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数据中心思科设备选型与设计.pdf

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：7.52M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    白皮书
    目录
    基本数据中心网络设计 3
    多层设计 8
    使用交换矩阵扩展器连接 16
    更多详情 17
    Cisco FabricPath
    数据中心核心
    使用 1/10 千兆以太网服务器接入的传统三层架构
    方案 1：在核心和汇聚层均使用 Cisco Nexus 9500 平台
    方案 2：在核心使用 Cisco Nexus 9500 平台，在汇聚层使用 Cisco Nexus 9300 平台
    采用 vPC 的 Pod 设计
    采用 VXLAN 的 Pod 设计
    传统思科统一计算系统和刀片服务器接入
    使用交换矩阵扩展器连接
    交换矩阵扩展器连接选项
    更多详情
    白皮书 使用 Cisco Nexus 9000 系列交换 机的传统网络设计 白皮书 2014 年 2 月
    目录 基本数据中心网络设计 ............................................................................................................................................... 3 传统网络 ................................................................................................................................................................ 3 Cisco FabricPath ................................................................................................................................................... 4 多层设计 .................................................................................................................................................................... 8 数据中心核心 ........................................................................................................................................................ 8 使用 1/10 千兆以太网服务器接入的传统三层架构 ................................................................................................. 9 方案 1：在核心和汇聚层均使用 Cisco Nexus 9500 平台 ...................................................................................... 9 方案 2：在核心使用 Cisco Nexus 9500 平台，在汇聚层使用 Cisco Nexus 9300 平台 ........................................11 采用 vPC 的 Pod 设计 ..........................................................................................................................................11 采用 VXLAN 的 Pod 设计 .....................................................................................................................................14 传统思科统一计算系统和刀片服务器接入 .............................................................................................................15 使用交换矩阵扩展器连接 ..........................................................................................................................................16 交换矩阵扩展器连接选项 ......................................................................................................................................17 更多详情 ...................................................................................................................................................................17 © 2014 思科和/或其附属公司。版权所有。本文档所含内容为思科公开发布的信息。 第 2 页，共 17 页
