數據中心EOR/MOR/TOR布線概念(整理)


數據中心機房平面布局通常采用矩形結構,為了保證制冷效果,通常將10 20 個機櫃背靠背並排放置成一行,形成一對機櫃組(又稱為一個POD)。POD中的機櫃都采用前后通風模式,冷空氣從機櫃前面板的吸入並從后部排出,由此在機櫃背靠背擺放的POD中間形成 “熱通道”,相鄰的兩個POD之間形成“冷通道”。熱通道正對CRAC(機房空調),熱空氣沿熱通道流回CRAC,再開始新一次循環。

每個POD由服務器機櫃和網絡機櫃組成,其中服務器機櫃占多數。由於服務器的形態差異(機架式服務器、刀片服務器),POD中服務器機櫃和網絡機櫃的布線方式也存在差異。

一、機架式服務器布線方式: EOREnd of Row

EOR數據中心綜合布線最傳統的方法,接入交換機集中安裝在一列機櫃端部的機櫃(交換機機櫃)內,通過水平線纜以永久鏈路方式連接設備櫃內的主機/服務器/小型機設備。

交換機EOR布線方式最為常見。通常在服務器和接入交換機安裝以前,服務器機櫃到網絡機櫃的布線施工已經完成,設備(服務器/交換機)安裝和跳線工作都在服務器機櫃內和網絡機櫃內進行。

二、機架式服務器的布線方式:MORMiddle of Row

MOR布線是對EOR布線方式的改進,主要區別是在擺放列頭機櫃的位置,MOR是將其放在每一列機櫃的中間 MOR方式的網絡機櫃部署在POD的兩排機櫃的中部,由此可以減少從服務器機櫃到網絡機櫃的線纜距離,簡化線纜管理維護工作。MOR的設置方式可以使得線纜從中間位置的列櫃向兩端布放,降低線纜在布線通道出入口的擁堵現象,並減少線纜的平均長度,也適合實施定制長度的預連接系統,而且對布線機櫃內配線設備的交叉連接和管理較EOR 要方便 

三、機架式服務器的布線方式: TORTop of Rack

交換機TOR布線方式是對EOR/MOR方式的擴展,采用TOR布線時,POD中每個服務器機櫃的上端部署1-2台兩台接入交換機,機架式服務器通過跳線接入到機櫃內的交換機上,交換機上行端口通過銅纜或光線接入到EOR/MOR的網絡機櫃中的匯聚交換上。如圖所示

TOR布線方式簡化了服務器機櫃與網絡機櫃間的布線,從每個服務器機櫃到EOR/MOR的網絡機櫃的光纖或銅纜數量較少(4-6根)。

機櫃中服務器的密度高。對於標准的19英寸寬,42U高的機櫃,如果采用交換機TOR布線方式,則每個機櫃可部署15-301U高度的機架式服務器(具體數量需要考慮單台服務器的功耗和機櫃的電源輸出功率)。

隨着用戶數據業務需求的猛增,數據中心機房服務器密度越來越高,虛擬化和雲計算等新技術趨勢日益流行,使得服務器對應的網絡端口大大增加,並且增加了管理的復雜性,另外以太網(LAN)與光纖存儲區域網絡(SAN)的融合也越來越常見,這就必然要求一種新的網絡拓撲結構與之相對應。在雲計算的大潮下,這種分布式架構的業務擴展性極強,要求的服務器數量也越來越多。海量的服務器數量要求充分利用數據中心機櫃空間的同時,海量的業務數據也需要更快更直接的高性能鏈路把數據傳送到網絡核心。在這樣的趨勢下,顯然TOR更加適用,在業務迅速擴展的壓力下,TOR的方式可以更好的實現網絡的更快速擴展。

四、對比

EOR布線的缺點:

     從服務器機櫃到網絡機櫃的銅纜多(約有20-40根銅纜),且距網絡機櫃越遠的服務器機櫃的銅纜,在機房中的布線距離越長,由此導致線纜管理維護工作量大、靈活性差。

TOR布線的缺點:

1、可能造成端口浪費:一直以來,TOR被詬病最多的就是交換機端口冗余問題。

每個服務器機櫃受電源輸出功率限制,可部署的服務器數量有限,由此導致機櫃內交換機的接入端口利用率不足。在幾個服務器機櫃間共用1-2台接入交換機,可解決交換機端口利用率不足的問題,但這種方式增加了線纜管理工作量。

TIA TR-42 通信布線系統工程委員會副主席Valerie Maguire曾介紹過一個真實案例,某用戶共有336個服務器機櫃,每個機櫃配置248端口的TOR交換機和40台服務器,這就使得每個交換機有8個端口是空閑的,整個網絡就有112整台交換機端口數量都是空閑的。這些超額購買的設備和3年維護的成本總計將達到112萬美金。如果考慮機櫃受供電能力約束的真實情況,每個機櫃能放置的服務器數量遠小於40台,則浪費的總額將更高。而若采用集中式布線只需花費 27.5萬美金,通過在布線上的投資就能換來極大的交換機等設備的節約。

從網絡設計考慮,TOR布線方式的每台接入交換機上的VLAN量不會很多,在網絡規划的時候也要盡量避免使一個VLAN通過匯聚交換機跨多台接入交換機,因此采用TOR布線方式的網絡拓撲中,每個VLAN的范圍不會太大,包含的端口數量不會太多。但對於EOR布線方式來說,接入交換機的端口密度高,在網路最初設計時,就可能存在包含較多端口數的VLAN

2、成本未必節省

TOR方式得到推廣的一個重要理由,是節省了大量的布線成本和制冷成本,簡化結構,使得機房更加綠色節能。但深入研究會發現,布線成本減少的代價是網絡接入設備成本的增加和端口冗余,並且縮減也只是水平銅纜布線的部分,TOR對於光纖的要求比傳統布線方式更多。在初期建設成本之外,后期的管理和擴展問題有可能變得更加復雜。

3、增加管理難度:TOR方式的接入交換機數量多,EOR方式的接入交換機數量少,所以TOR方式的網絡設備管理維護工作量大。

五、刀片服務器的布線方式

集成刀片交換機的刀片服務器在進行機櫃安裝時,不需要考慮機櫃內從服務器到接入交換機/或配線架的跳線,只需考慮刀片交換機上行端口的配線方式即可。集成交換機模塊的刀片服務器主要采用EOR/MOR布線方式,但這種EOR布線方式與機架式服務器TOR布線方式的特點基本相同。服務器在服務器機櫃內完成網絡接入,從服務器機櫃到EOR/MOR網絡機櫃的電纜主要是刀片交換機上行匯聚交換機的光線,而且數量比較少。但刀片服務器的計算單元的密度比機架式服務器更高,所以對單個機櫃的電源輸出功率以及機房制冷環境的要求也更高。


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