طراحی شبکه در دیتا سنتر
طراحی شبکه در دیتا سنتر : دیتا سنتر های مدرن امروزه بر اساس بیشترین سازگاری شبکه با عملکرد تجهیزات مورد کاربری در دیتا سنتر طراحی یا معماری می گردند. بنابر این ممکن است طراحی شبکه دیتا سنتر با توجه به نوع عملکرد و خدمات مرکز داده متفاوت باشد و در شرایطی خارج از چارچوب استاندارد نیز طراحی و اجرا گردد، گرچه همواره تاکید بر داشتن و رعایت استاندارد های جهانی مورد توصیه می باشد. رایج ترین طرح های زیر ساختی شبکه که امروزه در دیتا سنتر ها مورد استفاده می باشد بر اساس دو مدل Top Of Rack به اختصار TOR و مدل End Of Row به اختصار EOR صورت می پذیرد، نکته مورد اشاره اینکه هر دو سیستم ویژگی ها مناسب ، برتری ها و همچنین نقایص ای را دارا می باشند، ما سعی بر آن داشته ایم که بیشتر بررسی اجمالی نماییم.
طراحی شبکه در دیتا سنتر
دیتا سنتر های مدرن امروزه بر اساس بیشترین سازگاری شبکه با عملکرد تجهیزات مورد کاربری در دیتا سنتر طراحی یا معماری می گردند. بنابر این ممکن است طراحی شبکه دیتا سنتر با توجه به نوع عملکرد و خدمات مرکز داده متفاوت باشد و در شرایطی خارج از چارچوب استاندارد نیز طراحی و اجرا گردد، گرچه همواره تاکید بر داشتن و رعایت استاندارد های جهانی مورد توصیه می باشد. رایج ترین طرح های زیر ساختی شبکه که امروزه در دیتا سنتر ها مورد استفاده می باشد بر اساس دو مدل Top Of Rack به اختصار TOR و مدل End Of Row به اختصار EOR صورت می پذیرد، نکته مورد اشاره اینکه هر دو سیستم ویژگی ها مناسب ، برتری ها و همچنین نقایص ای را دارا می باشند، ما سعی بر آن داشته ایم که بیشتر بررسی اجمالی نماییم.
مدل ارتباط TOR یا Top Of Rack
در مدل TOR طراحی شبکه به گونه ای است که سرورها در رک ها به همراه سوئیچ های تعذیه کننده خود قرار میگیرند. این طراحی باعث کوتاه شدن ارتباطات (لینک ها) بین سوئیچ ها و سرورها می شود و میتوان از پچ کورد های شبکه مسی که قیمت مناسبی نیز دارند و یا فیبر های نوری در داخل این رک ها استفاده نمود. در واقع در مدل TOR عموما هر رک دارای تجهیز فعال (Active ) یا سوئیچ می باشد، از معایب طراحی TOR تعداد قابل توجه سوئیچ ها که نیاز به پشتیبانی را بیشتر می نمایند است و از برترین ویژگی های آن میتوان به مدیریت و نصب آسان شبکه در آن اشاره نمود.
در برخی از دیتا سنتر ها مدل TOR به همراه EOR به شکلی ترکیب شده یا با هم مورد استفاده قرار می گیرند.
مدل ارتباط EOR یا End Of Row
طراحی مدل شبکه در EOR از ایده ایی جالب بهره می گیرد، که در آن یک رک شامل سوئیچ های مربوط به تمامی سرور ها در انتها و یا ابتدای ردیفی از رک ها که سرور ها و ذخیره ساز ها در آنها قرار دارند در نظر گرفته می شود، تمامی سرور ها در ردیف رک ها از طریق رک اصلی پشتیبانی شبکه ای می گردند. سپس رک های اصلی ردیف های گوناگون به رک های مرکزی دیتا سنتر که در آن سوئیچ های لایه های بالاتر قرار دارند شامل سوئیچ های SAN و Interconnect (توزیعی ) متصل می گردند.
