Ciscoデータセンターデザイン – 次世代に求められること

次世代に求められるCiscoデータセンターデザインに関して,公式ドキュメントから学んだ情報をまとめておきます。

現在のデータセンターは,主に次のような必要を満たすようにして設計されます。

・高いレベルの信頼性があるネットワーク。アップデートや構成変更によるダウンタイムを最小化。ひとたびアーキテクチャが作られたなら,停止することを最小限にとどめて運用すること。

・ネットワーク帯域を効果的に用いる。どのネットワークリンクもアイドル状態であることを望まない。例えば,従来のSTPの技術はアクティブスタンバイの構成なため,帯域を十分に生かすことができない。それで,vPCなどのL2におけるマルチパス技術の必要性が高まっている。

・リソースを最適化し,物理的なノードを増やさなければならない状況をなるべく避ける。サーバー仮想化などによって必要が満たされる。

・新しいサーバーを展開する時間を最小化したい。サーバープロファイルなどの構成ファイルによって新しいハードウェアのセットアップを容易にする。

・データセンターの電力消費量を節約したい。ユニファイドファブリックや,サーバー仮想化,省エネの機器を採用する必要がある。

・低コストでコンピューターパワーを拡張したい。ハイパフォーマンスなクラウドを利用することは,エンタープライス製品をオンプレミスにインストールするよりも競争優位。

それで,上記のような必要性を考えると,データセンターデザインを行うには,次のような事柄が求められます。
・電力消費量の節約とサーバー統合を進めるために,同じネットワーク上で,SANとLANをサポートするネットワークアーキテクチャ。

・これまでのLANネットワークよりもさらに低遅延であることが求められる。それによって,他のトランザクション系のアプリケーションと同じLANインフラ上にクラウドを構築することができる。

・L2トラフィックをすべてのリンク上で流すことのできるアーキテクチャ。

・ケーブリングの簡素化。エアフローや電力消費や広帯域のネットワークケーブルの節約したい。

・スイッチなどの管理デバイスを少なくすること。

全てのリンクを使ったトラフィック

次世代のデータセンターは,LANトポロジーの中で,すべてのリンクを用いた方法にすることが求められる。それには,vPCなどの技術を使って,LAN同士あるいはサーバーとLABスイッチ間などのトラフィックを全二重の通信にすることができます。

サーバーに対する10Gネットワーク

ほとんどのラックマウントサーバーは,管理用のLOMインターフェースを冗長化して持っています。iLOやギガビットイーサ,冗長化されたHBAなどです。10Gイーサに対応させることで,仮想サーバーに十分な帯域を供給しつつ,ネットワークケーブルの数を減らすことができます。ファイバーチャネルを利用することでさらに最適化することもできます。

コストを節約するには,銅ケーブルとSFP+を使うこともできます。

ファブリックエクステンダ(FEX)技術

ファブリックエクステンダ(FEX)を使うと,LANスイッチの管理をシンプルにすることができます。一つのマネジメントデバイスの下に,10-12台のFEXを設置することができるからです。現在,Cisco Nexus 2000シリーズのFEXでは,1台マネジメントデバイスの下に,10-12台のFEXを置き,ToRやEoRのトポロジーを構築した際の管理性を向上させることができます。

ユニファイドI/Oのサポート

ギガビットイーサのカードや,デュアルHBAなどをユニファイドI/Oに置き換えるだけで,大きなコストの節約になります。Cisco Nexus 5000シリーズなどは,ファイバーチャネルフォワーダーをサポートしています。

次世代のデータセンターは,プライオリティフローコントロールによってトラフィックをドロップしないことが求められます。また,適切なフレームタイプを扱えるドロップしないスイッチ機材が必要です。

カットスルーによる低遅延なトラフィック

必須ではないものの,パケット全体を受信し終える前に中継処理を開始できるカットスルー機能を備えた機器をアクセスレイヤーに配置するのは良いでしょう。

例えば,Cisco Nexus 5000シリーズのASICで採用されているカットスルースイッチング技術によると,遅延は3.2マイクロ秒にまで抑えられるとなっています。それもすべての機能(ACLやQoSなど)を有効にした状態でです。

Cisco NexusとvPCを利用したデータセンターデザイン

vPCを使ったトポロジーでは,アクセススイッチとアグリゲーションの間のすべてのリンクがバーチャルポートチャネルとして使用されます。

FEXの部分にはギガビットイーサが用いられます。STPはNexus 5000やFEXの間で有効にされることはありません。その代わり,Nexus 5000やFEXで用いられている技術によって,ループが発生することはなくなります。

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