableado TOR, cada VLAN no tiene un gran rango ni contiene una gran cantidad de puertos. Sin embargo, para el cableado EOR, la densidad de puertos de los switches de acceso es alta. Cuando la red se diseña originalmente, puede haber una VLAN con una gran cantidad de puertos.

El modo TOR tiene una gran cantidad de interruptores de acceso, mientras que el modo EOR tiene una pequeña cantidad de interruptores de acceso. Por lo tanto, el modo TOR requiere una gran cantidad de administración y mantenimiento de dispositivos de red.

Con el aumento de la demanda de servicios de datos de los usuarios, la densidad de servidores en las salas de los centros de datos es cada vez mayor, y las nuevas tendencias tecnológicas, como la virtualización y la computación en la nube, son cada vez más populares, lo que hace que los puertos de red correspondientes a los servidores aumenten enormemente y aumenten. la complejidad de la gestión, además, la convergencia de Ethernet (LAN) y redes de área de almacenamiento de fibra (SAN) es cada vez más común, lo que inevitablemente requiere una nueva topología de red con Esto inevitablemente requiere una nueva topología de red para corresponder.

Con la marea de la computación en la nube, esta arquitectura distribuida es extremadamente escalable para las empresas y requiere una cantidad cada vez mayor de servidores.

Por ejemplo, el nuevo Apache Hadoop 0.23 admite de 6,000 a 10,000 XNUMX servidores en un clúster. La gran cantidad de servidores requiere la utilización completa del espacio del gabinete del centro de datos, mientras que la gran cantidad de datos comerciales también requiere enlaces de alto rendimiento más rápidos y directos para entregar los datos al núcleo de la red. Bajo tal tendencia, es obvio que los términos de referencia son más aplicables, y bajo la presión de una rápida expansión comercial, el enfoque de los términos de referencia puede lograr una expansión de la red más rápida.