41
Distribuzione Distribuzione dell’Infrastruttura Fisica dell’Infrastruttura Fisica Unificata Unificata - UPI UPI SM SM Unificata Unificata - UPI UPI nei moderni datacenter nei moderni datacenter

Distribuzione Upi Ed Architetture

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Distribuzione Upi Ed Architetture

Distribuzione Distribuzione

dell’Infrastruttura Fisica dell’Infrastruttura Fisica

Unificata Unificata -- UPI UPI

SMSM

Unificata Unificata -- UPI UPI

nei moderni datacenternei moderni datacenter

Page 2: Distribuzione Upi Ed Architetture

Argomenti

• UPI in sintesi

• La convergenza dei Datacenter

• La Virtualizzazione in sintesi

• Architetture e standard di riferimento

SM

• Architetture e standard di riferimento

• La regola del “3”

• Le configurazioni nei datacenter moderni

• Il consolidamento I/O

Page 3: Distribuzione Upi Ed Architetture

UPI in sintesi

• Ottimizza progettazione ed utilizzo delle

risorse collegate

• Favorisce interoperabilità e convergenza

SMSM

• Sfrutta al meglio il progresso tecnologico

• Rimuove infrastrutture duplicate

• Allinea l’infrastruttura fisica all’architettura

logica

Page 4: Distribuzione Upi Ed Architetture

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

SMSM

– Fibre Channel per le aree di Storage

– Ethernet per computing e management

– Inter-Process Communications

Page 5: Distribuzione Upi Ed Architetture

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.

SMSM

– Riducendo il numero di adattatori, media fisici, switch, router ecc.

– Uniformando le competenze del personale tecnico coinvolto

Page 6: Distribuzione Upi Ed Architetture

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)

SMSM

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

Page 7: Distribuzione Upi Ed Architetture

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

SMSM

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)

Page 8: Distribuzione Upi Ed Architetture

Stato dell’arte

• La mappatura è indispensabile quando si

migra verso la virtualizzazione

– Spostamenti gestiti di switch, server, applicazioni e

risorse di rete

SMSM

risorse di rete

– Monitoraggio dei collegamenti, dei sistemi di

sicurezza e dell’energia, identificando prima i

possibili problemi di implementazione

Page 9: Distribuzione Upi Ed Architetture

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

SMSM

• 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 )

Page 10: Distribuzione Upi Ed Architetture

… quindi la complessitàdell’infrastruttura fisica aumenta

High Speed Data Transport

SistemiTecnologici di

ProssimaGenerazione

Evoluzione del software di

gestione dellarete

Virtualizzazione& Cloud

Computing

SM

InfrastrutturaFisica

Energia & Raffreddamento

Spazio & RispettoAmbientale

SLA Prestazione

Costi & Efficienza

Page 11: Distribuzione Upi Ed Architetture

Architetture di Networking

• Caratterizzate dai collegamenti tra

apparecchiature come switch, router, server,

SAN ecc.

Usano modelli gerarchici di interconnessione

SMSM

• 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

Page 12: Distribuzione Upi Ed Architetture

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)

SM

• 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)

Page 13: Distribuzione Upi Ed Architetture

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

SM

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

Page 14: Distribuzione Upi Ed Architetture

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.FIBRARAME

SMSM

Pro• Architettura Tradizionale con

switch distributi

• Meno livelli di switching

Contro• Collegamenti in rame più lunghi

• Richiesto più cablaggio

• Difficile da gestire quando il

network cresce

BATTERIA SERVER CABINET

DISTRIBUZIONE

ETHERNETSAN

Page 15: Distribuzione Upi Ed Architetture

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;

SMSM

renderlo affidabile, scalabile e meno costoso;

• Sostenuto dallo standard TIA/EIA 942.

