ToR vs. EoR: Verbundener Lösungsvergleich

ToR

TOR (Top of Rack) bezieht sich auf die Bereitstellung von einem oder zwei Switches in jedem Server-Rack, wobei die Server direkt mit den Switches im Rack verbunden sind, wodurch die Verbindung von Servern und Switches innerhalb des Racks ermöglicht wird. Der eigentliche Kern von TOR besteht darin, die Switches innerhalb des Serverracks bereitzustellen, entweder oben im Rack oder in der Mitte des Racks oder unten im Rack, wie in der Abbildung gezeigt. Dies ist in der Abbildung dargestellt. Im Allgemeinen ist es am vorteilhaftesten, die Switches oben im Rack bereitzustellen, daher wird diese Architektur am häufigsten verwendet.

Switches, die im TOR-Modus auf Serverschränken eingesetzt werden, nennen wir sie TOR-Switches. TOR-Switches werden normalerweise von Box-Switches mit einer Höhe von 1U bis 2U übernommen, wie z. B. die Switches der Serien CE5800 und CE6800 von HW.

Der größte Vorteil der TOR-Architektur besteht darin, dass sie die Verbindung zwischen Servern und Switches vereinfacht. Die GE/10GE/25GE-Ports an den Servern im Schrank können über kurze Jumper direkt mit dem TOR-Switch und dann über 10GE-, 40GE- oder 100GE-Glasfasern mit dem Aggregation-Switch verbunden werden, wie in der Abbildung unten gezeigt. Diese Verbindung verkürzt die Entfernung zwischen Kabeln erheblich, vereinfacht das Kabelmanagement, reduziert die Komplexität der Netzwerkstruktur und entspricht dem Trend zu grünen und energiesparenden Rechenzentren. Es ist auch praktisch, Kabel auszutauschen, wenn eine Serviceerweiterung erforderlich ist.

Für die TOR-Architektur kann jedes Kabinett als separate Verwaltungseinheit betrachtet werden. Wenn Server oder Switches aufgerüstet werden müssen, können Sie sie Schrank für Schrank aufrüsten. Während des Upgrades wird die Verkehrsweiterleitung anderer Schränke nicht beeinträchtigt und die Auswirkungen auf Dienste werden minimiert.

Glasfaser wird normalerweise für den TOR-Switch-Uplink gewählt, da es Vorteile gegenüber Kupfer für den langfristigen Investitionsschutz bietet. Optische Fasern können höhere Bandbreiten übertragen. Wenn eine Verbindung mit einer höheren Rate ersetzt werden muss, sind Glasfasern flexibler.

Daher müssen Sie bei der Auswahl von TOR-Switches normalerweise sowohl die Anzahl und Rate der mit Servern verbundenen Downstream-Ports als auch die Flexibilität der Upstream-Ports berücksichtigen. Im Algemeinen:

◼ Wenn der Serverport ein GE-Port ist, können Sie einen Switch der Serie CE5855EI wählen. Der Switch der CE5855EI-Serie ist in zwei Modelle unterteilt, CE5855-48T4S2Q-EI und CE5855-24T4S2Q-EI, die 48 bzw. 24 elektrische 10/100/1000BASE-T-Ethernet-Schnittstellen auf dem Downlink bieten. Schnittstellen; Der Uplink bietet zwei optische 40-GE-QSFP+-Ethernet-Schnittstellen und vier optische 10-GE-SFP+-Ethernet-Schnittstellen, während jede 40-GE-Schnittstelle auch die Aufteilung in vier 10-GE-Schnittstellen unterstützt.

◼ Wenn der Serverport ein 10GE-Port ist, können Sie Switches der Serie CE6856HI wählen. Die Switches der CE6856HI-Serie sind in zwei Modelle unterteilt, CE6856-48S6Q-HI und CE6856-48T6Q-HI, die 48 optische 10GE-SFP+-Ethernet-Schnittstellen auf dem Downlink und 10GBASE-T bieten. Die Switches der Serien CE6856-48S6Q-HI und CE6856-48T6Q-HI bieten 48 optische 10GE-SFP+-Ethernet-Schnittstellen und elektrische 10GBASE-T-Ethernet-Schnittstellen im Downlink sowie 6 optische 40GE-QSFP+-Ethernet-Schnittstellen im Uplink.