در این طراحی هر رک شامل شبکه ساخت یافته به شکل یک یا دو یونیت از ترکیب یا کاربرد واحد شبکه مسی و فیبر نوری می باشند. دیتا سنتر های امروزی بیشتر از شبکه های مسی SFTP یا محافظت شده (شیلد دار) از گروه Cat6.A به بالا استاندارد ISO و یا کلاس Ea به بالا استاندارد DIN EN استفاده می نمایند، در مورد شبکه فیبر نوری نیز برترین زیر ساخت ها از ارتباطات MPO/MTP بهره می برند و همانند عملکرد فیبر های نوری با اتصالات فیوژن بسیار کارآمد می باشد البته استفاده از نوع سینگل مد در طراحی بسیار توصیه می گردد ، در کشور ما با نیز توجه به عدم در نظر گیری دانش فنی دیتا سنتر های بی شماری برروی شبکه مالتی مد طراحی گردیده اند ولی این موضوع که آینده شبکه فیبر نوری قطعا در صنعت در نوع سینگل مد خواهد بود امری انکار ناپذیر می باشد، بیشتر متخصصان تصور شان عملکرد تجهیزات مانند سرورها و ذخیره ساز ها تنها با شبکه مالتی مد می باشد، این تصور اشتباه است امروزه تمامی تجهیزات قابلیت پشتیبانی هر دو شبکه مالتی و سینگل را دارا می باشند چه بسا که سرعت و پهنای باند های بالاتر از ۱۰۰G امروز در صنعت تنها با فیبر نوری سینگل مود میسر می باشد.
تصور اشتباه دیگر بهای تمام شده و مقرون به صرفه بودن مالتی مد و همچنین تجهیزات نه چندان مقرون به صرفه سینگل در بحث اکتیو می باشد مانند اینکه ماژول های Transceiver سینگل مد گران می باشند و…، این تصور نیز یک تصور اشتباه است، امروزه با ورود تولید کنندگان مطرح ماژول ها Transceiver سینگل مد در صنعت بر پایه لیزر دقت عملکردی چندین برابری در مقایسه با شبکه مالتی مد را ایجاد می نمایند و از لحاظ قیمتی بر خلاف تصور موجود اختلاف بسیار ناچیزی با نوع مالتی مد دارند و در مقابل عملکرد طولانی مدت تر و اهمیت بالا سازگاری آن با آینده صنعت و سازگاری با فناوری های پیش رو را دارا می باشند، در نظر داشته باشید که با ارائه ماژول های سینگل مد روی تک کر ظرفیت زیر ساخت شبکه از لحاظ تعداد پورت دو برابر و بدون لحاظ این موضوع نیز قابلیت گسترش پهنای باند موجود برای سینگل مود چندین برابر خواهد بود ، عملکردی که با توجه به پراکندگی بالا در مودال حرکتی فیبر نوری مالتی مد عملا غیر ممکن است.
رک های سوئیچ EOR میتوانند در میانه ردیف نیز قرار گیرند و یا چندین ردیف از رک ها به یک رک سوئیچ EOR متصل شوند چنانچه ظرفیت بالایی از تجهیزات عملیاتی و استفاده گردد. قابلیت افزونگی Redundancy نیز امری ضروری در دیتا سنتر ها می باشد حتی اگر دو رک سوئیچ EORسرور های یکسانی را پشتیبانی نمایند نیاز به ارتباط backup امری ضروری می باشد.
رک ها به طور معمول شامل پچ پنل های فیبر نوری می باشند، سپس از طریق پچ کورد ها یا ارتباطات کوتاه تجهیزات به زیر ساخت شبکه بین رک های دیتاسنتر متصل می گردند، پشتیبانی و نگهداری از مرکز داده در مدل EOR اهمیت بالایی دارد چرا که عدم نگهداری سبب ایجاد تجمع پچ کورد ها در قسمت های جلویی رک ها می گردد، باید همواره اصول مرتب سازی، مدیریت کابل و پچ کورد ها و نگهداری در دیتاسنتر ها مد نظر و روش کار قرار گیرد، در مورد EOR از معایب آن می توان به هزینه زیر ساخت شبکه اشاره نمود و از مزایای آن برتری در ایجاد ارتباطات گسترده را بیان نمود.
ایجاد بستر شبکه در مرکز داده
امروزه دیتا سنتر ها بر خلاف گذشته بیشتر از شبکه های فیبر نوری بهره می برند. کیلومتر ها کابل فیبر نوری در مرکز داده مورد کاربری می باشد، همچنین حجم قابل توجهی از شبکه مسی نیز در برخی از دیتاسنتر ها بسته به نیاز و یا پشتیبانی برخی تجهیزات که معمولا از نسل های قدیمی نیز می باشند ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. تاکید امروزی استاندارد استفاده از شبکه های مسی شیلد دار و همچنین کاربری فیبر های نوری پر ظرفیت می باشد.
