数据中心结构化布线

数据中心的布线设计

2010-06-21 09:43:06

标签：综合布线设计数据中民规范

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泰科电子（上海）有限公司

数据中心中的分布式设计

在典型的分布式交换架构设计中，每个服务器机柜通过铜缆或光纤布线连接。对于铜缆布线，数据中心内的大多数机柜通过6A 类/EA 级10G Base-T 铜缆布线连接。每个机柜的6A 类/ EA 级铜缆的数目根据客户的要求确定。

这些布线链路通常通过下图所示的主用和备用路由安装，并连回到主配线架（MDF）。

到主配线架的服务器布线

对于光纤布线，数据中心内的大多数机柜通过光纤布线连接。每个机柜的光缆数目以及每个机柜的6A类/EA级铜缆的数目按客户的要求确定。这些布线采用和铜缆布线相同的方式通过主用和备用路由安装，如图所示。

除了铜缆和光纤布线，还需要为核心网络交换机和SAN 系统产生辅助布线。要考虑的其它区域如下：

• 运营商与外部服务区

• 主网路设备区

• 高密度区

• SAN 核心和存储区

1.1 网络设备链接

在典型的分布式交换架构设计中，在位于相邻通道的网络设备机柜和铜缆主配线架之间安装成排的铜缆网络设备链接。这些链接跨越主配线架的多个架，在主配线架端有接线板，在网络设备机柜端有RJ45 插头。另外，在接线板之间有少量铜缆网络设备链接。采用这种设计在主配线架处提供中心交叉连接。

交叉连接是一种典型的功能设计元素，其目的是实现集中跨接区域。

• 交叉连接设计建议

• 集中跨接位置

• 增强安全性：布线技术人员和IT 人员之间的物理隔离

• 不需要改装当前工作的设备

1.2 分布式设计的优点

如果对将来所需的每个柜位置的服务器和存储设备的铜缆和光纤端口的数目进行正确的准备，典型的分布式交换架构设计在提供最高水平的交换机和端口利用率方面是最经济高效的设计。典型的分布式交换架构设计还是最独立于服务器的设计，能够提供支持各种服务器的最高灵活性。仅仅在每个机柜处准备大量铜缆和光缆是不够的。结构化布线代表数据中心设计的静态部分，因为在初期安装之后通常不再改变结构化布线。

典型的分布式交换架构设计的主要缺点是需要准备连回到主配线架的各种铜缆和光纤布线。由于每个服务器是在物理上连接来实现交换机冗余，这种布线会导致相当高的成本，并增加运营复杂性，对数据中心的运营保证可能产生破坏作用。

泰科电子建议，基于分布式交换架构设计提供的高可用性和可靠性，应采用这种设计，并在随后补偿安装附加布线和设备布线的额外高成本和可能的影响。

1.3 提供点（POD）设计架构

模块化POD 单元

提供点（POD）是协作提供服务或应用的一组处理、存储、网络和应用组件。POD 是可重复的构造单元，其组件必须整合，以便最大限度地提高数据中心空间的模块化、可伸缩性和易管理性。

由于产生可变规模的数据中心空间和满足业务与应用需求的要求，采用模块化POD 设计的数据中心不断增加，模块化POD 是一组整备机架，可优化供电、冷却和布线技术效能。POD 设计可根据需求缩放，并能够方便地重复。

可在每机架30 千瓦范围内按每机架4kW 的增量上下调节基本供电和冷却参数。这是一个关键特性，因为它允许一个pod 包含来自于另一个pod 的不同密度的设备，并允许单个pod 支持可变密度的机架。典型的POD 数据中心设计如上图所示。

1.4 支持（POD）模块化的合并输入/输出

ToR 交换架构提供端口密度和输入/输出合并能力，从而显著减少每个POD 单元内支持机柜服务器连接和应用要求所需的线缆和交换机数目。

上一节的图中示出了POD 数据中心设计的情况：一个POD 由3 个机柜单元构成，中间机柜容纳ToR（机架顶部）交换硬件，并为POD 中的全部三个机柜提供本地接入层连接。万兆以太网光纤主干提供到网络的聚合层和核心层（通常在ZD 或MD 区中）的高速连接。POD 内的每个服务器配有合并型网络接口卡（CNA），该接口卡通过万兆以太网（6A 类）网络链路承载服务器的局域网和SAN 流量。每个服务器的一个CNA 与中间机柜中的交换机连接。

对于POD 中的布线，可通过服务器和机架顶部交换机之间的低成本、低延迟和功耗10G Base-T 铜缆布线支持单元内的输入/输出连接。每个服务器的架内线缆的数目可减少两条以上（这是由于6A 类线缆的原因吗？），这样还减少了适配器和收发机的数目以及其功耗和给数据中心的冷却基础设施造成的负载。

由于接入在机柜内或服务器机柜组内的POD 级上实现，仅需要少量光纤连接来延伸到聚合层。这种设计有助于减少交换机的总数，节省宝贵的数据中心机架空间，同时节省基建成本和运营成本。

1.5 架顶（TOR）交换架构

统一输入/输出网络结构能够通过把以太网和光纤通道流量整合到单条万兆以太网链

路上来显著简化机柜级的联网。机柜级的输入/输出合并有助于利用架顶(ToR ) 交换架构的接入能力减少所需的适配器、收发器和上行链路端口的数目。ToR 交换架构的关键设计特点是在机柜级部署接入层交换机，因此机柜级的布线基础结构设计必须能够支持万兆以太网交换输入/输出技术。

具有用于一个单元的中心交换机的POD 单元

在定义了ToR 交换架构之后，下一步是理解支持该网络配置的布线技术。采用ToR 配置，必须理解每种计算机资源所需的网络连接的数目和密度。制约ToR 连接数目的基本规则是，需要48 条链路以上的任何服务器部署都要求在每个机柜中有附加的接入层交换机，以支持较高的链路容量。这是由于接入层交换机通常是48 口交换机。例如，如果在一个45RU 机柜中部署三十（30）个1RU 服务器，每个服务器需要三条铜缆连接和两条光纤连接，则每个机柜需要附加的接入层交换机。

1.6 符合ISO/IEC 26764 和TIA-942 标准的布线设计