◼ Wenn Sie möchten, dass der TOR-Switch einen großen Cache bereitstellt, wird empfohlen, den Switch der CE6870EI-Serie zu wählen. Je nach Art und Anzahl der Downlink-Ports sind die Switches der CE6870-Serie in drei Modelle unterteilt: CE6870-48S6CQ-EI, CE6870-24S6CQ-EI und CE6870-48T6CQ-EI. Am Beispiel des in Abbildung 6870 gezeigten CE48-6S3CQ-EI unterstützt der Switch sechs 40GE/100GE QSFP28 Optische Ethernet-Schnittstellen auf dem Uplink und unterstützt auch die Aufteilung in vier 10-GE- oder vier 25-GE-Schnittstellen. Schalter der Serie CE6870 offEr verfügt über einen großen Cache von 4 GB, der problemlos Verkehrsspitzen bewältigen kann, die durch Video-, Such- und andere Anwendungen im Rechenzentrum verursacht werden.

Hardware CE6870-48S6CQ-EI

Natürlich hat die TOR-Architektur auch ihre Nachteile. Einer der offensichtlichsten ist, dass die TOR-Architektur die Verwaltungsdomäne des gesamten Serverraums des Rechenzentrums erweitert. Die Bereitstellung von Switches an jedem Schrank bedeutet, dass es mehr Switches im Raum gibt, von denen jeder konfiguriert, verwaltet und gewartet werden muss. Angenommen, Sie haben 10 Schrankreihen in Ihrem Serverraum, 10 Schränke in jeder Reihe und zwei TOR-Switches auf jedem Schrank, müssten Sie 200 TOR-Switches verwalten und warten. Obwohl die Konfiguration dieser 200 Schalter im Grunde dieselbe ist, erfordert sie dennoch viele Arbeitskosten und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Fehlzuordnung der Ausrüstung.

Die Schalter der CE-Serie bieten auch Lösungen für die oben genannten Probleme. Beispielsweise können Sie die ZTP-Funktion (Zero Touch Provisioning) für die Batch-Autokonfiguration von neu gelieferten oder leeren Konfigurationsgeräten verwenden. Die Switches der CE-Serie unterstützen auch umfassende Gerätevirtualisierungstechnologien (z. B. Stacking), die die Verwaltungsebene von Geräten effektiv vereinfachen können, wodurch die Arbeitskosten gesenkt und die Bereitstellungseffizienz verbessert werden.

Ein weiterer Nachteil der TOR-Architektur ist die Verschwendung von Ports. Derzeit können die meisten TOR-Switches 48 GE/10GE/25GE Downlink-Ports. Wenn Sie beispielsweise zwei TOR-Switches pro Schrank einsetzen, gibt es 96 Downstream-Ports, sodass Sie eine große Anzahl von Servern im Schrank benötigen würden, um alle diese Ports voll auszunutzen.

Sie können die Port-Verschwendung bis zu einem gewissen Grad reduzieren, indem Sie zwischen benachbarten Schränken Querverbindungen herstellen. Wie in der Abbildung unten gezeigt, wird ein 48-Port-TOR-Switch an jedem der beiden Schränke bereitgestellt, wobei 24 Ports an jedem Switch den Zugriff auf Server in diesem Schrank und weitere 24 Ports den Zugriff auf Server in benachbarten Schränken ermöglichen. Wie Sie sehen können, geht diese Lösung auf Kosten einer zusätzlichen Verkabelung zwischen den beiden Schränken, also ist es auch keine perfekte Lösung. Aber es ist eine kostengünstige Alternative zur Verschwendung von Ports, die durch den Einsatz von zwei TOR-Switches pro Schrank verursacht wird.

