Distribuzione Upi Ed Architetture
- 1. Distribuzione dell’Infrastruttura Fisica Unificata - UPI nei moderni datacenter SM
- 2. Argomenti • UPI in sintesi • La convergenza dei Datacenter • La Virtualizzazione in sintesi • Architetture e standard di riferimento • La regola del “3” • Le configurazioni nei datacenter moderni • Il consolidamento I/O SM
- 3. UPI in sintesi • Ottimizza progettazione ed utilizzo delle risorse collegate • Favorisce interoperabilità e convergenza • Sfrutta al meglio il progresso tecnologico • Rimuove infrastrutture duplicate • Allinea l’infrastruttura fisica all’architettura logica SM
- 4. La Convergenza nei Datacenter • Attualmente molti datacenter dispongono di infrastrutture e reti differenti per trasportare le diverse tipologie di traffico informativo: – Fibre Channel per le aree di Storage – Ethernet per computing e management – Inter-Process Communications SM
- 5. La Convergenza nei Datacenter • Nuove tecnologie ed architetture di collegamento, permettono oggi la realizzazione di infrastrutture omogenee ed integrate – riducendo costi, complessità e gestione – Sfruttando pienamente le risorse disponibili – Riducendo il numero di adattatori, media fisici, switch, router ecc. – Uniformando le competenze del personale tecnico coinvolto SM
- 6. Virtualizzazione in sintesi • Raggruppa varie risorse fisiche su un unico ambiente virtuale (riduzione del numero di macchine fisiche) • Distribuisce il carico di lavoro di server ed unità di archiviazione fisiche, su server ed unità di archiviazione virtuali (partizione delle eleborazioni e risparmio energetico) • Riduce la necessità di acquistare nuove macchine • Più spazio disponibile nei rack • Gestione semplificata • Meno spese; più risorse IT economiche SM
- 7. Le architetture di riferimento • Meno rischi derivanti dal consolidamento e virtualizzazione se allineati con visione UPI • La mappatura fisica di una rete logica è importantissima per monitoring , diagnosi, prevenzione e risoluzione dei problemi • Le architetture di riferimento mostrano le relazioni tra elementi-chiave fisici e logici (switch-server-energia-temperature- armadi-connettività-instradamenti) SM
- 8. Stato dell’arte • La mappatura è indispensabile quando si migra verso la virtualizzazione – Spostamenti gestiti di switch, server, applicazioni e risorse di rete – Monitoraggio dei collegamenti, dei sistemi di sicurezza e dell’energia, identificando prima i possibili problemi di implementazione SM
- 9. UPI prepara la strada alla virtualizzazione... • Connettività estesa a tutta l’azienda per permettere il collegamento delle macchine virtuali ai dispositivi fisici • Design UPI e monitoring (sw PIM) riducono il rischio di inattività ed interruzioni di servizio (Con la virtualizzazione vengono ospitati più sistemi ed applicazioni su una apparecchiatura fisica ) SM
- 10. … quindi la complessità dell’infrastruttura fisica aumenta Sistemi Evoluzione del Tecnologici di software di Prossima gestione della Generazione rete Virtualizzazione High Speed Data & Cloud Transport Computing Spazio & Rispetto SLA Prestazione Ambientale Energia & Infrastruttura Costi & Efficienza Raffreddamento Fisica SM
- 11. Architetture di Networking • Caratterizzate dai collegamenti tra apparecchiature come switch, router, server, SAN ecc. • Usano modelli gerarchici di interconnessione • Questi modelli semplificano la costruzione di network affidabili, scalabili e meno costosi, • Sono basati pricipalmente su più aree o livelli funzionali di interconnessione SM
- 12. La regola del “3” • sono 3 i tipi di traffico presenti in un datacenter (storage, elaborazione, communicazione) • sono 3 le principali apparecchiature collegate in un datacenter (SAN, Server, Switch) • sono 3 i tipi di rete che al momento li sostengono • sono 3 i livelli di collegamento suggeriti in un datacenter (core>aggregation>access) • sono 3 le architetture di collegamento (ToR, EoR, MoR) SM
