布線系統(tǒng)的定期維護檢測——確保數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)持續(xù)高可靠性的重要手段

文｜美國福祿克公司 尹 崗

如果你的數(shù)據(jù)中心對可靠性要求很高，那么數(shù)據(jù)機房的關(guān)鍵物理鏈路要按照1:1做冗余備份（GB 50174-2007要求A級），但實際運行中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，雖然網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時非常注重質(zhì)量管理，但在使用過程中備份鏈路及在用鏈路也可能不支持新上的高速設(shè)備，這讓運維人員和網(wǎng)管人員比較困惑，因為，此鏈路以前做過驗收測試，難道以前經(jīng)過驗收測試的鏈路質(zhì)量也會發(fā)生“飄移”？其實，引起參數(shù)變化的原因有多種，有時我們會改變布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，比如新增加了跳線，新增加了萬兆應(yīng)用，重新調(diào)整物理拓撲結(jié)構(gòu)等；另一些原因則是由于環(huán)境變化引起的，比如溫度變化、漏雨、有毒氣體侵蝕、蟲吃鼠咬等。什么時候發(fā)現(xiàn)這些“改變”？多數(shù)時候都是網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或按計劃上新設(shè)備、新應(yīng)用時，這與高可靠性數(shù)據(jù)中心“在線容錯”和“快速診斷”的要求是不相符的。以下我們用一些檢測實例來說明這類不穩(wěn)定現(xiàn)象的真正原因，揭示持續(xù)保證布線系統(tǒng)高可靠性的最有效方法。

1 花了大價錢的電纜布線鏈路為什么升級萬兆時還是不能使用

支持萬兆的鏈路有幾項條件，對于電纜鏈路，主要是鏈路參數(shù)要達到要求（這項通常在工程交接驗收時都能達到），如果是成捆電纜布放，則外部串?dāng)_參數(shù)也要達到要求（這項經(jīng)常被忽視），環(huán)境干擾不能過大（這項有時不好控制）；對于光纖鏈路，除了最好使用OM3光纖（可以支持300m，俗稱萬兆光纖）或者OM2光纖（可以支持82m）外，鏈路總損耗（這項通常在工程交接驗收時能達到）和連接點損耗也要符合一定要求（這項常被忽視）才能得到保障。

案例1：升級萬兆，結(jié)果發(fā)現(xiàn)基本上都不能成功——電纜鏈路質(zhì)量問題

故障現(xiàn)象：一直使用千兆網(wǎng)卡接入服務(wù)器，新近按照計劃更換了部分核心交換機，準(zhǔn)備將服務(wù)器全部改為萬兆接入。結(jié)果發(fā)現(xiàn)竟然沒有一臺萬兆服務(wù)器能接入網(wǎng)絡(luò)。起先懷疑是服務(wù)器有問題，更換新的服務(wù)器后故障依舊，然后懷疑是交換機有問題，結(jié)果交換機廠商拿來新樣機實驗還是不行，最后才不得不懷疑是電纜鏈路有問題。但是查看竣工驗收資料，電纜鏈路全部是合格的Cat.6A鏈路，而且是著名的監(jiān)理公司負責(zé)監(jiān)督和檢測的，更讓人難于置信的是，這些鏈路之前運行千兆服務(wù)器時都工作得很正常。如果真是電纜鏈路不合格，那么必須要更換電纜，這個時間工期就來不及了。

故障診斷：用電纜分析儀DTX-1800檢測Cat.6A電纜鏈路，結(jié)果發(fā)現(xiàn)全部不合格，只能滿足Cat.5e的要求，說明這是用Cat.5e仿冒的Cat.6A電纜鏈路。可以肯定的是，原來的驗收檢測報告肯定是偽造的。

改進方法：先將需要上萬兆的機臺服務(wù)器鏈路更換為Cat.6A，其他的仍然運行千兆的鏈路暫時不予更換，待今后擇機進行。

問題預(yù)防：認真執(zhí)行驗收測試可以發(fā)現(xiàn)這類潛藏問題，更重要的是，如果后期定期進行檢測，則可以提前發(fā)現(xiàn)此類無力控制的作弊問題（Cat.5e可以很好地支持千兆鏈路），避免后期升級網(wǎng)絡(luò)時才發(fā)現(xiàn)問題，造成時間和設(shè)備的浪費。

