數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與布線方式淺談

楊 凌（中國(guó)中元國(guó)際工程公司，北京 100089）

1 規(guī)劃目標(biāo)

在信息化程度高的企業(yè)里，企業(yè)架構(gòu)有兩條主線：業(yè)務(wù)架構(gòu)和IT架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)是企業(yè)IT架構(gòu)的主要基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)對(duì)業(yè)務(wù)和應(yīng)用的變化和發(fā)展起到限制的作用，因此設(shè)立一個(gè)可以滿足業(yè)務(wù)和應(yīng)用在一段時(shí)間內(nèi)可能發(fā)生變化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是至關(guān)重要的。當(dāng)業(yè)務(wù)和應(yīng)用發(fā)展時(shí)，需要大量改動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不是一個(gè)優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。

網(wǎng)絡(luò)作為業(yè)務(wù)發(fā)展的IT基礎(chǔ)設(shè)施，要滿足集團(tuán)化發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和安全的要求，同時(shí)貫徹網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于企業(yè)架構(gòu)的宗旨。

以模塊化方式進(jìn)行建設(shè)與啟用是數(shù)據(jù)中心的一個(gè)特色，可以節(jié)省初期建設(shè)成本和運(yùn)行成本，尤其在機(jī)房啟用初期更為明顯。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃與建設(shè)而言也應(yīng)該遵循“模塊化建設(shè)與啟用”這一大前提，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)既是一個(gè)統(tǒng)一的整體，同時(shí)又滿足每個(gè)獨(dú)立的機(jī)房模塊的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需求、并可以自成體系。

具體來講，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃重點(diǎn)考慮要素如下：

1) 建立應(yīng)用架構(gòu)的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)，使得應(yīng)用的發(fā)展不會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的二次建設(shè)與規(guī)劃；

2) 隨著機(jī)房模塊的啟用，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以模塊化菜單式擴(kuò)充，同時(shí)不應(yīng)由于新模塊網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充對(duì)在線系統(tǒng)造成影響，也就是要做到“即插即用”。

3) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有利于綜合布線的一次性規(guī)劃與建設(shè)，使得綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而實(shí)用，特別是有利于系統(tǒng)的長(zhǎng)期維護(hù)；

4) 充分考慮未來新技術(shù)的發(fā)展，合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)，尤其是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在機(jī)房中的合理擺放，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)不會(huì)受限于綜合布線系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。也就是說，不會(huì)由于綜合布線的原因而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擴(kuò)容的困難。

5) 可以考慮建立專有的系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)帶外管理。

6) 充分考慮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)機(jī)房有效使用面積的占用，節(jié)省有限的機(jī)房面積資源，更多地考慮擴(kuò)大服務(wù)器與存儲(chǔ)元素在機(jī)房中所占據(jù)的面積，從而提高單位面積的數(shù)據(jù)處理能力。

2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

1) 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)模型

從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)理念出發(fā)，各種類型通信平臺(tái)包括存儲(chǔ)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等的統(tǒng)一將是數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)的一個(gè)發(fā)展方向。同時(shí)隨著企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，對(duì)傳輸平臺(tái)高帶寬的要求也越來越高。其邏輯結(jié)構(gòu)模型見圖1。

圖1 網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)模型

2) 網(wǎng)絡(luò)外部接入資源

需要依據(jù)實(shí)際接入類型的不同進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，同時(shí)在這個(gè)層面必須通過網(wǎng)絡(luò)控制資源（如果防火墻、鏈路控制器等）對(duì)接入對(duì)象加以控制，確保接入方符合整個(gè)IDC的接入規(guī)范和安全規(guī)范等要求。

3) 核心交換區(qū)

核心交換區(qū)一般不對(duì)進(jìn)出IDC的數(shù)據(jù)做任何控制，其僅僅提供高帶寬數(shù)據(jù)交換。最好采用四臺(tái)大容量高性能交換機(jī)作為核心設(shè)備，這樣可以將前端接入與后端接入做比較好的隔離，利于系統(tǒng)的擴(kuò)充，而增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4) 網(wǎng)絡(luò)功能控制資源

