随着虚拟化,云计算等技术及应用的推广,数据中心的架构和要求都发生了一些变化。虚拟化能够有效降低数据中心的运营和维护成本,虚拟化也促使了网络的物理平台进一步的融合。虚拟化将多种的应用、需求和虚拟系统融合到了统一的端口上,对于端口的网络带宽要求也大大增加了。为了适应这种变化,数据中心里10G网络端口的需求数量在不断上升。
为了能够提供更高的性能,服务器内的CPU数量不断增加,单颗CPU内包含的核心也越来越多。性能的提高就允许用户在单台服务器上部署更多的应用,多应用的服务器与有限数量的网络通讯端口之间就出现了矛盾;同时虚拟化也使得用户可以在单台服务器上虚拟出多个虚拟机以实现节能和高效的运营。为了支持这样的应用,如果采用1G的以太网络端口,就不得不在单台服务器上安装多个端口,这样使得网络的结构和管理都非常复杂。为了简化网络管理,支持多业务,多虚拟机,10G的端口就变得更有优势。
同时ISCSI,FCOE,NAS等技术的应用使得SAN/LAN融合成为趋势,这对于端口带宽的要求也大大增加。10G以太网在服务器端口的大范围应用也就成为了未来发展的趋势。相比1G以太网,采用了10G以太网端口可以大幅降低网络结构的复杂性,降低维护和管理的成本。
根据IDC统计,2012-2013年10G端口在新销售的服务器上将会普及
目前,主流的10G以太网接口方式有,10GBase-T四对双绞线,10GBase-CX4,10GBase-SR,以及SFP+光纤组件(AOC),SFP+铜缆组件(DAC)。其中我们最熟悉也是过去在1G以太网应用最广泛的是基于4对双绞线,RJ45端口的Base-T标准。在10GBase-T标准中,提到了Cat6UTP/FTP和Cat6A都可以支持一定长度下的10GBaes-T传输。本文主要介绍Cat6A超六类布线系统在数据中心中支持10G以太网的优点以及与其它接口和标准的比较。
2009年TIA-568C.2标准发布以来,超六类布线系统已经在国内得到了广泛的应用。超六类布线系统对于10GBase-T的支持,也使得在对网络带宽要求很高的数据中心里,超六类布线的占比逐步提升。那么想必其它系统,超六类布线系统可以在数据中心里带来哪些优势以及在选型和应用中需要注意哪些地方呢?
首先我们来看一下传统的六类与超六类之间对于10GBase-T支持的差异。在IEEE802.3an标准中,Cat6和Cat6A都可以支持10GBase-T在一定长度下的传输,但是长度有明显的差异。在IEEE802.3an标准中Cat6UTP链路可以支持55米长度的10GBase-T传输,Cat6A链路可以支持100米长度,其中一个关键的指标或者说主要的差异来自于线间串扰。随着数字信号处理技术的进步,线缆内部的NEXT,FEXT,RL等干扰因素可以做到非常高的抑制,但是线缆之间的互相干扰因为无法进行信号预测,所以DSP可以说无能为力,在10GBase-T的要求下,线缆间的干扰就是一个必须要考虑的问题。
超六类UTP/超六类FTP/六类UTP/超五类UTP线缆48根
双绞线在传统的数据中心里,一般应用在水平链路,也就是HDA列头柜到EDA设备柜的那一段。这一段的线缆有几个突出的特点,一,距离短,一般从HDA到EDA的实际长度不会超过15米;二,密度高,一个EDA一般会有24-48根线缆,一个HDA管理10-12个EDA的情况下,HDA端就会有250-500根线缆。
这两个特点就引出了一个问题,在如此短距离下根据IEEE802.3an标准可以采用Cat6类的系统来支持10GBase-T,那么在这种情况下Cat6A是否还有用武之地?实际上目前,就这个问题并没有一个非常确切地答案或者标准。就笔者言,更推荐采用Cat6A类的系统,原因如下:一,线缆间的串扰,前面提到在数据中心HDA端,线缆的密度非常高,所以线间干扰的情况非常复杂。已经不不是传统的6包1,可能是11包1、23包1、或者47包1甚至更多,在这么复杂的情况下,要用实际的测试来验证系统的可靠性是不可能的。二,10GBase-T采用了PowerBackOff技术,也就是发射功率可调。