隨著虛擬化，云計(jì)算等技術(shù)及應(yīng)用的推廣，數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)和要求都發(fā)生了一些變化。虛擬化能夠有效降低數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本，虛擬化也促使了網(wǎng)絡(luò)的物理平臺(tái)進(jìn)一步的融合。虛擬化將多種的應(yīng)用、需求和虛擬系統(tǒng)融合到了統(tǒng)一的端口上，對(duì)于端口的網(wǎng)絡(luò)帶寬要求也大大增加了。為了適應(yīng)這種變化，數(shù)據(jù)中心里10G網(wǎng)絡(luò)端口的需求數(shù)量在不斷上升。
為了能夠提供更高的性能，服務(wù)器內(nèi)的CPU數(shù)量不斷增加，單顆CPU內(nèi)包含的核心也越來(lái)越多。性能的提高就允許用戶在單臺(tái)服務(wù)器上部署更多的應(yīng)用，多應(yīng)用的服務(wù)器與有限數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)通訊端口之間就出現(xiàn)了矛盾；同時(shí)虛擬化也使得用戶可以在單臺(tái)服務(wù)器上虛擬出多個(gè)虛擬機(jī)以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和高效的運(yùn)營(yíng)。為了支持這樣的應(yīng)用，如果采用1G的以太網(wǎng)絡(luò)端口，就不得不在單臺(tái)服務(wù)器上安裝多個(gè)端口，這樣使得網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和管理都非常復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理，支持多業(yè)務(wù)，多虛擬機(jī)，10G的端口就變得更有優(yōu)勢(shì)。
同時(shí)ISCSI,FCOE,NAS等技術(shù)的應(yīng)用使得SAN/LAN融合成為趨勢(shì)，這對(duì)于端口帶寬的要求也大大增加。10G以太網(wǎng)在服務(wù)器端口的大范圍應(yīng)用也就成為了未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。相比1G以太網(wǎng)，采用了10G以太網(wǎng)端口可以大幅降低網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，降低維護(hù)和管理的成本。
根據(jù)IDC統(tǒng)計(jì)，2012-2013年10G端口在新銷(xiāo)售的服務(wù)器上將會(huì)普及
目前，主流的10G以太網(wǎng)接口方式有，10GBase-T四對(duì)雙絞線，10GBase-CX4，10GBase-SR，以及SFP+光纖組件（AOC），SFP+銅纜組件（DAC）。其中我們最熟悉也是過(guò)去在1G以太網(wǎng)應(yīng)用最廣泛的是基于4對(duì)雙絞線，RJ45端口的Base-T標(biāo)準(zhǔn)。在10GBase-T標(biāo)準(zhǔn)中，提到了Cat6UTP/FTP和Cat6A都可以支持一定長(zhǎng)度下的10GBaes-T傳輸。本文主要介紹Cat6A超六類(lèi)布線系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心中支持10G以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)以及與其它接口和標(biāo)準(zhǔn)的比較。
2009年TIA-568C.2標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來(lái),超六類(lèi)布線系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。超六類(lèi)布線系統(tǒng)對(duì)于10GBase-T的支持，也使得在對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求很高的數(shù)據(jù)中心里，超六類(lèi)布線的占比逐步提升。那么想必其它系統(tǒng)，超六類(lèi)布線系統(tǒng)可以在數(shù)據(jù)中心里帶來(lái)哪些優(yōu)勢(shì)以及在選型和應(yīng)用中需要注意哪些地方呢？
