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思科認證輔導:詳解數據中心交換機的關鍵參數

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思科認證輔導:詳解數據中心交換機的關鍵參數

隨着數據流量的爆發式增長,數據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數據中心的需要,數據中心交換機具有高容量、大緩存、虛擬化、二層TRILL等技術方面的特徵,可以滿足需求。到底數據中心交換機應該具備哪些關鍵參數?

端口線速轉發:現在的數據中心交換機,端口線速轉發是最基本的要求,新的背板技術也可滿足。對數據中心交換機是數據中心的重要組成部分,是實現數據中心與外界信息交互不可或缺的設備。數據中心從出現到現在,已經發展到了第四代,數據中心的交換機也在不斷地進步。雖然數據中心領域出現了很多新特性,比如:FCoE、TRILL、EVI、XVLAN、SPB等等,但真正決定交換機性能、質量好壞的標準依然是那些基本的參數。交換機的基本功能就是交換,所以交換性能仍是交換機的最關鍵參數。除了交換性能要求,對數據中心的交換機還有更多其它的技術參數,下面就來説一説數據中心交換機的關鍵參數,以便對採購、使用、擴容數據中心網絡時供參考。

數據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端口數,有時也會帶有少量擴展槽的交換機。機架式交換機是一種插槽式的交換機,這種交換機擴展性較好,可支持不同的網絡類型,可支持更大端口密度的網絡。一般在數據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,也有的支持三層功能,基本是以二層為主。在數據中心的匯聚、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參數。

之所以這種網絡設備叫交換機,就是其有強大的交換功能。那麼衡量一個交換機交換性能的參數主要有背板帶寬、端口密度和交換容量。

背板帶寬是交換機接口處理器和數據總線間所能吞吐的最大數據量,背板帶寬越高,所能處理數據的能力就越強,背板帶寬是機架式交換機的技術參數,對於盒式交換機一般沒有背板帶寬的概念。一般背板帶寬從幾個Gbps到幾百Gbps不等,背板帶寬也不是越高越好,只要滿足端口線速轉發就可以,設計太高就會造成成本上的浪費。早期的背板技術不高,無法滿足設備所有於無法達到完全線速的背板,背板帶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帶寬,這樣得出背板帶寬。對於可以線速轉發的交換機,背板的帶寬計算方法就很簡單:端口數*相應端口速率*2(全雙工模式),當然背板也可以設計成宂餘模式,可以多提供一些背板帶寬,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,達到宂餘備份的目的。現在數據中心高端的交換機背板帶寬早已是T級別了。

端口密度是一個數據中心交換機的'關鍵參數,代表着交換機的轉發能力。比如某款盒式交換機可以提供48個萬兆端口,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。擁有端口密度越大,代表着這個設備的轉發能力越強,端口速率越高,代表着這個設備的處理性能越強。隨着40G/100G端口的普及,數據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。未來隨着光模塊技術提升,光模塊越來越小,則單槽位可提供的100G端口密度會更高,現在單槽位提供48個萬兆端口的機架式交換機已經普及。由於受數據中心機櫃尺寸限制,機架式交換機的寬度無法再擴寬,所以目前能提供48個萬兆端口已經達到極限。另外能支持越多的模塊類型,則表示設備的實用性越強,可以應用於不同的網絡環境,比如:LAN接口、WAN接口、ATM接口。端口帶寬類型越豐富越好,即支持40G、100G高速端口,又支持百兆、千兆低速端口,即支持XFP 又支持SFP、SFP+、CFP等等多種光接口類型。這些都是交換機的重要考量參數。

數據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設備所能承載的用户數量。現在的交換機基本能夠達到:二層MAC地址表項32K,這意味着這個交換機能最多帶三萬多二層用户地址,三層路由表項16K.這意味着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,這讓數據中心可以任意擴容、使用而不必擔心網絡設備的能力。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,對網絡攻擊進行限制,讓交換機更靈活地工作。一般採用商用芯片的交換機ACL規格都不高(10K以下),並且使用有諸多限制。像思科採用自有芯片,則可以講ACL規格做的很大,可以提供一百K的ACL規格。

數據中心交換機的管理功能是指交換機如何控制用户訪問交換機,以及用户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參數上。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主要完成設備的管理、監控和三層表項學習,真正的數據轉發並不是靠CPU完成,所以不用運行速度太高的CPU.隨着CPU成本越來越低,交換機的CPU也呈越來越高的方向發展。目前一般的中高端交換機CPU主頻都在1000MHz以上。內存Memory也如此,從64M到256M、1G等等越來越大,甚至出現了5G的超大內存的交換機,這些性能參數也是一個交換機性能的重要體現。

既然是數據中心交換機,那就必須要具備數據中心本身的一些特性。這幾年數據中心的新技術層出不窮,虛擬化、XVLAN、TRILL、SDN、 EVI、SPB、FCOE等技術都是數據中心特有的技術。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台設備虛擬化成一台設備,一些機架式交換機則可以提供一台設備虛擬化成10多台的獨立設備。數據中心交換機要具備部署這些新技術的能力,以便在未來的數據中心中發揮更好的作用。

數據中心的交換機具有很多設備參數,而本文所介紹的這些參數是其中最重要、最關鍵的參數,這些參數往往可以代表這台設備的綜合能力,是我們在採購設備、擴容數據中心、使用時要認真研究和主要關注的。每一個參數都影響到交換機的性能、功能和不同集成特性。