Rambler's Top100
Статьи
Кэрри ГЕТЦ (Хигби)  07 июля 2015

Современным ЦОДам – подключения с низкими потерями

Какой должна быть коммутационная архитектура ЦОДа и какие соединители должны использоваться, чтобы обеспечить соблюдение допустимого бюджета потерь и предотвратить высокую частоту появления ошибочных битов и деградацию производительности?

Керри ХИГБИ, директор по глобальным решениям для ЦОДов и эксперт по услугам в сфере сетевой инфраструктуры, Siemon

Одним из ключевых факторов, которые делают проблему потерь в линиях передачи данных все более острой, является переход к скоростям 10, 40 и 100 Гбит/с в сетях Ethernet, а также к скоростям 16 и 32 Гбит/с в сетях хранения данных с оптоволоконными каналами. По мере увеличения пропускной способности и скорости передачи данных требования к вносимым потерям становятся все более строгими. Свой вклад в бюджет потерь вносят длина и тип оптоволоконного кабеля, а также количество соединителей и сростков, и владельцам ЦОДов приходится просчитывать каждую точку и сегмент соединения в своих оптоволоконных каналах.

Влияние архитектуры на бюджет потерь

В ЦОДах широко применяются традиционные трехуровневые архитектуры с коммутаторами уровня 3; несмотря на наличие нескольких уровней коммутаторов и передачу данных в оптоволоконных магистралях со скоростью 10 Гбит/с, расстояние и скорость передачи между коммутаторами все же достаточно малы для того, чтобы в большинстве ЦОДов продолжали использоваться два или больше соединителей без превышения бюджета потерь оптических линий. Тем не менее для крупных виртуализированных дата-центров традиционные трехуровневые архитектуры уже не являются идеальным решением.

Многие ЦОДы переходят на архитектуру с коммутационными матрицами, использующую только два уровня коммутаторов с меньшими межстанционными скачками. Коммутационные матрицы обеспечивают более низкую задержку и большую пропускную способность между любыми двумя точками благодаря более высокой скорости передачи сигнала на объединительной панели (от порта к порту) по сравнению с каналами, связывающими коммутатор нижнего уровня с коммутатором более высокого уровня.

В современных виртуализированных ЦОДах также широко используется архитектура «листья и ствол» (leaf and spine), иначе называемая утолщенным деревом (fat-tree). Архитектура «утолщенного дерева» состоит из межкомпонентных коммутаторов (spine), размещенных в главной зоне распределения (MDA), и коммутаторов доступа (leaf), размещенных в горизонтальной зоне распределения (HDA), либо EDA, каждый из которых подключается к каждому межсетевому коммутатору в сети, обычно с помощью оптоволокна.

Хотя архитектура «утолщенного дерева» использует доступ к стандартизированным оптоволоконным кабельным системам для установления большого количества активных соединений между меньшим числом коммутаторов, такие новые конструктивные решения для ЦОДов зачастую приводят к увеличению расстояния между межсетевыми коммутаторами и коммутаторами доступа.

Для обеспечения управляемости и гибкости, удобства монтажа и модернизации, а также ограничения доступа к ключевым коммутаторам владельцы дата-центров зачастую прибегают к прокладыванию многопарных кабелей для создания точек распределения или удобных зон оптоволоконной коммутации (кросс-соединения).

Удобные зоны коммутации включают использование оптоволоконных коммутационных панелей, которые зеркально отображают порты межсетевых коммутаторов и с помощью постоянных (фиксированных) соединений подключаются к оптоволоконным коммутационным панелям, зеркально отображающим порты коммутаторов доступа. Такие панели можно размещать в отдельных шкафах, что обеспечивает защиту и неприкосновенность коммутаторов. Они также упрощают перемещения, добавления и изменения благодаря формированию конфигурации «каждый с каждым», в которой любой коммутационный порт можно подсоединить к любому другому коммутационному порту, просто изменив положение оптоволоконных перемычек в зоне коммутации.

