ToR x EoR: comparação de soluções conectadas

TdR

TOR (Top of Rack) refere-se à implantação de um ou dois switches em cada rack de servidor, sendo os servidores conectados diretamente aos switches do rack, possibilitando a interligação de servidores e switches dentro do rack. O núcleo real do TOR é implantar os switches dentro do rack do servidor, na parte superior do rack ou no meio do rack ou na parte inferior do rack, conforme mostrado na figura. Isso é mostrado na figura. De um modo geral, a implantação dos switches na parte superior do rack é mais benéfica, portanto essa arquitetura é a mais usada.

Switches implantados no modo TOR em gabinetes de servidor, nós os chamamos de switches TOR. Os interruptores TOR geralmente são executados por interruptores de caixa com altura de 1U a 2U, como os interruptores das séries CE5800 e CE6800 da HW.

A maior vantagem da arquitetura TOR é que ela simplifica a conexão entre servidores e switches. As portas GE/10GE/25GE nos servidores no gabinete podem ser conectadas diretamente ao comutador TOR por meio de jumpers curtos e, em seguida, conectadas ao comutador de agregação por meio de fibras ópticas 10GE, 40GE ou 100GE, conforme mostrado na figura abaixo. Essa conexão encurta muito a distância entre os cabos, simplifica o gerenciamento de cabos, reduz a complexidade da estrutura da rede e está em conformidade com a tendência de data centers ecológicos e de economia de energia. Também é conveniente substituir os cabos quando a expansão do serviço é necessária.

Para a arquitetura TOR, cada gabinete pode ser visto como uma entidade administrativa separada. Quando servidores ou switches precisam ser atualizados, você pode atualizá-los gabinete a gabinete. Durante a atualização, o encaminhamento de tráfego de outros gabinetes não é afetado e o impacto nos serviços é minimizado.

A fibra é geralmente escolhida para o uplink do switch TOR devido às suas vantagens sobre o cobre para proteção do investimento a longo prazo. As fibras ópticas podem transportar larguras de banda maiores. Quando um link com uma taxa maior precisa ser substituído, as fibras ópticas são mais flexíveis.

Portanto, ao selecionar os switches TOR, você geralmente precisa considerar o número e a taxa de portas downstream conectadas aos servidores e a flexibilidade das portas upstream. No geral:

◼ Quando a porta do servidor for a porta GE, você pode escolher o switch da série CE5855EI. O switch da série CE5855EI é dividido em dois modelos, CE5855-48T4S2Q-EI e CE5855-24T4S2Q-EI, que fornecem 48 e 24 interfaces elétricas Ethernet 10/100/1000BASE-T no downlink, respectivamente. interfaces; o uplink fornece duas interfaces ópticas Ethernet 40GE QSFP+ e quatro interfaces ópticas Ethernet 10GE SFP+, enquanto cada interface 40GE também suporta a divisão em quatro interfaces 10GE.

◼ Quando a porta do servidor é uma porta 10GE, você pode escolher os switches da série CE6856HI. Os switches da série CE6856HI são divididos em dois modelos, CE6856-48S6Q-HI e CE6856-48T6Q-HI, que fornecem 48 interfaces ópticas Ethernet 10GE SFP+ no downlink e 10GBASE-T Os switches das séries CE6856-48S6Q-HI e CE6856-48T6Q-HI fornecem 48 interfaces ópticas Ethernet 10GE SFP+ e interfaces elétricas Ethernet 10GBASE-T no downlink e 6 interfaces ópticas Ethernet 40GE QSFP+ no uplink.

◼ Se você deseja que o comutador TOR forneça um cache grande, é recomendável escolher o comutador da série CE6870EI. De acordo com o tipo e o número de portas de downlink, os switches da série CE6870 são divididos em três modelos: CE6870-48S6CQ-EI, CE6870-24S6CQ-EI e CE6870-48T6CQ-EI. Tomando o CE6870-48S6CQ-EI mostrado na Figura 3 como exemplo, o switch suporta seis 40GE/100GE QSFP28 Interfaces ópticas Ethernet no uplink e também suporta divisão em quatro interfaces 10GE ou quatro interfaces 25GE. Os interruptores da série CE6870 offer um grande cache de 4 GB, que pode lidar facilmente com picos de tráfego causados ​​por vídeo, pesquisa e outros aplicativos no data center.