案例2：Cat.6鏈路不能支持萬兆以太網(wǎng)應(yīng)用——跳線兼容性差

故障現(xiàn)象：新上30臺萬兆服務(wù)器，淘汰原來的千兆服務(wù)器，新交換機也全部更新為支持萬兆端口的設(shè)備，發(fā)現(xiàn)其中約有10臺左右的服務(wù)器端口仍然是千兆(自適應(yīng))，如果強制設(shè)定為萬兆，則連接中斷。懷疑是交換機端口有問題，試著改接到其他交換機端口，也不能連接。查看原來的驗收記錄，參數(shù)全部合格。穩(wěn)妥起見，重新對這些不能使用的萬兆鏈路用電纜分析儀DTX-1800進行測試，參數(shù)也全部合格（永久鏈路）。此間接證明是設(shè)備供應(yīng)商提供的這批交換機有問題。試著將“在用的”另一臺不同品牌的交換機短時試驗性替代接入（更改相應(yīng)配置），結(jié)果發(fā)現(xiàn)還是不能接入。

故障診斷：改變一下測試方法，首先使用電纜分析儀DTX-1800測試10條故障鏈路的“通道”參數(shù)，結(jié)果2條合格8條不合格。這說明是設(shè)備跳線后導(dǎo)致參數(shù)不合格，但為什么又有2條合格？這是因為通道測試并不包括被測鏈路兩端的水晶頭參數(shù)，所以該水晶頭本身質(zhì)量低劣或打線不合格，通道參數(shù)仍然有可能合格（不兼容）。接下來更換跳線測試適配器對新上設(shè)備的跳線逐一進行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)全部不合格。重新更換同一品牌的匹配跳線，10臺服務(wù)器全部正常工作。

問題預(yù)防：對批量購入的跳線進行入庫檢測能有效地阻止劣質(zhì)或不兼容跳線進入高可靠性的高速網(wǎng)絡(luò)。如果定期對鏈路進行檢測，也能及早發(fā)現(xiàn)這類后續(xù)運行維護階段才出現(xiàn)的不兼容問題。

案例3：Cat.6A鏈路不能穩(wěn)定支持萬兆應(yīng)用？——外部串?dāng)_

故障現(xiàn)象：一臺萬兆服務(wù)器在工作半年后出現(xiàn)時斷時續(xù)的現(xiàn)象，誤碼率明顯升高，幾天后變得非常嚴(yán)重，試著重啟服務(wù)器，結(jié)果其連接速度經(jīng)常在萬兆和千兆之間擺動，懷疑是網(wǎng)卡老化，試著更換網(wǎng)卡，現(xiàn)象依舊。改跳其他交換機端口，無果。調(diào)閱電纜驗收參數(shù)，合格；測試電纜鏈路，參數(shù)合格；測試跳線，參數(shù)依然合格。遂懷疑是服務(wù)器本身問題，試著臨時調(diào)換另一臺服務(wù)器做對比，現(xiàn)象依舊。

故障診斷：鏈路使用的是Cat.6A UTP鏈路，支持萬兆綽綽有余，鏈路參數(shù)測試和容易被忽視的跳線測試也合格，說明單根鏈路本身沒有問題，需要考慮是否是鏈路的外部工作環(huán)境有問題。本鏈路被綁扎在一捆48根電纜束中，需要使用外部串?dāng)_適配器對其進行外部串?dāng)_測試，測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)參數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)。

改進方法：將48根電纜捆改成每6根一捆，服務(wù)器重新開機，故障消失。究其原因：服務(wù)器工作一個月后由于多臺新增加的萬兆服務(wù)器一周之內(nèi)陸續(xù)投入運行，造成越來越嚴(yán)重的外部串?dāng)_，誤碼率上升，直至影響到各種應(yīng)用，重啟服務(wù)器導(dǎo)致萬兆端口自適應(yīng)失?。ㄗ?yōu)榍д谞顟B(tài)，嚴(yán)重的甚至有可能變?yōu)榘僬谞顟B(tài)）。

問題預(yù)防：如果定期對鏈路進行抽測或者輪測，可以早期發(fā)現(xiàn)這類潛藏很深及影響布線系統(tǒng)高可靠性的問題。

2 為什么千兆光纖工作正常而升級萬兆時卻不能工作——連接點質(zhì)量差

對絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心用戶來說，從千兆光纖升級到萬兆光纖是一條很自然的技術(shù)路線。一種方法是直接升級到萬兆光纖系統(tǒng)，另一種方法是先布放支持萬兆速率的光纖系統(tǒng)，待應(yīng)用提升和資金允許時再升級到萬兆應(yīng)用。

