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思科認證輔導:詳解資料中心交換機的關鍵引數

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思科認證輔導:詳解資料中心交換機的關鍵引數

隨著資料流量的爆發式增長,資料中心的建設標準也在不斷提升,顯然普通的交換機已經無法滿足資料中心的需要,資料中心交換機具有高容量、大快取、虛擬化、二層TRILL等技術方面的特徵,可以滿足需求。到底資料中心交換機應該具備哪些關鍵引數?

埠線速轉發:現在的資料中心交換機,埠線速轉發是最基本的要求,新的背板技術也可滿足。對資料中心交換機是資料中心的重要組成部分,是實現資料中心與外界資訊互動不可或缺的裝置。資料中心從出現到現在,已經發展到了第四代,資料中心的交換機也在不斷地進步。雖然資料中心領域出現了很多新特性,比如:FCoE、TRILL、EVI、XVLAN、SPB等等,但真正決定交換機效能、質量好壞的標準依然是那些基本的引數。交換機的基本功能就是交換,所以交換效能仍是交換機的最關鍵引數。除了交換效能要求,對資料中心的交換機還有更多其它的技術引數,下面就來說一說資料中心交換機的關鍵引數,以便對採購、使用、擴容資料中心網路時供參考。

資料中心也分為盒式交換機和機架式交換機,盒式交換機是一種有固定埠數,有時也會帶有少量擴充套件槽的交換機。機架式交換機是一種插槽式的交換機,這種交換機擴充套件性較好,可支援不同的網路型別,可支援更大埠密度的網路。一般在資料中心的接入層都會採用盒式交換機,盒式交換機有的只有二層功能,也有的支援三層功能,基本是以二層為主。在資料中心的匯聚、核心出口都會採用機架式交換機。相比盒式交換機,機架式交換機都具有三層功能,需要關注更多的關鍵引數。

之所以這種網路裝置叫交換機,就是其有強大的交換功能。那麼衡量一個交換機交換效能的引數主要有背板頻寬、埠密度和交換容量。

背板頻寬是交換機介面處理器和資料匯流排間所能吞吐的最大資料量,背板頻寬越高,所能處理資料的能力就越強,背板頻寬是機架式交換機的技術引數,對於盒式交換機一般沒有背板頻寬的概念。一般背板頻寬從幾個Gbps到幾百Gbps不等,背板頻寬也不是越高越好,只要滿足埠線速轉發就可以,設計太高就會造成成本上的浪費。早期的背板技術不高,無法滿足裝置所有於無法達到完全線速的背板,背板頻寬的計算和內部實現有關,比如多少插槽、能為每個插槽提供多達頻寬,這樣得出背板頻寬。對於可以線速轉發的交換機,背板的頻寬計算方法就很簡單:埠數*相應埠速率*2(全雙工模式),當然背板也可以設計成冗餘模式,可以多提供一些背板頻寬,這樣插槽之間的轉發有多個背板通道,一旦部分出現問題,業務會自動切換,達到冗餘備份的目的。現在資料中心高階的交換機背板頻寬早已是T級別了。

埠密度是一個數據中心交換機的'關鍵引數,代表著交換機的轉發能力。比如某款盒式交換機可以提供48個萬兆埠,某款機架式交換機可提供24口 40G的插卡,某款機架式交換機可提供18個插槽等等。擁有埠密度越大,代表著這個裝置的轉發能力越強,埠速率越高,代表著這個裝置的處理效能越強。隨著40G/100G埠的普及,資料中心交換機已經可以提供:8口100G板卡、24口40G板卡這些單槽位就可接近1T的機架式交換機。未來隨著光模組技術提升,光模組越來越小,則單槽位可提供的100G埠密度會更高,現在單槽位提供48個萬兆埠的機架式交換機已經普及。由於受資料中心機櫃尺寸限制,機架式交換機的寬度無法再擴寬,所以目前能提供48個萬兆埠已經達到極限。另外能支援越多的模組型別,則表示裝置的實用性越強,可以應用於不同的網路環境,比如:LAN介面、WAN介面、ATM介面。埠頻寬型別越豐富越好,即支援40G、100G高速埠,又支援百兆、千兆低速埠,即支援XFP 又支援SFP、SFP+、CFP等等多種光介面型別。這些都是交換機的重要考量引數。

資料中心的交換機基本都是基於二、三層轉發的交換機,這樣二、三層轉發表項的容量基本代表了這個裝置所能承載的使用者數量。現在的交換機基本能夠達到:二層MAC地址表項32K,這意味著這個交換機能最多帶三萬多二層使用者地址,三層路由表項16K.這意味著這個交換機最多能學習一萬多條路由。現在的交換機規格越來越大,MAC地址和IP路由基本都可以超過128K,甚至達到1M,這讓資料中心可以任意擴容、使用而不必擔心網路裝置的能力。還有一項規格對於交換機也非常重要,就是ACL,即訪問控制列表。通過ACL可以靈活地實現業務部署,對網路攻擊進行限制,讓交換機更靈活地工作。一般採用商用晶片的交換機ACL規格都不高(10K以下),並且使用有諸多限制。像思科採用自有晶片,則可以講ACL規格做的很大,可以提供一百K的ACL規格。

資料中心交換機的管理功能是指交換機如何控制使用者訪問交換機,以及使用者對交換機可是程度如何。交換機的管理能力高低體現在了CPU、 Memory引數上。一般的交換機處於成本的考慮,不會採用處理速度太快的CPU,交換機的CPU主要完成裝置的管理、監控和三層表項學習,真正的資料轉發並不是靠CPU完成,所以不用執行速度太高的CPU.隨著CPU成本越來越低,交換機的CPU也呈越來越高的方向發展。目前一般的中高階交換機CPU主頻都在1000MHz以上。記憶體Memory也如此,從64M到256M、1G等等越來越大,甚至出現了5G的超大記憶體的交換機,這些效能引數也是一個交換機效能的重要體現。

既然是資料中心交換機,那就必須要具備資料中心本身的一些特性。這幾年資料中心的新技術層出不窮,虛擬化、XVLAN、TRILL、SDN、 EVI、SPB、FCOE等技術都是資料中心特有的技術。比如一虛多,多虛一的虛擬化技術,一些盒式的交換機甚至可以提供10臺裝置虛擬化成一臺裝置,一些機架式交換機則可以提供一臺裝置虛擬化成10多臺的獨立裝置。資料中心交換機要具備部署這些新技術的能力,以便在未來的資料中心中發揮更好的作用。

資料中心的交換機具有很多裝置引數,而本文所介紹的這些引數是其中最重要、最關鍵的引數,這些引數往往可以代表這臺裝置的綜合能力,是我們在採購裝置、擴容資料中心、使用時要認真研究和主要關注的。每一個引數都影響到交換機的效能、功能和不同整合特性。