數(shù)據(jù)中心高密度布線系統(tǒng)的應(yīng)用

文｜莫仕商貿(mào)（上海）有限公司 周 煒

高密度布線系統(tǒng)是近兩年來新出現(xiàn)的一種布線解決方案，主要應(yīng)用于布線密度較高以及對于空間比較敏感的數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。目前國內(nèi)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)也從起步階段步入了大規(guī)模的建設(shè)階段。金融機構(gòu)、IT類企業(yè)都在全國范圍內(nèi)建設(shè)自己的數(shù)據(jù)中心，各地也紛紛推出了數(shù)據(jù)中心服務(wù)。高密度布線系統(tǒng)因為其密度高，能夠減少對機柜空間占用的特點，得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在IT 企業(yè)的數(shù)據(jù)中心中。隨著智能終端的大規(guī)模應(yīng)用（比如Iphone），產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)需要存儲，大量的應(yīng)用需要有后臺支撐，同時也有很大的數(shù)據(jù)流量需要有通道和平臺來支持。數(shù)據(jù)中心作為IT企業(yè)的業(yè)務(wù)支撐核心，在搜索引擎、電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)視頻等應(yīng)用中扮演了重要的角色。而且隨著用戶群的飛速擴張，必須提高數(shù)據(jù)中心的計算和存儲能力來應(yīng)對用戶的需求。但是建設(shè)一個新的數(shù)據(jù)中心至少需要1～2年的建設(shè)周期，所以如何能夠更好的利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的空間就非常重要。高密度布線對于這樣的應(yīng)用特點就非常適合。

高密度布線系統(tǒng)分為光纜和銅纜兩個方面。根據(jù)傳統(tǒng)架構(gòu)的TIA 942標(biāo)準(zhǔn)，把數(shù)據(jù)中心分為 EDA、ZDA、HDA、IDA、MDA等多個層次。從EDA-HDA的水平布線多采用銅纜布線，HDA-IDA-MDA的骨干布線多采用光纖布線。

高密度銅纜布線主要考慮的是從列頭柜到設(shè)備柜之間的水平布線系統(tǒng)。目前主流的多采用Cat.6或Cat.6A類網(wǎng)線，在高密度的布線方案中單個機柜至少配置48根網(wǎng)線（1臺服務(wù)器至少3個端口，1主1備1KVM，可能根據(jù)應(yīng)用的不同端口數(shù)量會有變化）。單個列頭柜管理10～12個機柜，這樣在橋架中就會有500根左右的網(wǎng)線，這樣對于橋架的要求就很高。

從表1中可以看出，即使是采用Cat.6等級的布線在高密度布線方案下，在不允許線捆堆疊的情況下，在列頭柜端的橋架上會產(chǎn)生500mm左右的布線寬度，同時每米承受20kg的線纜重量。如果采用Cat.6A等級可能會有700mm的寬度加上近40kg/m的網(wǎng)線重量，這對于橋架的壓力是比較大的，同時也占用了相當(dāng)多的上部空間。如果采用下走線，對機柜下的冷氣流的設(shè)計會造成很大影響。即使是采用目前流行的上走線方式，也會影響機房內(nèi)的氣流以及占用空間，給照明、消防等其他子系統(tǒng)造成設(shè)計上的麻煩。所以，如果機房采用高密度設(shè)計，水平布線的銅纜可以考慮采用預(yù)連接的布線方式。

表1

預(yù)連接銅纜采用專用多對連接器，在1根線纜內(nèi)集成24對線，線纜的直徑只有12mm左右，大大節(jié)省了布線的空間，也節(jié)省了安裝的時間。采用即插即用的方式，1HU高度內(nèi)的配線可以支持48個RJ45端口。目前該方案可以支持常規(guī)的千兆以太網(wǎng)應(yīng)用，在將來可以通過升級模塊的方式實現(xiàn)對10GBase-T萬兆以太網(wǎng)絡(luò)的支持。同時根據(jù)應(yīng)用方案的不同，可以選擇在水平線纜兩端都采用高密度Ipass 接口或在HDA內(nèi)采用RJ45接口的扇出跳線，在EDA內(nèi)采用Ipass接口配合模塊盒，實現(xiàn)管理與密度的融合。

在某些小型的高密度數(shù)據(jù)中心（一般都在100個機以內(nèi)），可以不設(shè)置HDA，所有的水平線纜直接連到MDA做配接。那么在MDA區(qū)域的配線容量是比較大的，會有上千根數(shù)量的銅纜需要配接，因為傳統(tǒng)的機柜配合普通配線架，對于這樣的配線管理并不方便，也過于占用空間。有相當(dāng)部分的機柜內(nèi)空間實際上是被水平理線器所占用。使得機柜內(nèi)的空間利用率低，同時在管理機柜與機柜之間的跳線配接也相當(dāng)麻煩。所以在這種情況下，可以采用針對應(yīng)用而設(shè)計的機架與角型配線架的配合，不需要水平理線器，大大提高了機架空間的利用率。