Использование кросс-соединений между межсетевыми коммутаторами и/или коммутаторами доступа, идеально подходящее для крупных ЦОДов или для случая распределения оптоволокна на несколько функциональных зон, также дает возможность разового монтажа постоянной кабельной системы с большим количеством волокон от MDA до HDA. Это позволяет использовать магистральные оптоволоконные кабельные системы для различных целей (создания сетей или систем хранения данных) без множества изменений, а также упрощает процесс добавления новых коммутаторов доступа и оборудования в ЦОДе.

Использование столь полезных кросс-соединений создает дополнительные коммутационные порты с соответствующими потерями в оптическом канале. В результате стандартные значения вносимых потерь MPO/MTP могут повысить риск превышения бюджета потерь линий, зачастую препятствуя применению кросс-соединений и требуя дальнейшего использования длинных сегментов оптоволокна, а это существенно ограничивает гибкость и усложняет внесение изменений и модернизацию ЦОДов.

Снижение потерь в соединениях

Соединители MPO и MTP быстро входят в обычную практику для межкоммутаторных соединений благодаря преимуществам претерминированных сборок (plug and play) и простоте наращивания скорости с 10 до 40 и 100 Гбит/с. К сожалению, вносимые потери типичного модуля MPO/MTP могут препятствовать использованию более чем двух сопряженных соединений в оптоволоконной линии, что существенно ограничивает гибкость конструкции и управление дата-центром. Усовершенствованной альтернативой соединителям MPO/MTP со стандартными потерями являются соединители с низкими потерями, которые более эффективно поддерживают гибкость многоволоконных соединений в широком диапазоне расстояний и конфигураций при соблюдении допустимого бюджета потерь.

Соединители MTP с низкими потерями могут уменьшить потери до 0,20 дБ, а соединители LC и SC с низкими потерями – до 0,15 дБ (обычно 0,1 дБ). Для 10-гигабитных сетей Ethernet оптоволоконные перемычки LC с низкими потерями обеспечивают потери 0,15 дБ (обычно 0,1 дБ), тогда как модули MTP-LC или MTP-SC plug and play с низкими потерями обеспечивают потери 0,35 дБ (обычно 0,25 дБ). Для 40- и 100-гигабитных сетей Ethernet пластины для сквозных адаптеров MTP-MTP с низкими потерями и оптоволоконные перемычки MTP обеспечивают потери 0,2 дБ.

Такие значения потерь дают возможность установить больше коммутационных портов, позволяя использовать пункты распределения или кросс-соединения, которые существенно повышают гибкость конфигурирования.

Применение соединителей с низкими потерями позволяет использовать четыре модуля MTP-LC в 10-гигабитном канале Ethernet OM3 или OM4 по сравнению всего с двумя при соединителях со стандартными потерями. Соединители с низкими потерями позволяют использовать восемь подключений MTP-MTP в 100-метровом 40/100-гигабитном канале Ethernet по OM3 по сравнению со всего четырьмя подключениями со стандартными потерями, а также пятью подключениями в 150-метровом 40/100-гигабитном канале Ethernet по оптоволокну OM4 по сравнению со всего двумя подключениями со стандартными потерями.

Для развертывания кросс-соединений между межсетевыми коммутаторами и коммутаторами доступа требуется минимум четыре подключения в зависимости от конфигурации. Поэтому кросс-соединения в оптическом канале значительной длины просто невозможны без соединителей с низкими потерями.

Помимо создания большего количества подключений в 10-, 40- и 100-гигабитных каналах Ethernet, соединители с низкими потерями обеспечивают такие же преимущества для развертывания оптоволоконных каналов в сетях хранения данных. Например, прокладывание 150-метрового оптоволоконного канала на 8 Гбит/с (GFC) позволяет использовать максимум четыре модуля MTP-LC с низкими потерями, тогда как компоненты со стандартными потерями позволяют использовать только два модуля. Использование соединителей с низкими потерями для развертывания кросс-соединений таким образом упрощает изменение подключений сервера от сетевого восходящего порта к порту системы хранения данных и наоборот путем простой смены перемычки в кросс-соединении.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Поделиться: