Các kiến trúc mạng dựa trên tiêu chuẩn ANSI/TIA-942-A (phiên bản mới nhất) cung cấp độ trễ thấp hơn và băng thông cao hơn.
Bảng báo cáo IEEE Bandwidth Assessment tháng 7/2012 ước tính: băng thông mạng tăng gấp đôi mỗi 12 tháng và băng thông server tăng gấp đôi mỗi 24 tháng. Các hãng nghiên cứu IDC, Dell’Oro Group và Crehan Research từng dự đoán số lượng các server 10G sẽ tăng lên 50% vào năm 2014, và thực tế hiện tay, có thể thấy nhiều server 40G đã được sử dụng.
Ảo hóa, mật độ cao, điện toán đám mây và độ trễ thấp là những xu hướng chủ đạo trong trung tâm dữ liệu hiện nay. Một nghiên cứu thị trường gần đây cho thấy, 40% server hiện tại đã được ảo hóa và 90% doanh nghiệp đã có động thái chuyển sang ảo hóa. Mô hình kết nối của các ứng dụng cũng chuyển sang chiều ngang (server-to-server hoặc storage-to-storage) thay vì chiều dọc truyền thống (client-server). Một báo cáo gần đây của Cisco dự đoán, sẽ có hơn 15 tỷ kết nối mạng thực hiện vào năm 2015, đòi hỏi tốc độ nhanh hơn và các ứng dụng phải được tối ưu hóa. Trước nhu cầu ngày càng thay đổi đó, xu hướng về kiến trúc thiết bị cũng phải thay đổi. Các nhà sản xuất switch hàng đầu đã phát triển những kiến trúc switch mới sử dụng cổng 40G và 100G. Những dòng switch mới này đang được thiết kế với tính linh hoạt và mật độ cao hơn.
Kiến trúc 3 tầng truyền thống được thiết kế để hỗ trợ trung tâm dữ liệu trong nhiều năm trước không còn là giải pháp lý tưởng cho sự phát triển hệ thống mạng. Với các nhu cầu ngày càng cao về ảo hóa, điện toán đám mây, độ trễ thấp, Hiệp hội Công nghiệp Viễn thông (TIA) đã phát hành đặc tả bổ sung tiêu chuẩn ANSI/TIA-942-A-1 vào tháng 3/2013, mô tả các khuyến nghị về cáp viễn thông hỗ trợ các kiến trúc switch mới.
1/ Kiến trúc 3 tầng truyền thống
Trong kiến trúc 3 tầng, cáp MPO 12/24 sợi quang và dây nhảy LC thường được dùng để kết nối giữa switch core, switch aggregation và switch access. Kết nối từ switch access và server được thực hiện bằng cáp quang thông qua mô-đun SFP+ hoặc cáp đồng bằng dây nhảy RJ45. Các kết nối này phục vụ cho ứng dụng 10GbE.
2/ Kiến trúc full mesh
Với kiến trúc full-mesh, tất cả switch được đều được kết nối chéo với nhau. Vì các switch này thường không được sử dụng trong khu vực thiết bị (EDA) và mô hình top-of-rack (TOR), kiến trúc full-mesh chỉ ứng dụng trong các trung tâm dữ liệu nhỏ và trong mạng metropolitan.
3/ Kiến trúc fat-tree
Kiến trúc fat-tree, hay còn gọi là kiến trúc nhánh cây, là một trong những kiến trúc thay thế cho kiến trúc truyền thống. Kiến trúc fat-tree thực hiện kết nối giữa các switch interconnection (switch trục) và switch access (switch lá) để hỗ trợ hệ thống máy tính cluster hiệu suất cao. Để tạo mô hình mạng phẳng và dễ dàng mở rộng ở lớp 2, kiến trúc fat-tree sử dụng cấu trúc non-blocking, độ trễ thấp. Kiểu kiến trúc này thường được triển khai trong các trung tâm dữ liệu lớn.