Page 16: Distribuzione Upi Ed Architetture

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

SMSM

• Tiene in considerazione 4 fattori-chiave

– Flessibilità

– Scalabilità

– Affidabilità

– Gestione degli spazi

Page 17: Distribuzione Upi Ed Architetture

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

SMSM

• 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

Page 18: Distribuzione Upi Ed Architetture

Le aree delle Computer RoomMDA

Main Distribution Area

Area ove risiedono gli apparati di core

HDA

Horizontal Distribution

Area

Area ove vengono predisposti switch e cabinet per il livello

di aggregazione

EDA

Equipment Distribution

Area

Area ove sono posizionati gli armadi per server

SMSM

Area

ZDA

Zone Distribution Area

Tipologia di collegamento, impiegata in assenza di server

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

Page 19: Distribuzione Upi Ed Architetture

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 .

SMSM

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

Page 20: Distribuzione Upi Ed Architetture

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

2° Livello: Aggregation

SMSM

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.

Page 21: Distribuzione Upi Ed Architetture

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,

3° Livello: Access

SMSM

• Trattasi del 3° livello di collegamento inserito nel tempo,

rispetto a configurazioni tradizionali che ne prevedevano

inzialmente solo due con soli switch di distribuzione

Page 22: Distribuzione Upi Ed Architetture

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,

SMSM

• 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.

Page 23: Distribuzione Upi Ed Architetture

Vista logica d’insieme e posizionamento fisico nel DC

SMSMTutti i livelli e collegamenti sono ridondati

Page 24: Distribuzione Upi Ed Architetture

Il layout logico TIA/EIA 942

SMSM

Page 25: Distribuzione Upi Ed Architetture

Schema semplificato

SMSM

Page 26: Distribuzione Upi Ed Architetture

Le principali apparecchiature Cisco impiegate

Nexus 7010 e

7018

Piattaforma di switching Ethernet per

datacenter, utilizzata per applicazioni Core,

Aggregation ed Accesso , predisposte in

configurazioni EoR oppure MoR tipicamente

entro la aree MDA o HDA del datacenter.

Panduit fornisce una specifica soluzione di cabinet insieme ad

un’offerta completa di cablaggio per sviluppi di architetture modulari.

Per il Nexus 7018 gli armadi Net Access dispongono anche dell’opzione

per una gestione termica ottimizzata del raffreddamento.

Nexus 5010,

5020 e UCS

Switch Ethernet con reali prestazioni di 10G

verso i server. Utilizzato in configurazioni

EoR oppure ToR, all’interno della MDA.

Panduit fornisce cabinet sia per switch Nexus 5000 che piattaforme

server UCS attraverso collegamenti 10Gbe fibra e rame. Ciò include

OM3 10G e patch cord twinax SFP+ CX1, cable management ed

instradamenti nei rack.

Product Cisco Positioning Panduit Message

SMSM

Catalyst 6513,

6509, 6506

Piattaforma di switching Legacy datacenter

Ethernet . Con l’introduzione dei Nexus, è

aumentato l’ impiego dei Catalyst verso i

servizi dei DC e prevalentemente per il

tradizionale networking aziendale

Panduit dispone di una completa linea di Rack e Cabinets, con

instradamenti termici, connettività rame/fibra, gestione dei cavi e

peatch cord, collegamenti di terra ed identificazione. Nella

documentazione Panduit sono presenti video e suggerimenti pratici

per come collegare correttamente gli switch della serie 6500 a chassis.

Catalyst 4948

e Nexus

2148T

Switch Ethernet per data center con

collegamenti in fibra ottica a 10G.

Tipicamente installati in configurazione ToR

nella EDA.

Panduit fornisce una soluzione per l’instradamento termico dell’aria

espulsa dal 4948, oltre a rendere disponibili documentazioni e consigli

pratici per la corretta implementazione ToR di switch 4948 e di 2148T.

MDS 9513,

9509, 9506

Switch per collegamento di unità di Storage

nei datacenter. Utilizzati per configurazioni

Core oppure Edge.

