数据中心物理设施布局设计

美国西蒙公司    陈宇通

 

1  布线距离和空间规划
    在设计一个数据中心时，了解每种类型数据中心的最佳布局以及利弊，是至关重要的。TIA 942数据中心标准的指标是非常具体的，即水平和垂直布线应可以适应未来的增长，使这些区域不须停机重新安装布线。除非是由制造商特别要求，否则设备之间不作直接连接，这也是942标准中明确的。这也符合其他的标准文件，例如为开放式系统建筑设计的ANSI/TIA/EIA 568B。所以，对于构建一个支持10Gbps环境，什么是最好的方式呢？
    除了电缆和连接器数目之外还须考虑：可用性，可扩展性，成本和实现移动，添加和变更（简称MAC）的能力。此外，基于不同类别的布线系统也存在着一些局限性，铜缆和光纤所能支持的距离可能随着布线系统类型的不同选择而有所变动，我们将讨论一些这样的参数及其对数据中心设计的潜在影响。
    6A类双绞线布线的铜缆距离限为信道不超过100m。运行于6类/E级布线的10GBase-T，只能支持37m，这取决于对外来串扰的潜在缓解控制措施的能力。应当指出，TSB 155的目的是为已安装的Cat.6/Class E布线提供支持10GBase-T应用的合格控制参数，TSB 155不应被用于新系统的安装设计。如果你使用的是10GBase-CX4或Infiniband，你的最大距离限为15m。
    光纤信道的长度随着不同的光纤级别和类型以及接口不同而有所不同，了解这些局限将有助于数据中心空间的设计和布局，表1总结了所有10Gbps应用和相关布线系统的距离。
表1

2  布局如何连接
    当设计一个布线基础设施时，成本往往是信道选择的决定性因素。然而，一旦考虑到所有要素，一个具有较高初期成本的设计可能会使有很多MAC行为的公司拥有更低的总体成本。最令人关注的是，设计师熟悉不同配置的所有方面，以作出最佳的可能选择，表2列出了成本，灵活性和性能。
表2

3  空间规划方案
    MDA（主配线区）被认为是数据中心的核心。通过连接支持HDA（水平配线区）。根据TIA-942的建议并结合EDA(设备配线区）和ZDA（区域配线区），我们提出4种设计选择。

3.1  备选方案一
    备选方案一是把所有的光缆和铜缆从中心水平配线区和设备配线区连接到一个集中配线区。这为所有信道的跳接提供了一个中心区域。
    这样的设计有几个好处。首先，所有的机柜可以保持锁定。因为跳接是在集中配线区进行，任何时候都没有必要去打开一个设备机柜，除非有硬件的变化。对于有标准流程控制和与安全相关的产业来说，这将通过减少物理访问来提供更大的利益。智能布线可以被添加到集中配线区，通过自动监测和跟踪移动、添加和变更来提高安全性。
    另一个好处是，所有有源设备的端口都可以被利用。因为具有使用VLAN的功能,网络可根据需要被分割。
    在其他情况下，整个交换机刀片有可能专门为服务器的一个机柜服务。不过，如果没有数量匹配的服务器网卡去利用所有端口，闲置的端口将成为昂贵的和效率不高的。举例来说，如果一个48端口的刀片在某12位置，专注服务于一个机柜，但这个机柜只有6个服务器，每个服务器只有两个连接，这样36个端口就会被闲置。如果通过利用一个中央接线区，这额外的36个端口可根据需要被用在网络的其他地方，从而减少了设备并降低了比布线信道贵很多的维修费用（如图1所示）。

3.2  备选方案二
    备选方案二是在服务器机柜里安装配线架，并在交换机机柜内安装对应数量的端口连接。在这种情况下，指定交换机刀片/端口将专属为某服务器机柜服务。从网络的角度看，这可能是简单的，但却无法提供所有有源设备端口的最佳作用。额外的端口被用来作为备件或只是为应对未来的增长。可是，如果企业正在规划实施刀片技术升级，则每个机柜的服务器密度可能会减少，这将是一个不符合成本效益的选择。
    对于交换机机柜来说，为了支持10GBase�CT可能需要增加UTP的电缆直径，铜缆布线类型的选择将是一个重要的因素。在现实中，机柜和布线（铜缆和光纤）的改变远不及有源的电子产品频繁。新的6A类UTP线缆的最大直径达9mm，机柜里的线槽可能无法为布线路由提供足够的空间，并保证必要的结构稳定性。我们始终建议，填充率的百分比计算应与机柜制造商协商。将配线架移动到毗邻的地点或设置较低的交换机密度可能是必要的。将交换机移动到配有配线架的开放机架，这也是一个解决方案，但实施这个建议时必须存在合适的安全流程，并且使用智能布线的某些形式或其他监控系统，使得任何试图进入交换机端口的行为可以立即通知给网络管理员（如图2所示）。

3.3  备选方案三
    备选方案三为连接提供集合点。这些可以是卡接式或快接式配线架。这个方案允许区域布线，但也会导致更高的移动，添加和变化的成本。使用区域分布时，4连接器信道性能的保证也是困难的。
    转接点模型的另一个缺点是，一旦线对数发生变化，其改变比其他方案交换一个快接跳线需要更多时间。依据转接点的位置，如果需要掀起活动地板，则可能会存在额外的风险使静压失衡。还有可能会导致在一个信道中的端接超过4个连接，或者在改变时影响现有的信道（如图3所示）。

3.4  备选方案四
    最后的选择是，将服务器机柜和交换机机柜排成一列，每一列都端接到一个独立的配线区域（也叫配线列头柜），而不是到一个中央位置。MDA的核心连接被引入这个配线区域。这个选择可以很好地在ISP或其他环境下工作.在这些环境里,跨部门/客户功能是不多见的。该备选方案提供了一个平衡的选择，将会有一些空闲端口，而且不用掀起活动地板来作MAC工作。虽然这与第一种备选方案非常相似,但分割使其更易于为网络管理员和物理层技术员服务，以协调各方的努力。此外，这种设计风格为不断变化的环境提供了灵活性，可以随着时间的推移，扩大或缩减存储/网络的要求（如图4所示）。