Trong hình minh họa, switch interconnection kết nối trực tiếp với switch access thông qua dây trunk MTP 12/24 sợi quang và module chuyển đổi (24 sợi quang) hoặc adapter MTP (12 sợi quang). So với mô hình ba lớp truyền thống, kiến trúc fat-tree sử dụng ít switch aggregation và đường dự phòng hơn để hỗ trợ 40GBase-SR giữa switch access và interconnection, nhờ đó giảm độ trễ và ít tiêu tốn điện năng hơn.
Các kiến trúc full-mesh, interconnected-mesh, switch tập trung và switch ảo là những kiến trúc hỗ trợ cho tiêu chuẩn ANSI/TIA-942-A-1. Cũng như fat-tree, những kiến trúc switch mới này giảm độ trễ tốt hơn và cung cấp băng thông cao hơn so với mô hình truyền thống, kể cả trên cổng non-blocking.
4/ Kiến trúc tập trung
Trong kiến trúc tập trung, server được kết nối với tất cả switch và dễ dàng quản lý từ một server bất kỳ. Dù vậy, số lượng cổng hạn chế có thể cản trở việc mở rộng kiến trúc này. Do đó, kiến trúc tập trung cũng chỉ được áp dụng trong các trung tâm dữ liệu nhỏ, tương tự như full-mesh.
5/ Kiến trúc inter connected-mesh
Tương tự kiến trúc full-mesh, kiến trúc interconnection-mesh có tính mở rộng cao hơn, giúp giảm chi phí và dễ dàng triển khai cho các doanh nghiệp đang phát triển. Interconnection-mesh thường có từ 1 đến 3 switch interconnection (HDA hoặc EDA) và non-blocking tại mỗi nhóm.
6/ Kiến trúc virtal-switch
Kiến trúc virtual-switch xuất phát từ nguyên lý của kiến trúc tập trung, sử dụng nhiều switch kết nối với nhau tạo thành một switch ảo. Mỗi server được kết nối vào nhiều switch tạo đường dự phòng, nhưng cũng tạo ra độ trễ. Kiến trúc virtual-switch không hỗ trợ khả năng mở rộng tốt dù giữa các switch ảo triển khai kiến trúc fat-tree hoặc full-mesh.
KẾT LUẬN
Những kiến trúc mới mang lại khả năng thiết kế linh hoạt và dễ dàng mở rộng quy mô. Cáp MTP/MPO 12/24 fiber bấm sẵn là công cụ hỗ trợ lý tưởng cho các kết nối băng thông cao trong trung tâm dữ liệu, đảm bảo tận dụng hạ tầng cáp tối ưu. Ngoài ra, các sợi cáp này còn có thể hỗ trợ ứng dụng 40G và 100G trong tương lai theo đặc tả ANSI/TIA-942-A-1.
Để hỗ trợ những kiến trúc mới, IEEE đang phát triển những đặc tả kỷ thuật mới cho lớp vật lý. Tiêu chuẩn IEEE P802.3bm đang được phát triển để hỗ trợ các công nghệ 40/100 GbE với chi phí thấp, tiết kiệm điện năng và tăng mật độ sử dụng. Tiêu chuẩn này dự kiến sẽ được giới thiệu vào quý I năm 2015. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu về IEEE 802.3 400G cũng đã được thành lập từ tháng 3/2013 với mục tiêu OM3 hoặc OM4 hỗ trợ 400G, sử dụng 25G trên một kênh- tương tự như chuẩn P802.3bm. Tiêu chuẩn mới này dự kiến hoàn thành vào năm 2017. Việc phát triển những tiêu chuẩn mới là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu tốc độ truyền dẫn ngày càng cao. Do đó, việc thiết kế cũng phải linh hoạt để tương thích với yêu cầu mở rộng và phát triển.
Nắm rõ những kiến trúc và tiêu chuẩn này giúp trung tâm dữ liệu của bạn sẵn sàng cho việc di chuyển lên 40G, 100G hoặc thậm chí cao hơn. Quan trọng hơn, rất cần những chuyên gia thực sự hiểu về môi trường cũng như xu hướng phát triển kiến trúc trung tâm dữ liệu để hỗ trợ doanh nghiệp trong việc nâng cấp hệ thống mạng.
Lưu Lê Qui Nhơn
Theo Cabling Installation & Maintenance
0 nhận xét:
Đăng nhận xét