在距离很短的情况下,如果不存在外界干扰,网络端口会调低发射功率,使系统信噪比处于一个够使用,但不留太多余量的状态。不过存在这样的情况,原先休眠的设备开启,因为此时在进行通讯握手的过程中端口发射的功率还是比较高的,那么会在这个阶段给周边的线缆上带来较大的干扰,在极端的情况,比如多台设备同时启动,对于同一捆线缆中的其它端口,就会产生比较强的干扰。所以,因为存在这线间串扰的因素,在数据中心里,如果要使用的更放心一点,还是采用针对线间串扰优化的Cat6A类系统会比较好一些。另外10GBase-T以后,下一代的Base-T标准仍在讨论过程中,具体会是怎样的方式目前没有定论。不过根据研究,Cat6A类特别是U/FTP或者F/FTP类的线缆是有一定的升级能力的,这类系统的余量是比较高的。即使将来不能在100米长度下支持下一代的Base-T传输,但是在短距离下(40米以内),还是可能实现的。所以可以说Cat6A类系统有一定的升级能力。采用了Cat6A类系统可以为将来留下一定的升级空间。
目前在10Gbase的应用下,还有其它类型的一些方式如SFP+,CX4等,但是因为千兆网络下,Base-T的端口是最普及的,所以到了10G以太网,10GBase-T采用RJ45接口也具有最好的兼容性。实际上目前千兆服务器端口仍然占了很大的比重,同时过去采购的一些服务器仍然在寿命内。另外如KVM,带外管理等系统很多也采用RJ45端口,所以在设计数据中心布线的时候也需要考虑对这些系统的兼容性。为了减少系统的复杂,增加统一性,Cat6A类布线系统就是一个比较好的选择。
从施工角度考虑,超六类布线比六类是要困难一些的,从上面的图中也可以明显的看出超六类线缆与六类线缆间尺寸的差异。这样的差异就使得在施工时的难度有所上升,较大的线径会导致对于线槽空间与承重,机柜内垂直走线空间等要求的上升。但是只要是在数据中心设计之初就充分考虑到这些变化带来的影响,可以说这些问题在实际施工中并不会带来很大的麻烦。另外超六类系统还有一个屏蔽与非屏蔽的选择,可以说各有优点。屏蔽系统施工要困难一些,必须要保证端到端的屏蔽,同时要保证接地系统的良好,但是屏蔽系统可以基本免疫外界的干扰,基本上无需考虑线间串扰(屏蔽完整,接地良好),同时屏蔽系统在将来仍然有一定的升级空间。实际测试结果也证明,相同环境下,屏蔽系统内接收到的外界干扰信号比非屏蔽系统低15dB以上;非屏蔽系统的优势在于施工简单,于传统六类非屏蔽的施工没有大的差异。
相比10GBase-SR标准采用的光纤连接,超六类的施工是要麻烦许多的。目前在数据中心内比较主流的方式是采用预端接的光纤系统,安装非常快,即插即用,可以节省大量的施工时间。但是光纤连接的最大问题在于成本较高,目前就连接系统本身而言,相同长度的链路下,对于10G以太网,采用MTP-MTP预端接系统的成本是超六类布线的3倍左右甚至更多。再加上光纤收发端口,与RJ45端口之间的成本差异,可以说采用超六类系统有明显的成本优势。
因为超六类布线系统有着明显的优势,所以可以预计在将来数据中心的水平链路里会应用的越来越广泛。但是在TOR架构下,双绞线主要应用于机柜内的跳线连接,水平链路的应用非常少。在这样的应用下,目前有两种主要的端口选择,一种是RJ45,一种是SFP+,目前在服务器端比较主流的是SFP+万兆端口,根据Intel的调查报告也可以看出这点,主要原因是RJ45端口万兆网卡的功耗和成本还比较高。DAC,10GBase-T,10GBase-SR的成本比较差不多是1:1.7:2的水平。同时SFP+端口的功耗也很低,网卡功耗只有5W左右,10GBaes-T端口的网卡功耗需要15W。但是Intel也预计随着10GBase-T网卡的大规模推广,成本降进一步降低,功耗随着芯片制程的进步也会逐步降低,所以在未来的几年里,会出现DAC与10GBase-T端口数量旗鼓相当的局面。也就是说超六类跳线也会逐步的被大量采用。
超六类布线在数据中心里已经被大量的采用了,随着新数据中心建设的增加,超六类的占比会进一步增加。超六类有其有优势的一面,也有其不足的地方,所以在实际设计中,还是要根据具体的情况,来选择合适自己的布线系统。
责任编辑:kelly