Panduit fornisce documenti best practices e white paper per la corretta

implementazione della linea Cisco MDS, oltre a disporre della totale

compatibilità per la loro installazione all’interno di armadi Net-Access.

Page 27: Distribuzione Upi Ed Architetture

Configurazioni ToR, EoR ToR, EoR e MoRMoR

SM

ToR, EoR ToR, EoR e MoRMoR

Page 28: Distribuzione Upi Ed Architetture

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

SMSM

�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

Page 29: Distribuzione Upi Ed Architetture

Architettura Logica ToR

Aggregation

Fibra OM3

SMSM

Access

Rame Cat6 - 1Gig

Page 30: Distribuzione Upi Ed Architetture

Architettura Fisica ToR

Switch di

accesso

Switch di

aggregazione

SMSM

Collegamenti separati dei

server direttamente verso le

SAN a mezzo fibra ottica e

senza interessare gli switch di

accesso

Page 31: Distribuzione Upi Ed Architetture

Ridondanza fisica

• Esecuzione pratica dei collegamenti ridondati

SM

(Logico)

Page 32: Distribuzione Upi Ed Architetture

Architettura Fisica ToR Migrazione verso Converged Network o I/O Consolidation

Switch di

aggregazione

Switch di

accesso

SMSM

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.)

Page 33: Distribuzione Upi Ed Architetture

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

SM

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)

Page 34: Distribuzione Upi Ed Architetture

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

SM

Cisco Nexus serie 5000, che

supportano il protocollo FCoE;

Page 35: Distribuzione Upi Ed Architetture

Le porte SFP negli switch

SM

(Esempio di scheda di espansione

per switch Nexus 5000,

disponibile anche in altre

combinazioni con porte miste

Ethernet e Fiber Channel)

4 porte SFP+

10Gig Ethernet

4 porte SFP+

Fiber Channel

Page 36: Distribuzione Upi Ed Architetture

• Il collegamento verso la SAN

avviene attraverso connessioni in

fibra LC, inserite nel transceiver

SFP presente nelle porte Fiber

Channel

SM

• 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.

Page 37: Distribuzione Upi Ed Architetture

SM

Page 38: Distribuzione Upi Ed Architetture

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

SMSM

• 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

Page 39: Distribuzione Upi Ed Architetture

Architettura Fisica EoR

SMSM

Switch di

accesso

Switch di

accesso

•Non vengono predisposti

switch nei medesimi rack ove

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

Page 40: Distribuzione Upi Ed Architetture

Guida Rapida di riepilogoArchitetture Server/Network ToR / EoR

Ba

sa -

de

nsi

Me

dia

-D

en

sità

Alt

a -

De

nsi

Bla

de

Se

rve

rs

1 server grande

Porte Network: 3-5 per cabinet

Porte SAN : 2 per cabinet

Server da 3 Unità rack :

14 per cabinet

Porte Network: 28 per cabinet

Porte SAN : 14-28 per cabinet

Server da 1 Unità rack:

Fino a 42 per cabinet

Porte Network: 84 per cabinet

Porte SAN : 42-84 per cabinet

6 chassis per cabinet

14 blades per chassis

Porte Network: 48 per cabinet

Porte SAN: 24 per cabinet

SM

...

End-of-Row / Middle-of-Row Top-of-Rack / Blade Servers

... ...

�Alta utilizzazione porte switch

�Cablaggio complesso

�Richiede una buona

pianificazione del layout

�Bassa utilizzazione porte switch

�Cablaggio semplificato

�Topologia flessibile e modulare

�Topologia logica più flessibile

�network management semplificato

�Servizi network nel livello di accesso

�Alcune limitazioni nella topologia logica

�Servizi network nel livello di

aggregazione

Porte SAN : 2 per cabinetPorte SAN : 14-28 per cabinet Porte SAN : 42-84 per cabinet Porte SAN: 24 per cabinet

Page 41: Distribuzione Upi Ed Architetture

SMSM