首先我們來(lái)看一下傳統(tǒng)的六類(lèi)與超六類(lèi)之間對(duì)于10GBase-T支持的差異。在IEEE802.3an標(biāo)準(zhǔn)中，Cat6和Cat6A都可以支持10GBase-T在一定長(zhǎng)度下的傳輸，但是長(zhǎng)度有明顯的差異。在IEEE802.3an標(biāo)準(zhǔn)中Cat6UTP鏈路可以支持55米長(zhǎng)度的10GBase-T傳輸，Cat6A鏈路可以支持100米長(zhǎng)度，其中一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)或者說(shuō)主要的差異來(lái)自于線間串?dāng)_。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步，線纜內(nèi)部的NEXT，F(xiàn)EXT，RL等干擾因素可以做到非常高的抑制，但是線纜之間的互相干擾因?yàn)闊o(wú)法進(jìn)行信號(hào)預(yù)測(cè)，所以DSP可以說(shuō)無(wú)能為力，在10GBase-T的要求下，線纜間的干擾就是一個(gè)必須要考慮的問(wèn)題。
超六類(lèi)UTP/超六類(lèi)FTP/六類(lèi)UTP/超五類(lèi)UTP線纜48根
雙絞線在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心里，一般應(yīng)用在水平鏈路，也就是HDA列頭柜到EDA設(shè)備柜的那一段。這一段的線纜有幾個(gè)突出的特點(diǎn)，一，距離短，一般從HDA到EDA的實(shí)際長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)15米；二，密度高，一個(gè)EDA一般會(huì)有24-48根線纜，一個(gè)HDA管理10-12個(gè)EDA的情況下，HDA端就會(huì)有250-500根線纜。
這兩個(gè)特點(diǎn)就引出了一個(gè)問(wèn)題，在如此短距離下根據(jù)IEEE802.3an標(biāo)準(zhǔn)可以采用Cat6類(lèi)的系統(tǒng)來(lái)支持10GBase-T，那么在這種情況下Cat6A是否還有用武之地？實(shí)際上目前，就這個(gè)問(wèn)題并沒(méi)有一個(gè)非常確切地答案或者標(biāo)準(zhǔn)。就筆者言，更推薦采用Cat6A類(lèi)的系統(tǒng)，原因如下：一，線纜間的串?dāng)_，前面提到在數(shù)據(jù)中心HDA端,線纜的密度非常高，所以線間干擾的情況非常復(fù)雜。已經(jīng)不不是傳統(tǒng)的6包1，可能是11包1、23包1、或者47包1甚至更多，在這么復(fù)雜的情況下，要用實(shí)際的測(cè)試來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性是不可能的。二，10GBase-T采用了PowerBackOff技術(shù)，也就是發(fā)射功率可調(diào)。在距離很短的情況下，如果不存在外界干擾，網(wǎng)絡(luò)端口會(huì)調(diào)低發(fā)射功率,使系統(tǒng)信噪比處于一個(gè)夠使用,但不留太多余量的狀態(tài)。不過(guò)存在這樣的情況，原先休眠的設(shè)備開(kāi)啟，因?yàn)榇藭r(shí)在進(jìn)行通訊握手的過(guò)程中端口發(fā)射的功率還是比較高的，那么會(huì)在這個(gè)階段給周邊的線纜上帶來(lái)較大的干擾，在極端的情況，比如多臺(tái)設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)，對(duì)于同一捆線纜中的其它端口，就會(huì)產(chǎn)生比較強(qiáng)的干擾。所以，因?yàn)榇嬖谶@線間串?dāng)_的因素，在數(shù)據(jù)中心里，如果要使用的更放心一點(diǎn)，還是采用針對(duì)線間串?dāng)_優(yōu)化的Cat6A類(lèi)系統(tǒng)會(huì)比較好一些。另外10GBase-T以后，下一代的Base-T標(biāo)準(zhǔn)仍在討論過(guò)程中，具體會(huì)是怎樣的方式目前沒(méi)有定論。不過(guò)根據(jù)研究，Cat6A類(lèi)特別是U/FTP或者F/FTP類(lèi)的線纜是有一定的升級(jí)能力的，這類(lèi)系統(tǒng)的余量是比較高的。即使將來(lái)不能在100米長(zhǎng)度下支持下一代的Base-T傳輸，但是在短距離下（40米以內(nèi)），還是可能實(shí)現(xiàn)的。所以可以說(shuō)Cat6A類(lèi)系統(tǒng)有一定的升級(jí)能力。采用了Cat6A類(lèi)系統(tǒng)可以為將來(lái)留下一定的升級(jí)空間。
目前在10Gbase的應(yīng)用下，還有其它類(lèi)型的一些方式如SFP+,CX4等，但是因?yàn)榍д拙W(wǎng)絡(luò)下，Base-T的端口是最普及的，所以到了10G以太網(wǎng)，10GBase-T采用RJ45接口也具有最好的兼容性。實(shí)際上目前千兆服務(wù)器端口仍然占了很大的比重，同時(shí)過(guò)去采購(gòu)的一些服務(wù)器仍然在壽命內(nèi)。另外如KVM，帶外管理等系統(tǒng)很多也采用RJ45端口，所以在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心布線的時(shí)候也需要考慮對(duì)這些系統(tǒng)的兼容性。為了減少系統(tǒng)的復(fù)雜，增加統(tǒng)一性，Cat6A類(lèi)布線系統(tǒng)就是一個(gè)比較好的選擇。