    基本数据中心网络设计 数据中心基础设施是整个 IT 架构的核心。此处托管着对业务最为关键的应用，并向业务部门提供各类服务。设计数 据中心基础设施时，妥善规划至关重要，而且必须认真考虑性能、弹性和可扩展性。 设计数据中心时，要考虑的另一个重要方面是能灵活地快速部署和支持新服务。设计出可在短时间内支持新应用的 灵活架构将会带来极大的竞争优势。 基本数据中心网络设计基于一种成熟的分层方法。过去几年里，这种方法已经在世界各地进行的一些最大规模的数 据中心实施中得到测试和改进。对于以提高可扩展性、性能、灵活性、弹性和可维护性为目标的数据中心设计而言， 分层方法是根本。 传统网络 在本文档中，“传统网络”是指在许多数据中心环境中普遍部署的典型的三层架构。这种架构有明显的核心、汇聚 层和接入层，这三层共同构成所有数据中心设计的基础（表 1）。 表 1. 传统三层数据中心设计 层 核心 汇聚 接入 说明 这一层为所有进出数据中心的流量提供高速数据包交换背板。核心可提供到多个汇聚模块的连接，并提供无单点故障 (SPOF) 的 弹性第 3 层路由交换矩阵。核心运行内部路由协议（例如，开放最短路径优先 [OSPF] 或边界网关协议 [BGP]），并对数据中心 内所有连接网段之间的流量进行负载平衡。 这一层提供服务模块集成、第 2 层域定义和转发以及网关冗余等重要功能。服务器到服务器多层流量会流经汇聚层，并且可以 使用多项服务（例如，防火墙和服务器负载平衡）来优化应用和保护应用安全。这一层为所有北向和南向流量提供区分第 2 层 和第 3 层的界线，并且能够处理数据中心内的大部分东西向流量。 这一层是服务器与网络的物理连接点。服务器组件包含不同类型的服务器： ● 采用集成交换机的刀片服务器 ● 采用直通布线的刀片服务器 ● 集群服务器 ● 还可能包括大型机 接入层网络基础设施中还包含各种模块化交换机和集成刀片服务器交换机。这些交换机同时提供第 2 层和第 3 层拓扑，从而能满 足各种服务器广播域和管理要求。在现代数据中心，这一层又进一步分为虚拟接入层（使用基于虚拟机监控程序的网络），不过 这一更深层次的划分不在本文档的讨论范围之内。 图 1 展示了一个使用当前 Cisco Nexus® 产品组合（包括 Cisco Nexus 7000 系列交换机和 2000 系列交换矩阵 扩展器 [FEX]）的传统设计。您可以使用此三层设计迁移到新的 Cisco Nexus 9000 系列交换机。 © 2014 思科和/或其附属公司。版权所有。本文档所含内容为思科公开发布的信息。 第 3 页，共 17 页
    图 1. 可迁移到 Cisco Nexus 9000 系列的当前 Cisco Nexus 产品组合场景 这些设计中可以集成多种类型的服务（以防火墙和负载平衡器为主）。要从这类硬件和拓扑组合顺利迁移到新的 Cisco Nexus 9000 系列硬件和拓扑组合，精心规划必不可少。 新的 Cisco Nexus 9000 系列的主要功能支持 FEX、虚拟端口通道 (vPC) 和虚拟可扩展局域网 (VXLAN)。部署数据 中心架构时可以使用支持现有设计变动的传统设计，例如： ● 数据中心 Pod ● 大规模多层设计 ● VXLAN 交换矩阵 Cisco FabricPath Cisco FabricPath 提供另外一种可能的技术组合。在这种组合中，向 Cisco Nexus 9000 系列迁移会对拓扑产生影 响。Cisco FabricPath 支持创建适用于许多网络场景的简单、可扩展且高效的第 2 层域。Cisco FabricPath 将路由 的稳定性和可扩展性带至第 2 层。 采用 Cisco FabricPath 后，交换域将不再分段，从而实现数据中心范围的工作负载移动性。由于流量不再使用生成 树协议转发，因此网络的对分带宽得以扩展，从而形成可扩展性更高、完全无阻塞的环境。此类拓扑也可迁移到 Cisco Nexus 9000 系列，但是不会使用 Cisco FabricPath 的最终状态。 Cisco Nexus 9000 系列设计中需要规划主干-枝叶拓扑。主干节点是连接至交换矩阵中其他交换机的节点，枝叶节 点是连接至服务器的节点（图 2）。当前 Cisco Nexus 产品组合保持不变，仍偏重 Cisco Nexus 7000、6000 和 5000 系列机箱。 © 2014 思科和/或其附属公司。版权所有。本文档所含内容为思科公开发布的信息。 第 4 页，共 17 页
    从设计角度来看，这个问题需要注意的要点是，除硬件过渡外，其他一切在插入 Cisco Nexus 9000 系列后都将或 多或少保持不变。 图 2. 设计变型：在主干-枝叶拓扑中使用 Cisco FabricPath 在从当前 Cisco Nexus 产品组合向 Cisco Nexus 9000 系列平台迁移的过程中，仍然能够计算超用比、MAC 地址 扩展、端口密度等。 在规划迁移时，必须对第 2 层多加注意（例如，采用快速每 VLAN 生成树 [RPVST+]、vPC 和 Cisco FabricPath）。 对于流量等因素以及任何其他应用接触点，必须考虑当前策略（例如，用于访问控制列表 [ACL] 和虚拟局域网访问 控制列表 [VACL] 的当前策略）。 Cisco Nexus 9000 系列提供专门针对数据中心的功能优化： ● 10 Gbps 高密度 ● 40 Gbps 端口密度 ● 可靠性 ● 性能 ● 可扩展性 ● 可编程性 ● 管理简便 © 2014 思科和/或其附属公司。版权所有。本文档所含内容为思科公开发布的信息。 第 5 页，共 17 页