案例4：OM3光纖不支持萬兆應(yīng)用——光纖二級測試

故障現(xiàn)象：一個大型IDC機房按工程預(yù)算計劃升級150臺千兆服務(wù)器到萬兆服務(wù)器，最后約有15臺不成功，無法實現(xiàn)萬兆連接，更換回千兆光卡則又能恢復(fù)連接，由此懷疑鏈路長度或損耗超標(biāo)，但查看數(shù)據(jù)庫記錄損耗均在2.5dB以內(nèi)，長度不超過150m，使用的OM3萬兆光纖。最后決定進行實測驗證，使用DTX-1800MSO檢測，發(fā)現(xiàn)13條鏈路的損耗和長度均符合要求，損耗控制在2.5dB，長度在150m以內(nèi)（OM3要求不超過300m），但有兩條鏈路的長度略有超長，分別達到340m和402m，損耗在2.7dB以內(nèi)。使用DTX-1800MSO自帶的DTX-OTDR模塊進行進一步測試，發(fā)現(xiàn)超長的鏈路是被人為進行過二次非法跳接，應(yīng)該是在使用過程中有維護人員重復(fù)跳接過。

故障診斷：使用DTX-OTDR檢測發(fā)現(xiàn)，這15條鏈路中均存在至少一個跳接點損耗超差，損耗超過0.8dB。用顯微鏡仔細檢查這些跳接點，發(fā)現(xiàn)光纖端面本身沒有什么大問題，就是污漬太多。按照DTX-OTDR提示的位置，逐一對這15條不合格光纖鏈路對應(yīng)跳接點進行清潔，重新安裝后啟動機器，全部恢復(fù)正常運行。

問題預(yù)防：安裝過程中就可能污損光纖端面，需要在正式接入前清潔干凈。后續(xù)維護、升級等過程中則存在防塵帽不裝、跳線不清潔就直接安裝等問題，這些都可以在定期檢測中暴露出來，而不是等到實施系統(tǒng)和應(yīng)用升級時才會暴露出來。對于高可靠性數(shù)據(jù)中心用戶而言這是不可容忍的疏忽。

光纖一級測試是指傳統(tǒng)的損耗——長度測試，對于低速鏈路而言，只要損耗和長度測試通過，則完全可以支持對應(yīng)的應(yīng)用，但對于高速光纖鏈路而言，只考慮整條鏈路的總損耗和長度是否合格是遠遠不夠的，必須確認每個連接點的損耗都符合要求才能大致確保穩(wěn)定支持高速應(yīng)用，這就需要實施二級測試。二級測試是在一級測試的基礎(chǔ)上在增加OTDR測試，并利用OTDR曲線確認鏈路中是否存在引起鏈路性能下降的“事件”。這些事件可能是連接點問題、熔接點問題、光纖微彎、晶裂、彎曲半徑過小、捆扎過緊、張力太大等問題。

3 為什么總是臨到要實施設(shè)備開通時才發(fā)現(xiàn)問題——關(guān)于未雨綢繆

布線系統(tǒng)多數(shù)情況下被認為是不會更動的，只是在新家裝設(shè)備的時候會對應(yīng)加上跳線，并對跳線做綁扎處理，少數(shù)時候會進行二次跳線。問題也往往出現(xiàn)在這里，首先是實用的跳線可能是不合格的或是隨意自制的劣質(zhì)跳線；其次是理線過程會因為緊密捆扎和彎曲導(dǎo)致鏈路質(zhì)量下降或外部串?dāng)_增加，從而引發(fā)誤碼率增加的問題；最后是設(shè)備的接地問題或從電源供應(yīng)系統(tǒng)竄入過量的諧波和干擾信號，導(dǎo)致鏈路誤碼率上升。

案例5：Cat.6A鏈路不能支持萬兆應(yīng)用——跳線檢測

故障現(xiàn)象：昨天上了10臺萬兆服務(wù)器，工作正常，今天又上了6臺，工作正常，但卻發(fā)現(xiàn)昨天投入運行的服務(wù)器中有2臺誤碼率突然變得很高。關(guān)上新增加的6臺服務(wù)器電源，問題依舊，非常奇怪。查看問題服務(wù)器CPU利用率7%，鏈路流量15%，流量負荷不高但應(yīng)用訪問的響應(yīng)速度卻很慢。