EOR/MOR

Im Gegensatz zu TOR bietet die EOR-Architektur (End of Row) einen einheitlichen Netzwerkzugriffspunkt am Ende jedes Schranks. Wie in der Abbildung dargestellt, wird der Switch, der am Ende jedes Schranks bereitgestellt wird, damit Server auf einheitliche Weise auf das Netzwerk zugreifen können, als EOR-Switch bezeichnet.

Um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, ist jede Schrankreihe normalerweise mit zwei Netzwerkschränken ausgestattet, die sich jeweils am Kopf und am Ende der Reihe befinden. Der Server-Netzwerkadapter verwendet relativ kurze RJ45-/DAC-/Glasfaser-Patchkabel, um eine Verbindung zum Patchpanel desselben Schranks herzustellen, und die Netzwerkkabel, Glasfaser- und Kupferkabel auf dem Patchpanel werden gebündelt und am anderen Ende mit dem Netzwerkschrank verbunden jede Reihe durch den Kabelschacht oder den Boden.

Die EOR-Architektur platziert die Access Switches zentral in einem oder zwei Schränken, was die Verwaltung und Wartung erleichtert, aber auch die Konnektivität zwischen den Serverschränken und den Netzwerkschränken erhöht. Je weiter die Serverschränke von den Netzwerkschränken entfernt sind, desto länger ist die Verkabelungsstrecke im Serverraum, was zu einem hohen Kabelwartungsaufwand und geringer Flexibilität führt.

Die Middle of Row (MOR)-Architektur ist eine Verbesserung der EOR. Es bietet auch einen einheitlichen Netzwerkzugriffsschrank für Server. Der MOR erfordert jedoch, dass der Netzwerkschrank in der Mitte der gesamten Schrankreihe platziert wird, was die Entfernung zwischen dem Serverschrank und dem Netzwerkschrank in gewissem Maße verkürzt und das Kabelmanagement und die Wartung vereinfacht. Im Vergleich zu TOR, sowohl EOR als auch MOR, sind die komplexe Verkabelung und die schwierige Verwaltung und Wartung jedoch immer noch ihre größten Nachteile. Sofern nicht anders angegeben, gelten die folgenden EOR-Beschreibungen auch für MOR.

 

EOR-Schalter sind normalerweise Chassis-Schalter, wie z. B. die Schalter der Serie CE12800 von HW. Wenn die Anzahl der Server im Geräteraum gering ist, können Sie sich auch für die Serien CE8800 und CE7800 entscheiden.

Im Vergleich zu Box-Switches haben Chassis-Switches offensichtliche Vorteile in folgenden Aspekten:

◼ Stellen Sie mehr und verschiedene Zugriffsports bereit. Durch Konfigurieren von Schnittstellenkarten mit unterschiedlichen Anzahlen und Raten auf einem Chassis-Switch können Sie die Anzahl und Rate der Zugriffsports flexibel steuern. Beispielsweise unterstützen die Switches der CE12800-Serie 36×100GE, 36×40GE, 48×10GE- und 48GE-Schnittstellenkarten (unter Verwendung der maximalen Anzahl von Ports als Beispiel). Ports unterstützen auch verschiedene Split-Typen und bieten flexible Optionen für den Zugriff auf verschiedene Rechenzentrumsserver.

◼ Hohe Zuverlässigkeit. Chassis-Switches bieten redundante Hardware, wie z. B. mehrere Switch-Module, Stromversorgungsmodule und Lüftermodule, um die Systemzuverlässigkeit zu verbessern.

◼ Kundeninvestitionen schützen. Wenn ein Rechenzentrum höhere Zugriffsraten als das aktuelle benötigt, müssen Sie nur die Schnittstellenkarte durch eine höhere Rate ersetzen und nicht die gesamte Einheit. Aus der Perspektive des gesamten Lebenszyklus sind die Kosten geringer.