- 13. Server, Switch e SAN • Server: – Sono le unità di elaborazione dell’informazione, sulla base delle applicazioni ospitate – Componente hardware che attraverso software specifici erogano servizi • Switch: – Sono le apparecchiature che abilitano il collegamento ed indirizzano il dato nella rete, evitando collisioni • SAN (Storage Area network): – Sono reti autonome per lo stoccaggio del dato che comprendono le unità di archiviazione – Sono collegate alla rete a mezzo fibra ottica – Rendono disponibili i dati memorizzati ai computer collegati, senza sacrificare le performance dei server nelle operazioni di scrittura e lettura dei dati, da e verso lo storage SM
- 14. Architettura di Networking - TRADIZIONALE • Basata su due aree o livelli funzionali di interconnessione; • Non ci sono switch nei rack ove risiedono i server; • E’ necessario eseguire singolarmente tutti i collegamenti orizzontali rame/fibra verso switch e SAN. RAME FIBRA DISTRIBUZIONE SAN ETHERNET Pro • Architettura Tradizionale con switch distributi • Meno livelli di switching Contro BATTERIA SERVER CABINET • Collegamenti in rame più lunghi SM • Richiesto più cablaggio • Difficile da gestire quando il network cresce
- 15. 3 livelli di collegamento • Cisco ha introdotto un nuovo modello gerarchico di interconnessione a tre livelli; • Semplifica la costruzione di un network per renderlo affidabile, scalabile e meno costoso; • Sostenuto dallo standard TIA/EIA 942. SM
- 16. Il Modello di riferimento TIA/EIA 942 • E’ lo standard di riferimento per la progettazione e realizzazione di moderni datacenter • Tiene in considerazione 4 fattori-chiave – Flessibilità – Scalabilità – Affidabilità – Gestione degli spazi SM
- 17. Cosa contempla il modello TIA/EIA 942 • Supporta le aree di Storage (SAN) • Prevede tutti gli aspetti relativi alla convergenza • Garantisce altissima densità ed alta capacità di accesso ai server • Facilità l’espansione attraverso MAC (Moves, Adds and Changes) semplificati • Supporta la migrazione 10>40>100Gig • Bilancia gli aspetti relativi al posizionamento, collegamento, alimentazione, raffreddamento e gestione delle apparecchiature presenti nel DC SM
- 18. Le aree delle Computer Room MDA Area ove risiedono gli apparati di core Main Distribution Area HDA Area ove vengono predisposti switch e cabinet per il livello Horizontal Distribution di aggregazione Area EDA Area ove sono posizionati gli armadi per server Equipment Distribution Area ZDA Tipologia di collegamento, impiegata in assenza di server Zone Distribution Area rack. Le ZDA vengono poste sotto il pavimento flottante o ancorate a soffitto, prima della predispozione di nuovi server rack POD Suddivisioni in gruppi dell’infrastruttura fisica, che prevedono le diverse architetture di cablaggio necessarie in un datacenter. Un Pod rappresenta il numero di server collegati al livello di aggregazione SM
- 19. 1° Livello di interconnessione: Core Core: E’ considerato la dorsale del network ed include switch ad alte prestazioni e collegamenti ad alta velocità (cavi in fibra ottica). • Questo livello non indirizza traffico alla LAN e non manipola i pacchetti informativi . • La sua funzione principale è quella di assicurare la massima velocità nello scambio dei dati e l’affidabilità del trasferimento dei pacchetti-dati SM