銅纜布線采用高密度的好處是可以減少對空間的占用，提高機房內(nèi)空間的使用效率，減少其他系統(tǒng)設(shè)計時的麻煩。光纜系統(tǒng)同樣也需要提高密度，現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心里已經(jīng)大規(guī)模的采用了預(yù)連接光纜系統(tǒng)來提高光纖配線的密度。目前普遍的密度在1HU的空間里，采用了預(yù)連接系統(tǒng)，可以實現(xiàn)96芯（LC）的配線，4HU的機柜空間里可以實現(xiàn)576芯（LC）的配線，如果采用MTP等多芯連接器，密度可以更高。同時1根144芯的MTP-MTP預(yù)連接光纜，直徑小于15mm，所以對布線空間的占用也非常小。

數(shù)據(jù)中心內(nèi)的布線系統(tǒng)是為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的。隨著機柜內(nèi)制冷、配電等系統(tǒng)的升級，單機柜內(nèi)能支持服務(wù)器的數(shù)量在明顯上升，刀片等服務(wù)器的推廣也使得單機柜內(nèi)的服務(wù)器計算節(jié)點數(shù)量有了很大的增長。服務(wù)器與計算節(jié)點的增加，直接導(dǎo)致了布線需求量的提升，當(dāng)布線量提升到一定程度以后，如果仍然采用EDA-HDA水平連接的方式，會使布線數(shù)量與HDA的配線管理能力超過極限，這樣使得空間的利用率大大降低。所以當(dāng)服務(wù)器數(shù)量達(dá)到一定程度以后，ToR的網(wǎng)絡(luò)布置方式以及類似于ToR的POD方式就具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，高密度的布線所需要的產(chǎn)品與布線方式也發(fā)生了一定的變化。ToR或POD都是在每個或每幾個機柜內(nèi)布置接入交換機，服務(wù)器通過跳線直接連接交換機，一般來說，跳線的距離不會很長，通常不會超過7m（跨1個機柜）。在這種情況下，水平線纜就被大量的跳線所替代。在千兆網(wǎng)絡(luò)，通常的解決方案是交換機和服務(wù)器的NIC都采用RJ45端口，中間采用1根RJ45-RJ45的跳線連接，這樣的方式經(jīng)濟也方便。

到了萬兆以后，情況發(fā)生了一些變化。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，常用的10GBase的網(wǎng)絡(luò)有基于雙絞線Base-T；基于OM3/OM4的Base-SR方式；也有基于Twinax的Base-CX4方式。服務(wù)器NIC與交換機的端口通常有RJ45與SFP+兩種。選擇哪一種連接方式更經(jīng)濟、更具效率，首先從價格層面上，同樣以Intel X520系列網(wǎng)卡為例：計算上網(wǎng)卡，模塊與跳線后，Base-SR、Base-SR、Base-T Base-CX4支持長度分別可以達(dá)到550m、100m、15m。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，在ToR/POD的應(yīng)用下，采用10GBase-CX4標(biāo)準(zhǔn)的傳輸方式更具有成本上的優(yōu)勢。那么在布線方面，就需要采用帶有SFP+端口的無源連接器件來配合10GBase-CX4標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。

隨著數(shù)據(jù)中心對綠色、環(huán)保的要求；虛擬化、云計算等新技術(shù)的應(yīng)用與推廣。數(shù)據(jù)中心的設(shè)備密度將越來越高，為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備服務(wù)的布線系統(tǒng)也需要根據(jù)新的應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整，但總體而言，高密度布線也是大勢所趨。特別是在虛擬化技術(shù)成熟以后，物理設(shè)備與實際的應(yīng)用之間并不是完全的一一對應(yīng)，這樣對于布線配線的需求就大大降低，對于數(shù)據(jù)中心的布線系統(tǒng)，更多的是體現(xiàn)一種半永久性的連接，網(wǎng)絡(luò)的切換多通過虛擬化軟件平臺與交換機實現(xiàn)，高密度帶來的對于管理上的影響就顯得不是很突出，因為布線系統(tǒng)是一個長期應(yīng)用的平臺，所以我們在建設(shè)新數(shù)據(jù)中心的時候就需要考慮將來的發(fā)展。高密度的配線系統(tǒng)也為我們將來的擴容和發(fā)展留下了一定的空間。