該層次主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房模塊內(nèi)接入層交換機(jī)的匯聚，同時(shí)提供控制功能，例如負(fù)載均衡、安全控制等。

5) 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接入資源

該層面主要提供服務(wù)器接入，隨著技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)等設(shè)備也將在這個(gè)層面接入（例如可以采用FCoE技術(shù)接入存儲(chǔ)設(shè)備）。

整個(gè)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以分為兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和運(yùn)營(yíng)管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)主要承載公司各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；運(yùn)營(yíng)管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)主要承載整個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與服務(wù)器等設(shè)備的帶外管理業(yè)務(wù)。兩個(gè)平臺(tái)共享一套綜合布線系統(tǒng)。

6） 整個(gè)數(shù)據(jù)中心傳輸平臺(tái)和運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)需要分三個(gè)層次規(guī)劃與建設(shè)：

a) 核心層

核心層主要用于數(shù)據(jù)中心大容量數(shù)據(jù)傳輸，幾乎不需要任何的安全控制，但是要有足夠的帶寬確保整個(gè)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)交換，要有足夠的端口確保各機(jī)房模塊匯聚層交換機(jī)的接入。

b) 匯聚層

匯聚層起承上啟下的作用，位于每個(gè)機(jī)房模塊，匯聚來自每個(gè)機(jī)房模塊的交換機(jī)，同時(shí)作為本機(jī)房模塊的核心交換機(jī)還需要提供安全控制與資源調(diào)配的作用，例如負(fù)載均衡等功能。建議匯聚層與核心層之間采用路由方式連接，可以確保各機(jī)房模塊內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的獨(dú)立性，同時(shí)也利于系統(tǒng)的擴(kuò)充。

c) 接入層

接入層用于接入數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器，可以采用光纖接入，也可以采用雙絞線接入。

3 數(shù)據(jù)中心布線方式

1) 通常來說，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以分為兩種方法：

（1）ToR(Top of Rack)方式，即將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中接入層交換機(jī)置于服務(wù)器機(jī)柜的上端；

（2）EoR(End of Row)方式，即將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中接入層交換機(jī)置于每列機(jī)柜的首個(gè)機(jī)柜中，也就是傳統(tǒng)的列頭柜方式。

2) 以上兩種方式各有優(yōu)劣，見表1。

表1 ToR方式和EoR方式的比較

圖2 全光纖系統(tǒng)示意圖

為了節(jié)省機(jī)房空間，增加有效的機(jī)房單位面積數(shù)據(jù)處理能力，建議在綜合布線方案中不采用列頭柜方式，而應(yīng)采用ToR方式。如圖2所示，將接入層交換機(jī)直接置于服務(wù)器機(jī)柜上端，這樣建立“全光纖”連接網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

（1） 減少列頭柜數(shù)量可以增加有效的服務(wù)器安裝空間，每個(gè)機(jī)房模塊可以增加機(jī)柜的空間。

（2） “全光纖”綜合布線系統(tǒng)可以使得網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)不受綜合布線系統(tǒng)的限制，尤其是對(duì)帶寬的限制，使得系統(tǒng)帶寬的升級(jí)僅僅只依賴于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身，而與綜合布線系統(tǒng)無關(guān)。

（3） “全光纖”指的是主干，機(jī)房模塊內(nèi)可以存在普通網(wǎng)線連接，全光纖是大型數(shù)據(jù)中心布線的趨勢(shì)，可以作為大型網(wǎng)絡(luò)布線設(shè)計(jì)的依據(jù)。全光纖系統(tǒng)示意圖見圖2。

4 結(jié)束語(yǔ)

建設(shè)安全可靠的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)大集中為目的的IT基礎(chǔ)設(shè)施的整合是每個(gè)企業(yè)的必由之路。本文結(jié)合未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的方向?qū)?shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)做出前瞻性構(gòu)想，但并非詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，希望通過本文，能夠?yàn)槲磥砭W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供建設(shè)性的建議。

[1] 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)，美國(guó)通信工業(yè)協(xié)會(huì).數(shù)據(jù)中心用遠(yuǎn)程通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)ANSI/TIA-942-2005[S].2005.

[2] 易建勛.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[3] 莫衛(wèi)東，楊任農(nóng)等.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009.