Equipamento CE6870-48S6CQ-EI

Claro, a arquitetura TOR também tem suas desvantagens. Uma das mais óbvias é que a arquitetura TOR expande o domínio de gerenciamento de toda a sala de servidores do data center. A implantação de switches em cada gabinete significa que há mais switches na sala, cada um dos quais precisa ser configurado, gerenciado e mantido. Supondo que você tenha 10 fileiras de gabinetes em sua sala de servidores, 10 gabinetes em cada fileira e dois switches TOR implantados em cada gabinete, você precisaria gerenciar e manter 200 switches TOR. Embora a configuração desses 200 switches seja basicamente a mesma, ainda requer muitos custos de mão de obra e aumenta a probabilidade de má alocação do equipamento.

Os interruptores da série CE também fornecem soluções para os problemas acima. Por exemplo, você pode usar a função ZTP (Zero Touch Provisioning) para configuração automática em lote de dispositivos de configuração vazios ou recém-enviados. Os switches da série CE também suportam tecnologias avançadas de virtualização de dispositivos (como empilhamento), que podem efetivamente simplificar o plano de gerenciamento de dispositivos, reduzindo assim os custos de mão-de-obra e melhorando a eficiência da implantação.

Outra desvantagem da arquitetura TOR é o desperdício de portas. Atualmente, a maioria dos switches TOR pode fornecer 48 GE/10GE/25GE portas de downlink. Se você implantar dois switches TOR por gabinete, por exemplo, haverá 96 portas downstream, portanto, você precisará de um grande número de servidores no gabinete para fazer uso total de todas essas portas.

Você pode reduzir o desperdício de portas até certo ponto fazendo a conexão cruzada entre gabinetes adjacentes. Conforme mostrado na figura abaixo, um switch TOR de 48 portas é implantado em cada um dos dois gabinetes, com 24 portas em cada switch fornecendo acesso aos servidores neste gabinete e outras 24 portas fornecendo acesso aos servidores em gabinetes adjacentes. Como você pode ver, esta solução tem o custo de cabeamento adicional entre os dois gabinetes, portanto, também não é uma solução perfeita. Mas é uma alternativa econômica para o desperdício de portas causado pela implantação de dois switches TOR por gabinete.

EOR/MOR

Ao contrário do TOR, a arquitetura EOR (End of Row) fornece um ponto de acesso de rede unificado no final de cada gabinete. Conforme mostrado na figura, o switch implantado no final de cada gabinete para que os servidores acessem a rede de maneira uniforme é chamado de switch EOR.

Para garantir a confiabilidade, cada linha de gabinetes geralmente é equipada com dois gabinetes de rede, localizados no início e no final da linha, respectivamente. O adaptador de rede do servidor usa patch cords RJ45/DAC/fibra relativamente curtos para se conectar ao patch panel do mesmo gabinete, e os cabos de rede, fibra e cabos de cobre no patch panel são agrupados e conectados ao gabinete de rede na extremidade oposta do cada linha através do tronco de cabo aéreo ou piso.

A arquitetura EOR coloca os switches de acesso centralmente em um ou dois gabinetes, o que facilita o gerenciamento e a manutenção, mas também aumenta a conectividade entre os gabinetes do servidor e os gabinetes da rede. Quanto mais longe os gabinetes do servidor estiverem dos gabinetes da rede, maior será a distância do cabeamento na sala do servidor, resultando em uma alta carga de trabalho de manutenção de cabos e baixa flexibilidade.

A arquitetura Middle of Row (MOR) é uma melhoria do EOR. Ele também fornece um gabinete de acesso de rede unificado para servidores. No entanto, o MOR exige que o gabinete de rede seja colocado no meio de toda a fileira de gabinetes, encurtando a distância entre o gabinete do servidor e o gabinete da rede até certo ponto e simplificando o gerenciamento e a manutenção dos cabos. No entanto, em comparação com TOR, EOR e MOR, cabeamento complexo e difícil gerenciamento e manutenção ainda são suas maiores desvantagens. A menos que especificado de outra forma, as seguintes descrições de EOR também se aplicam a MOR.

 

Os switches EOR geralmente são switches de chassi, como os switches da série CE12800 da HW. Se o número de servidores na sala de equipamentos for pequeno, você também pode escolher as séries CE8800 e CE7800.

