Nexus 系列交换机介绍
众所周知,数据中心的发展代表了Internet 互联网最高端技术的方向 - 数据中心集中了最大的服务器群、存储集群、以及最大的网络带宽需求,它对Internet各项设施的考验是最严格的(甚至包括了功耗、散热、布线、均衡负载、架构重组、高吞吐带宽 等等一系列问题;)因此如何构造一个灵活的、有效率的、智能的数据中心是每一个主流网络厂商所必考的课题。
思科公司耗资10亿美元投入在数据中心这个研究课题上,专门为现代的数据中心设计了数据中心3.0的网络架构。在这个Data Center 3.0 的网络架构中,重点强调了 融合的网络、虚拟化的网络、可持续扩展的网络、网络的强壮性、节电的绿色场地 这几个方面。
同时思科公司还专门为数据中心3.方案研发了Nexus 系列交换机,下面将结合Nexus 交换机的具体产品情况来一一说明Data Center 3.0 各个要点的意义。
一、 网络融合:
在数据中心里面,有着大量的存储设备,它们是通过存储网络(SAN)来互连的。这样我们就发现其实数据中心内部需要维护两套不同的网络。一套是数据网,另一套是存储网。不言而喻,在一个数据中心内同时维护两套网络是相当艰巨的任务,它不光对布线提出了更苟刻的要求,而且也给运维也带来了极大的挑战。
Nexus 系列交换机利用FCoE注1 技术, 实现了将存储网络的Fiber Channel 连接融合到Nexus 交换机上,从而实现了统一的输入输出接口(Unified I/O)甚至统一的交换矩阵(Unified Fabric)。有了这个能力,我们在数据中心将不再看到两套截然不同的网络并存,不再为了复杂的线路和管理而头痛……
Nexus 系列交换机的数据网和存储网融合的能力使得我们可以构建一张融合的、统一的网络;网络融合可以帮助我们实现应用融合,这就是我们一直追求的目标。
二、 虚拟化的网络:
数据中心有着很多业务需求,其中很重要的一条就是网络架构的灵活性;比如业务批租,比如相关部门的整合。以前,我们没有网络虚拟化的时候,这些变动都会让我们忙上好一阵子。业务规划、设备调整、网络割接,等等。
今天,Nexus 交换机提供了一种叫Virtual Switch - 虚拟交换机的服务。它可以把一台物理上的交换机模拟成若干台逻辑交换机,数据中心的管理者在部署的时候,可以按照当时的业务需求进行按需划分;等到批租的客户或者业务部门需要网络调整的时候,再改动逻辑交换机的配置即可。
有了这种虚拟化的网络结构,可以使得网络能用最快的部署方式来适应业务变化的需求。
三、 可持续扩展的网络:
随着web 2.0、多媒体技术的发展、以及更多的网络终端的出现,在数据中心发生的超大规模的数据访问、存储已经是必然是趋势了。从现在的情况来看万兆以太网由于其容量和价格的因素,已经成为了一线数据中心的内部主流连接;不难想象在不远的将来,它甚至可能会被升级到40G,100G。
Nexus 就是面向这样大带宽吞吐量而设计的,它一出生就是一个4T 容量的交换机,第一阶段就可以支持256个万兆以太网端口。由此可见Nexus 的出生就是为了现代数据中心的超大网络规模而设计的。而区别于其它网络交换机的多级背板矩阵-Multi Stage Fabric是它可以达到这样一个大吞吐容量的技术要求的关键。
四、 网络的强壮性:
毋庸置疑,像Nexus 这样一个多用途、大容量的网络设备需要非常高的可靠性来保证数据中心的运行安全;Nexus 7000的抗风险能力可以籍由如下数据说明:
1) 抗多点故障的交换矩阵
任何一块、甚至4块的交换矩阵同时故障情况下,系统依然能保持工作-只要有1块矩阵是好的,系统就能进行背板矩阵交换;它有别于其它厂商的N+1 冗余,N+1冗余指的是一块矩阵出故障的时候不影响系统,但2块或者2块以上就会有问题
2) 完全独立的带外网管,甚至能支持远程Power On/Off
Nexus 提供完全独立的带外网管系统,甚至能通过带外网管系统来给Nexus 的业务系统进行下电、上电的操作;这就杜绝了网络设备脱网的情况发生。这种完全独立的带外网管系统可以说是业界首创!
3) 独特设计的格栅(Grid)电源设计可以提供多种保护方式
Nexus 7000系统的电源能支持4种冗余方式: Combine, N+1, Grid, Full;如果选用Full的保护方式它就能确保在最坏情况下依然可以支撑起整个设备的运行:有一路外部供电系统故障 + 一个电源故障的情况下。
4) 模块化的操作系统提供业务永续
Nexus OS 是完全模块化的操作系统,这点从它可以支持虚拟交换机的特性上就可以体现。模块化的操作系统可以实现业务永续、不间断的业务升级等等令管理者感到欣喜的各种功能,可以说是业界目前OS 的首选系统。
五、 节电的绿色场地:
在数据中心内部,大量的CPU/服务器,大量的存储、网络设备挤在有限的空间中;这样对电力的消耗,对散热的要求都是非常高的。如果按照常规的设备电力耗能来设计产品,会导致数据中心的设备区域温度过高,严重的甚至会导致区域性的设备崩溃。因此Green Field(绿色场地) 的设计理念是每一个定位在数据中心的产品所必备的条件。
Nexus 产品就是完全按照Green Field 的标准来设计的产品,具备4T 的交换容量,而最大功耗才为9KW。大约相当于23W电力就可以支撑起一个10G 的吞吐量。换算成比较通俗的概念就是一台电脑的功耗大约在250W~300W,大约可以支持11~13个万兆以太网的吞吐量。
总结:
综上所述,我们可以得到这样一个结论:
Nexus 交换机是应Data Center 3.0 解决方案而生的产品,它被设计成为了一个数据中心级 别 (Data Center Class) 的交换机。
它那Unified I/O, Fabric、虚拟化的网络能力、超大规模的吞吐量、超高的可靠性、Green Field的能力会给数据中心的业者留下深刻的印象!
注一: FCoE: Fiber Channel Over Ethernet, 详情可参阅www.FCoE.com