انتخاب شبکه مورد استفاده در دیتا سنتر
| Media | ۱Gb/s | ۱۰Gb/s | ۴۰Gb/s | ۱۰۰Gb/s |
| Copper | Cat 5E | Cat 6A | Cat 8 | NA |
| Coax (short) | CX | CX-4, SFP+ | CR4 | CR10, CR4 |
| MM Fiber | OM2/3/4 | OM3/4 | OM3/4 Parallel, 8 fibers WDM, 2 fibers, proposed |
OM3/4 Parallel, 20 fibers OM5 CWDM, 2 fibers |
| SM Fiber | OS1/2 | OS1/2 | OS1/2, WDM | OS1/2, WDM |
| AOC (short) | NA | SFP+ | QSFP+/SFP+ | CXP |
در جدول بالا گزینه های پیش رو جهت ایجاد شبکه های معمول در دیتا سنتر ها که بیشتر مورد استفاده می باشند را مشاهده می فرمایید. شبکه Coax کواکسیال و AOCs در مسافت های کوتاه و معمولا برای تجهیزات خاصی مورد استفاده قرار می گیرند، گرچه در دنیای امروزی کمتر از این نوع شبکه ها در دیتا سنتر ها مشاهده می گردد، شبکه مسی یا UTP ( Universal Twisted Pair ) قابلیت پشتیبانی لینک تا فواصل ۸۰ متر را دارا می باشد ، البته جهت ایجاد شبکه مسی پر ظرفیت مانند شبکه های بر پایه مس با کابل های ترانک مسی ۲۵G و یا ۴۰G گروه. Cat7A و Cat.8 فواصل پشتیبانی نیز کوتاه تر می گردد و تا ۳۰ متر کاهش می یابند.
فیبر های نوری مالتی مود MM توانایی پشتیبانی فواصل بین ۱۰۰ تا ۴۵۰ متر بسته به نوع فیبر مالتی مد را دارا می باشد البته باید به میزان سرمایه گذاری نیز توجه داشت، فیبر های نوری OM3 و OM4 تقریبا ظرفیت های یکسانی را در متراژ های مورد استفاده در دیتا سنتر ها ارائه می نمایند، بروز ترین مالتی مد صنعت سری OM5 می باشد که قابلیت مالتی پلکس (تقسیم طول موج) از مدل طول موج کوتاه را پشتیبانی می نماید. پیشنهاد استاندارد استفاده از فیبر های نوری با ویژگی عدم افت در برابر خمش ) low loss fiber or bend insensitive ) چه از نوع سینگل مد و چه از نوع مالتی مد می باشد . فیبر های نوری سینگل مد سری G.657.x استاندارد ITU-T ) low loss ) یا OS2 استاندارد ISO امروزه پر کاربرد ترین نوع شبکه فیبر نوری مورد استفاده در دیتا سنتر ها در مقیاس های بزرگ و کوچک می باشد. مهمترین ویژگی فیبر های سینگل مد ظرفیت نامحدود و همچنین پشتیبانی از فواصل نامحدود است.
انتخاب نوع بستر و گزینش شبکه
انتخاب نوع بستر و گزینش شبکه مورد استفاده و هزینه های آن نیز از جمله موارد مطرح می باشد، شبکه مسی معمولا از لحاظ تجهیزات Passive غیر فعال و همچنین اکتیو transceivers بسیار مقرون به صرفه می باشد ، البته باید در نظر داشت که transceivers شبکه مسی تقریبا ~۵x در واقع۵ برابر ماژول های فیبر نوری توان مصرفی دارند بنابر این هر ارزانی نیز بی دلیل نمی باشد و در واقع هزینه های الکتریسیته مصرفی و همچنین تولید گرمای بالا و به طبع آن افزایش بهره وری سیستم خنک کننده دیتا سنتر Cooling سبب افزایش هزینه های مرکز داده می گردد. شبکه فیبر نوری MM مالتی مد، از لحاظ ماژول های فیبر transceivers مقرون به صرفه تر در مقایسه با نوع سینگل مد می باشد، اما از لحاظ تجهیزات پسیو جهت انتقال پهنای باند های ۴۰G و ۱۰۰G هزینه های زیر ساختی قابل توجهی را شامل می شود. فیبر نوری سینگل مود به دلیل توانایی های مناسب و همچنین بهره مندی از آینده صنعت نوری گزینش اصلی مراکز داده نوین به شمار می آید.
در ادامه به بررسی شبکه های MPO/MTP مورد استفاده در دیتا سنتر ها می پردازیم و ویژگی های مالتی پلکسینگ WDM در نوع سینگل مود و ارائه شبکه های پر سرعت با پهنای باند بالا را در شبکه مراکز داده رساندن فیبر به منازل FTTH بررسی می نماییم.
اطلاعات بیشتر در مورد کابل های فیبر نوری :
تجهیزات فیبر نوری:
با سپاس فراوان
مجتبی منتخبی