Em comparação com os interruptores de caixa, os interruptores de chassi têm vantagens óbvias nos seguintes aspectos:

◼ Forneça mais e várias portas de acesso. Ao configurar placas de interface com diferentes números e taxas em um switch de chassi, você pode controlar com flexibilidade o número e a taxa de portas de acesso. Por exemplo, os switches da série CE12800 suportam 36×100GE, 36×40GE, placas de interface 48×10GE e 48 GE (usando o número máximo de portas como exemplo). As portas também suportam vários tipos de divisão, fornecendo opções flexíveis para acessar diferentes servidores de datacenter.

◼ Alta confiabilidade. Os switches do chassi fornecem hardware redundante, como vários módulos de switch, módulos de energia e módulos de ventilador, para melhorar a confiabilidade do sistema.

◼ Proteger os investimentos do cliente. Quando um data center precisa de taxas de acesso mais altas do que a atual, você só precisa substituir a placa de interface por uma taxa mais alta em vez de toda a unidade. Do ponto de vista de todo o ciclo de vida, o custo é menor.

A arquitetura EOR reduz muito o domínio administrativo do data center porque ele é gerenciado por linha em vez de por rack. No entanto, isso também significa que, se um switch EOR falhar ou não for atualizado, isso também afetará uma linha inteira de servidores. É por isso que há uma demanda maior por interruptores EOR.

 

Comparação de TOR e EOR

Os diagramas simplificados de TOR e EOR são mostrados nas duas figuras a seguir.

Desvantagens do cabeamento EOR: Existem muitos cabos de cobre de gabinetes de servidor para gabinetes de rede (cerca de 20-40 cabos de cobre), e quanto mais longe os cabos de cobre de gabinetes de servidor de gabinetes de rede, maior a distância de fiação na sala do servidor, o que leva a grande carga de trabalho de gerenciamento e manutenção de cabos e pouca flexibilidade.

Desvantagens do cabeamento TOR: Cada gabinete do servidor é limitado pela saída de energia e o número de servidores que podem ser implantados é limitado, o que leva à utilização insuficiente das portas de acesso dos switches no gabinete. Compartilhar um ou dois switches de acesso entre vários gabinetes de servidor pode resolver o problema de subutilização das portas do switch, mas essa abordagem aumenta a carga de trabalho do gerenciamento de cabos.

Considerando o projeto da rede, o número de VLANs em cada switch de acesso no cabeamento TOR não é grande. Durante o planejamento da rede, não permita que uma VLAN se estenda por vários switches de acesso por meio do switch de agregação. Portanto, em uma topologia de rede que usa cabeamento TOR, cada VLAN não possui um grande alcance ou contém um grande número de portas. No entanto, para cabeamento EOR, a densidade de portas dos switches de acesso é alta. Quando a rede é projetada originalmente, pode haver uma VLAN com um grande número de portas.

O modo TOR possui um grande número de switches de acesso, enquanto o modo EOR possui um pequeno número de switches de acesso. Portanto, o modo TOR requer uma grande quantidade de gerenciamento e manutenção de dispositivos de rede.

Com o aumento na demanda de serviços de dados do usuário, a densidade do servidor nas salas do data center está ficando cada vez maior, e novas tendências de tecnologia, como virtualização e computação em nuvem, estão se tornando cada vez mais populares, fazendo com que as portas de rede correspondentes aos servidores aumentem muito e aumentando a complexidade do gerenciamento, além disso, a convergência de Ethernet (LAN) e redes de área de armazenamento de fibra (SAN) está se tornando cada vez mais comum, o que inevitavelmente requer uma nova topologia de rede com Isso inevitavelmente requer uma nova topologia de rede para corresponder.

Com a maré da computação em nuvem, essa arquitetura distribuída é extremamente escalável para os negócios e requer um número cada vez maior de servidores.

Por exemplo, o novo Apache Hadoop 0.23 suporta de 6,000 a 10,000 servidores em um cluster. O grande número de servidores requer a utilização total do espaço do gabinete do data center, enquanto a enorme quantidade de dados de negócios também requer links mais rápidos e diretos de alto desempenho para entregar os dados ao núcleo da rede. Sob tal tendência, é óbvio que o ToR é mais aplicável e, sob a pressão da rápida expansão dos negócios, a abordagem do ToR pode alcançar uma expansão de rede mais rápida.