- 20. 2° Livello: Aggregation Aggregation layer: E’ il livello che include router e switch layer-3 • Assicura che i pacchetti siano correttamente instradati tra le sottoreti (subnet) e le VLAN (Virtual Lan) e cioè suddivisione della rete in sottoinsiemi indipendenti ed autonomi, che permettono di prioritarizzare alcune tipologie di traffico (esempio VoIP) – Le Virtual LAN permettono di creare più reti LAN distinte che non comunicano tra loro, in modo da poter separare il traffico di più gruppi di lavoro che utilizzano però lo stesso hardware (es.: uno switch di rete). Questa separazione viene fatta instradando il traffico di rete verso le porte appropriate dello switch. SM
- 21. 3° Livello: Access Access layer: Include hub e switch, è il layer che si occupa del collegamento dei nodi verso sottoreti e postazioni di lavoro. • Questo livello consegna i pacchetti informativi agli utilizzatori come server e desktop • Trattasi del 3° livello di collegamento inserito nel tempo, rispetto a configurazioni tradizionali che ne prevedevano inzialmente solo due con soli switch di distribuzione SM
- 22. Architettura Logica e Fisica • L’architettura Logica è lo schema di collegamento tra le varie apparecchiature – Evindezia le connessioni dei sottogruppi e le ridondanze • L’architettura Fisica è il risultato pratico e finale, ottenibile attraverso l’utilizzo di componenti ed accessori (armadi, canalizzazioni, pannelli, cavi...) ,correttamente dimensionati ed installati per garantire i necessari collegamenti indicati dall’architettura logica ed il massimo livello prestazionale possibile della rete. SM
- 23. Vista logica d’insieme e posizionamento fisico nel DC SM Tutti i livelli e collegamenti sono ridondati
- 24. Il layout logico TIA/EIA 942 SM
- 25. Schema semplificato SM
- 26. Le principali apparecchiature Cisco impiegate Product Cisco Positioning Panduit Message Nexus 7010 e Piattaforma di switching Ethernet per Panduit fornisce una specifica soluzione di cabinet insieme ad datacenter, utilizzata per applicazioni Core, un’offerta completa di cablaggio per sviluppi di architetture modulari. 7018 Aggregation ed Accesso , predisposte in configurazioni EoR oppure MoR tipicamente Per il Nexus 7018 gli armadi Net Access dispongono anche dell’opzione entro la aree MDA o HDA del datacenter. per una gestione termica ottimizzata del raffreddamento. Nexus 5010, Switch Ethernet con reali prestazioni di 10G Panduit fornisce cabinet sia per switch Nexus 5000 che piattaforme verso i server. Utilizzato in configurazioni server UCS attraverso collegamenti 10Gbe fibra e rame. Ciò include 5020 e UCS EoR oppure ToR, all’interno della MDA. OM3 10G e patch cord twinax SFP+ CX1, cable management ed instradamenti nei rack. Catalyst 6513, Piattaforma di switching Legacy datacenter Panduit dispone di una completa linea di Rack e Cabinets, con Ethernet . Con l’introduzione dei Nexus, è instradamenti termici, connettività rame/fibra, gestione dei cavi e 6509, 6506 aumentato l’ impiego dei Catalyst verso i peatch cord, collegamenti di terra ed identificazione. Nella servizi dei DC e prevalentemente per il documentazione Panduit sono presenti video e suggerimenti pratici tradizionale networking aziendale per come collegare correttamente gli switch della serie 6500 a chassis. Catalyst 4948 Switch Ethernet per data center con Panduit fornisce una soluzione per l’instradamento termico dell’aria collegamenti in fibra ottica a 10G. espulsa dal 4948, oltre a rendere disponibili documentazioni e consigli e Nexus Tipicamente installati in configurazione ToR pratici per la corretta implementazione ToR di switch 4948 e di 2148T. 2148T nella EDA. MDS 9513, Switch per collegamento di unità di Storage Panduit fornisce documenti best practices e white paper per la corretta nei datacenter. Utilizzati per configurazioni implementazione della linea Cisco MDS, oltre a disporre della totale SM 9509, 9506 Core oppure Edge. compatibilità per la loro installazione all’interno di armadi Net-Access.