Die EOR-Architektur reduziert den administrativen Bereich des Rechenzentrums erheblich, da sie pro Zeile und nicht pro Rack verwaltet wird. Dies bedeutet jedoch auch, dass ein Ausfall oder ein Upgrade eines EOR-Switches auch eine ganze Reihe von Servern betrifft. Aus diesem Grund besteht eine höhere Nachfrage nach EOR-Schaltern.

 

Vergleich von TOR und EOR

Die vereinfachten Diagramme von TOR und EOR sind in den folgenden zwei Abbildungen dargestellt.

Nachteile der EOR-Verkabelung: Es gibt viele Kupferkabel von Serverschränken zu Netzwerkschränken (ca. 20-40 Kupferkabel), und je weiter die Kupferkabel von Serverschränken von Netzwerkschränken entfernt sind, desto länger ist die Verkabelungsstrecke im Serverraum, die führt zu großem Kabelmanagement- und Wartungsaufwand und geringer Flexibilität.

Nachteile der TOR-Verkabelung: Jeder Serverschrank ist durch die Ausgangsleistung begrenzt und die Anzahl der einsetzbaren Server ist begrenzt, was zu einer unzureichenden Auslastung der Access Ports der Switches im Schrank führt. Die gemeinsame Nutzung eines oder zweier Access Switches durch mehrere Serverschränke kann das Problem der Unterauslastung von Switch-Ports lösen, aber dieser Ansatz erhöht den Arbeitsaufwand für das Kabelmanagement.

In Anbetracht des Netzwerkdesigns ist die Anzahl der VLANs auf jedem Access Switch in der TOR-Verkabelung nicht groß. Lassen Sie während der Netzwerkplanung nicht zu, dass ein VLAN mehrere Zugriffs-Switches über den Aggregations-Switch umfasst. Daher hat in einer Netzwerktopologie, die TOR-Verkabelung verwendet, nicht jedes VLAN eine große Reichweite oder enthält eine große Anzahl von Ports. Bei der EOR-Verkabelung ist die Portdichte der Access Switches jedoch hoch. Wenn das Netzwerk ursprünglich entworfen wurde, kann es ein VLAN mit einer großen Anzahl von Ports geben.

Der TOR-Modus hat eine große Anzahl von Zugriffsschaltern, während der EOR-Modus eine kleine Anzahl von Zugriffsschaltern hat. Daher erfordert der TOR-Modus eine große Menge an Netzwerkgeräteverwaltung und -wartung.

Mit der steigenden Nachfrage nach Benutzerdatendiensten wird die Serverdichte in Rechenzentrumsräumen immer höher, und neue Technologietrends wie Virtualisierung und Cloud Computing werden immer beliebter, wodurch die den Servern entsprechenden Netzwerkports stark zunehmen und zunehmen die Komplexität des Managements, außerdem wird die Konvergenz von Ethernet (LAN) und Glasfaser-Storage Area Networks (SAN) immer häufiger, was zwangsläufig eine neue Netzwerktopologie erfordert, mit der zwangsläufig eine neue Netzwerktopologie korrespondieren muss.

Mit der Flut des Cloud Computing ist diese verteilte Architektur für Unternehmen extrem skalierbar und erfordert eine steigende Anzahl von Servern.

Beispielsweise unterstützt der neue Apache Hadoop 0.23 6,000 bis 10,000 Server in einem Cluster. Die enorme Anzahl von Servern erfordert eine vollständige Nutzung des Platzes im Rechenzentrumsschrank, während die enorme Menge an Geschäftsdaten auch schnellere und direktere Hochleistungsverbindungen erfordert, um die Daten an den Netzwerkkern zu liefern. Bei einem solchen Trend ist es offensichtlich, dass ToR besser anwendbar ist, und unter dem Druck einer schnellen Geschäftsexpansion kann der ToR-Ansatz besser eine schnellere Netzwerkerweiterung erreichen.