故障診斷：將出問題的鏈路接入DTX-1800電纜分析儀，儀器界面跳出提示：“檢測到鏈路噪聲，繼續(xù)測試嗎？”繼續(xù)測試結(jié)果顯示“通過”。這表明鏈路本身沒有什么問題，問題出在有干擾進入?？墒歉蓴_是從何處進入？昨天還可以認為沒有干擾，所以干擾一定跟今天接入的設(shè)備有關(guān)。仔細檢查發(fā)現(xiàn)今天新增加的布線系統(tǒng)為了方便固定和捆扎跳線，被與多根電源電纜束捆在了一起，干擾就是從這多根電源電纜束中竄入的，重新解開捆扎后問題立刻消失。

問題預(yù)防：實際上，電纜束之前就與6根布線捆扎在一起，只是這6根電纜束沒有啟用，所以問題沒有暴露。如果做定期檢測，就會發(fā)現(xiàn)竄入干擾的6根電纜。今天有將新增加的電纜跳線與電纜束綁扎在一起，導(dǎo)致昨天投入運行的服務(wù)器出現(xiàn)問題。另外，如果設(shè)備開通對通道、跳線做相應(yīng)的測試則可以很快發(fā)現(xiàn)問題。

4 升級時才發(fā)現(xiàn)布線產(chǎn)品和相關(guān)材料有問題該怎么辦——亡羊補牢為時已晚

從千兆升級到萬兆時鏈路中的很多潛在問題都會暴露出來，但如果不是數(shù)據(jù)中心或數(shù)據(jù)機房等高速用戶，而只是水平鏈路的普通用戶，因其目前大多數(shù)處在百兆狀態(tài)，不會有問題出現(xiàn)。即便是從百兆升級到千兆，也可能只有少數(shù)桌面用戶會出現(xiàn)問題。這給網(wǎng)管員們一種很強的錯誤暗示：只要電腦能上網(wǎng)就說明網(wǎng)線是好的，這種潛在認識會潛移默化地影響到如何對待與水平鏈路質(zhì)量要求完全不同的數(shù)據(jù)機房中?？墒撬麄兺?，這里的服務(wù)器幾乎不可能找到百兆及其以下接入速度的，最基本的都是千兆，目前萬兆也正成為數(shù)據(jù)機房的標(biāo)配方案。所以如果還是以在10/100/1000M時代的眼光來看待10G/40G/100G時代鏈路質(zhì)量，則多半會遇到速度問題，此時發(fā)現(xiàn)問題可能已經(jīng)為時已晚。

問題預(yù)防：如果每次都是在出現(xiàn)升級問題的時候才發(fā)現(xiàn)鏈路質(zhì)量問題，則所有數(shù)據(jù)機房用戶累計下來的損失將是一個天文數(shù)字。如果此時發(fā)現(xiàn)選用的布線產(chǎn)品有問題特別是線纜有問題，由此造成的損失是很驚人的。因為更換電纜既造成巨大材料、工時浪費，又會延誤工期，造成正常業(yè)務(wù)開通延期，間接地給甲方造成業(yè)務(wù)收入損失。如果在布線系統(tǒng)的整個生命周期中經(jīng)常會變動布線結(jié)構(gòu)、增刪用戶和應(yīng)用、增加/變更布線路由，則由此造成的鏈路質(zhì)量下降會隨機地產(chǎn)生并存在下去。定期檢測可以及早發(fā)現(xiàn)此類累計的問題并解決問題。

5 結(jié)束語

驗收測試是保證系統(tǒng)初期可靠性的基本方法，定期測試則是保持系統(tǒng)持續(xù)高可靠性的最可靠的“笨”方法，如果輔之以動態(tài)檢測、及時更新標(biāo)簽、開通測試、故障恢復(fù)后測試等方法，則可以將整個綜合布線系統(tǒng)的可靠性隨時保持在高水平。最有效的方法都是看似不起眼的方法，這有點像個哲學(xué)命題——如果你是高可靠性用戶，長生不老的靈丹妙藥是沒有的，一勞永逸的妙方也是不存在的，最有效、最有價值的方法往往都是不起眼的，但堅持定期檢測這項不起眼的“基本維護制度”就是非常有效的方法。