- 27. Configurazioni ToR, EoR e MoR SM
- 28. Configurazione ToR Top of Rack (switch di accesso, posizionati nei medesimi cabinet o in quelli adiacenti ai server) Utilizzo inferiore di porte e di collegamenti, con lunghezze inferiori Impiegati per applicazioni ad alta densità o con Blade Server Più flessibile e modulare con congestione dei cavi ridotta I server vengono integrati ed aggregati al resto del datacenter attraverso collegamenti orizzontali in fibra ottica, verso gli switch di aggregazione EoR L’uso della fibra verso l’aggregation layer, offre maggiore densità, lunghezze superiori e facilita la migrazione da 1Gig verso 10>40>100Gig I collegamenti in rame sono limitati al solo utilizzo all’interno dei rack ove avvengono il maggior numero di interventi di configurazione Alcuni limiti alla topologia logica Servono più switch di accesso rispetto alla configurazione EoR Evoluzione del network facilmente prevedibile ed implementabile SM
- 29. Architettura Logica ToR Aggregation Fibra OM3 Access Rame Cat6 - 1Gig SM
- 30. Architettura Fisica ToR Switch di aggregazione Switch di accesso Collegamenti separati dei server direttamente verso le SAN a mezzo fibra ottica e senza interessare gli switch di accesso SM
- 31. Ridondanza fisica • Esecuzione pratica dei collegamenti ridondati (Logico) SM
- 32. Architettura Fisica ToR Migrazione verso Converged Network o I/O Consolidation Switch di aggregazione Switch di accesso Usando Nexus 5000 come ToR e collegamenti con patch SFP+ dai server, viene incapsulato segnale 10G Ethernet e FCoE per le SAN all’interno del rack stesso o entro i limiti delle lunghezze massime dei cavi SFP+ (7 mt.) SM
- 33. Cos’è FCoE (Fiber Channel Over Ethernet)? • Server tradizionali utilizzano le connessioni Ethernet per la trasmissione di dati da e verso altri server/client, mentre connessioni in fibra verso le SAN; • FCoE consente di far convergere le connessioni, trasportando ciascun pacchetto Fibre Channel all'interno di un pacchetto Ethernet e semplificando così la topologia di collegamento verso i server; • Prevede cablaggio ibrido rame/fibra; Questa unificazione favorisce il consolidamento e sfrutta meglio l’infrastruttura di cablaggio, riducendo sino al 50% il numero di adattatori, ricetrasmettitori e cavi richiesti ed eliminando gli switch ridondanti; L’impiego di FCoE diminuisce notevolmente anche i costi energetici e di raffreddamento con effetti su CAPEX ed OPEX (spese di capitale e spese operative) SM
- 34. La CNA • Attraverso schede di rete CNA (Converged Network Adapter) , inserite nei server viene garantita una connessione dei server a 10 Gb/s Ethernet, verso swicth come Cisco Nexus serie 5000, che supportano il protocollo FCoE; SM
- 35. Le porte SFP negli switch 4 porte SFP+ 10Gig Ethernet (Esempio di scheda di espansione per switch Nexus 5000, disponibile anche in altre combinazioni con porte miste Ethernet e Fiber Channel) 4 porte SFP+ Fiber Channel SM
- 36. • Il collegamento verso la SAN avviene attraverso connessioni in fibra LC, inserite nel transceiver SFP presente nelle porte Fiber Channel • Rimuovendo il modulo-transceiver fibra SFP, si può utilizzare la medesima porta per il collegamento ToR verso i server, attraverso cavi twinax SFP+ in rame. SM
- 37. SM
- 38. Configurazione EoR End of Row (switch di accesso, posizionati in cabinet alle estremità della fila di rack, oppure mediani in configurazione MoR – Middle of Row) • Collegamento per una o più file di server rack • Offre alta densità di porte e scalabilità dei collegamenti • Utilizzando switch Cisco Nexus serie 7000 e Catalyst serie 6500, aumentano densità, prestazioni, affidabilità e possibilità di ridondanze • Cablaggio più complesso • Maggiore flessibilità e gestione del network semplificata SM
- 39. Architettura Fisica EoR Switch di •Non vengono predisposti Switch di accesso switch nei medesimi rack ove accesso alloggiano i server •Utilizzo cavi Cat6A rame 10G e fibra OM3 nei collegamenti interni ai rack •Preferito utilizzo di sistemi QuickNet per collegamenti tra rack diversi SM
- 40. Guida Rapida di riepilogo Architetture Server/Network ToR / EoR Media - Densità Blade Servers Basa - densità Alta - Densità Server da 3 Unità rack : Server da 1 Unità rack: 6 chassis per cabinet 1 server grande 14 per cabinet Fino a 42 per cabinet 14 blades per chassis Porte Network: 3-5 per cabinet Porte Network: 28 per cabinet Porte Network: 84 per cabinet Porte Network: 48 per cabinet Porte SAN : 2 per cabinet Porte SAN : 14-28 per cabinet Porte SAN : 42-84 per cabinet Porte SAN: 24 per cabinet ... ... ... End-of-Row / Middle-of-Row Top-of-Rack / Blade Servers Alta utilizzazione porte switch Topologia logica più flessibile Bassa utilizzazione porte switch Alcune limitazioni nella topologia logica Cablaggio complesso network management semplificato Cablaggio semplificato Servizi network nel livello di Richiede una buona Servizi network nel livello di accesso Topologia flessibile e modulare aggregazione pianificazione del layout SM
- 41. SM