    由于拥有卓越性能和全面的功能集，Cisco Nexus 9000 系列交换机适用范围广泛，可部署用于许多场景，其中包括： ● “接入-汇聚-核心”分层设计 ● “枝叶-主干”架构 ● 紧凑型汇聚层解决方案 Cisco Nexus 9000 系列交换机可提供全面的 Cisco® NX-OS 软件数据中心交换功能集。表 2 列出了当前外形规格； 有关 Nexus 9000 产品组合的最新更新，请查看 www.cisco.com/go/nexus9000。 表 2. Cisco Nexus 9000 系列交换机 设备型号 线卡和扩展模块 说明 部署 Cisco Nexus 9500 模块化交换机 N9K-X9636PQ N9K-X9564TX N9K-X9564PX Cisco Nexus 9396PX 交换机 N9K-C9396PX Cisco Nexus 93128TX 交换机 N9K-C93128TX 36 端口 40 Gbps 增强型四通道小型 封装可插拔 (QSFP+) 48 端口 1/10GBASE-T 和 4 端口 40 Gbps QSFP+ 48 端口 1/10-Gbps SFP+ 和 4 端口 40 Gbps QSFP+ 采用 48 端口 1/10-Gbps SFP+ 的 Cisco Nexus 9300 平台 采用 96 端口 1/10GBASE-T 的 Cisco Nexus 9300 平台 行尾式 (EoR)、行间式 (MoR)、 汇聚层和核心 架顶式 (ToR)、EoR、MoR、 汇聚层和核心 架顶式 (ToR)、EoR、MoR、 汇聚层和核心 当新业务服务和应用需要使用新数据中心基础设施设计时，一定要考虑这些新设计对现有服务和应用的影响。为确 保业务服务成功从当前设置迁移到新数据中心基础设施，诸如第 2 层移动性、带宽和延迟，以及负载平衡器和防火 墙的对称路径等都是要在规划中考虑的重要因素。 数据中心交换系统 (DCSS) 由（任意类型的）一个或多个互联的交换机组成，这些交换机共同提供第 1 层到第 3 层 的服务器连接性，以及连接到服务器的第 4 层到第 7 层设备和应用。即使是共用一个机箱的 Cisco Catalyst® 6500 系列服务模块（例如，Cisco Catalyst 6500 系列防火墙服务模块 [FWSM]、思科应用控制引擎 [ACE] 和 Cisco Catalyst 6500 系列网络分析模块 [NAM]），交换机和服务模块之间仍然存在内部连接。 在使用 VLAN 的终端设备、交换虚拟接口 (SVI)、虚拟路由和转发 (VRF)、路由、ACL 等之间提供开放系统互联 (OSI) 第 1 层到第 3 层网络连接的 DCSS 包含以下组件： ● 一个或多个交换机 ● 交换机间链路（ISL；第 2 层或第 3 层） © 2014 思科和/或其附属公司。版权所有。本文档所含内容为思科公开发布的信息。 第 6 页，共 17 页
    ● 接口 ◦ 到数据中心核心或边缘的上行链路 ◦ 到服务器和主机的下行链路 ◦ 到第 4 层到第 7 层设备的服务链路 ◦ 到对等 DCSS 的数据中心互联 (DCI) 链路 图 3. 数据中心交换系统 在将数据中心迁移到 Cisco Nexus 9000 系列时，您不仅需要考虑与现有传统服务器和设备的兼容性，还要考虑 Cisco Nexus 9000 系列的各种下一代功能，例如 10/40 Gbps 连接性、第 2 层移动性、新特性、高性能和可编程性等（图 4）。 图 4. 数据中心迁移 本文档提供有关基于 Cisco Nexus 9500 平台规划、设计和部署数据中心基础设施的指导。 © 2014 思科和/或其附属公司。版权所有。本文档所含内容为思科公开发布的信息。 第 7 页，共 17 页
    多层设计 本部分讨论基于多层模型的网络架构（图 5）： ● 数据中心核心与所有构建块互联。 ● 企业核心构建块用于连接企业网络的其它元素，例如园区网络、广域网以及其他数据中心内的互联网构 建块。 ● 核心组件构建块还能直接连接其他数据中心。 图 5. 数据中心构建块视图 在大型数据中心，通常的做法是将一对核心交换机与多个使用 10 千兆以太网第 3 层接口的汇聚层模块互联。 图 4 中展示了核心、汇聚层和接入层，但是站在更全面的角度来看，还有其他一些组件会连接到这些典型层。 数据中心核心 核心为多个汇聚模块之间的高速数据包交换提供交换矩阵。该层可用作园区核心的网关，其他模块（例如外部网、 广域网和互联网边缘）都要连接到该层。连接到数据中心核心的所有链路都止于第 3 层，并且通常使用 10 千兆以 太网接口来支持高吞吐量和高性能，并满足超载比。 数据中心核心不同于园区核心，它们的用途和担负的职责都有所不同。实施数据中心核心并非强制要求，但是当为 了实现可扩展性而使用多个汇聚模块时，建议实施数据中心核心。在仅使用少量汇聚模块的情况下，可能也适合使 用园区核心来连接数据中心交换矩阵。 © 2014 思科和/或其附属公司。版权所有。本文档所含内容为思科公开发布的信息。 第 8 页，共 17 页
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