從施工角度考慮，超六類(lèi)布線比六類(lèi)是要困難一些的，從上面的圖中也可以明顯的看出超六類(lèi)線纜與六類(lèi)線纜間尺寸的差異。這樣的差異就使得在施工時(shí)的難度有所上升，較大的線徑會(huì)導(dǎo)致對(duì)于線槽空間與承重，機(jī)柜內(nèi)垂直走線空間等要求的上升。但是只要是在數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)之初就充分考慮到這些變化帶來(lái)的影響，可以說(shuō)這些問(wèn)題在實(shí)際施工中并不會(huì)帶來(lái)很大的麻煩。另外超六類(lèi)系統(tǒng)還有一個(gè)屏蔽與非屏蔽的選擇，可以說(shuō)各有優(yōu)點(diǎn)。屏蔽系統(tǒng)施工要困難一些，必須要保證端到端的屏蔽，同時(shí)要保證接地系統(tǒng)的良好，但是屏蔽系統(tǒng)可以基本免疫外界的干擾，基本上無(wú)需考慮線間串?dāng)_（屏蔽完整，接地良好），同時(shí)屏蔽系統(tǒng)在將來(lái)仍然有一定的升級(jí)空間。實(shí)際測(cè)試結(jié)果也證明，相同環(huán)境下，屏蔽系統(tǒng)內(nèi)接收到的外界干擾信號(hào)比非屏蔽系統(tǒng)低15dB以上;非屏蔽系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于施工簡(jiǎn)單，于傳統(tǒng)六類(lèi)非屏蔽的施工沒(méi)有大的差異。
相比10GBase-SR標(biāo)準(zhǔn)采用的光纖連接，超六類(lèi)的施工是要麻煩許多的。目前在數(shù)據(jù)中心內(nèi)比較主流的方式是采用預(yù)端接的光纖系統(tǒng)，安裝非?？欤床寮从?，可以節(jié)省大量的施工時(shí)間。但是光纖連接的最大問(wèn)題在于成本較高，目前就連接系統(tǒng)本身而言，相同長(zhǎng)度的鏈路下，對(duì)于10G以太網(wǎng)，采用MTP-MTP預(yù)端接系統(tǒng)的成本是超六類(lèi)布線的3倍左右甚至更多。再加上光纖收發(fā)端口，與RJ45端口之間的成本差異，可以說(shuō)采用超六類(lèi)系統(tǒng)有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。
因?yàn)槌?lèi)布線系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)勢(shì)，所以可以預(yù)計(jì)在將來(lái)數(shù)據(jù)中心的水平鏈路里會(huì)應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。但是在TOR架構(gòu)下，雙絞線主要應(yīng)用于機(jī)柜內(nèi)的跳線連接，水平鏈路的應(yīng)用非常少。在這樣的應(yīng)用下，目前有兩種主要的端口選擇，一種是RJ45，一種是SFP+，目前在服務(wù)器端比較主流的是SFP+萬(wàn)兆端口，根據(jù)Intel的調(diào)查報(bào)告也可以看出這點(diǎn)，主要原因是RJ45端口萬(wàn)兆網(wǎng)卡的功耗和成本還比較高。DAC，10GBase-T,10GBase-SR的成本比較差不多是1：1.7：2的水平。同時(shí)SFP+端口的功耗也很低，網(wǎng)卡功耗只有5W左右，10GBaes-T端口的網(wǎng)卡功耗需要15W。但是Intel也預(yù)計(jì)隨著10GBase-T網(wǎng)卡的大規(guī)模推廣，成本降進(jìn)一步降低，功耗隨著芯片制程的進(jìn)步也會(huì)逐步降低，所以在未來(lái)的幾年里，會(huì)出現(xiàn)DAC與10GBase-T端口數(shù)量旗鼓相當(dāng)?shù)木置?。也就是說(shuō)超六類(lèi)跳線也會(huì)逐步的被大量采用。
超六類(lèi)布線在數(shù)據(jù)中心里已經(jīng)被大量的采用了，隨著新數(shù)據(jù)中心建設(shè)的增加，超六類(lèi)的占比會(huì)進(jìn)一步增加。超六類(lèi)有其有優(yōu)勢(shì)的一面，也有其不足的地方，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中，還是要根據(jù)具體的情況，來(lái)選擇合適自己的布線系統(tǒng)。
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