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布线与节能:网络设计布局化与10GE网络设计要素

2017-12-17 09:00 PM| 发布者: 莫辞漪| 查看: 805| 评论: 0

摘要: 作为无源部件的综合布线系统与数据中心节能有什么关系呢?如何规划综合布线系统才气资助数据中心的低落PUE值?  随着云盘算、大数据等的大量应用、信息化连续快速发展,全球数据中心建立步调明显加速,其总量 ... .. ...

[导读]作为无源部件的综合布线系统与数据中心节能有什么关系呢?如何规划综合布线系统才气资助数据中心的低落PUE值?

  随着云盘算、大数据等的大量应用、信息化连续快速发展,全球数据中心建立步调明显加速,其总量已凌驾300万个,耗电量占全球总耗电量的1.1%~1.5%,根据工信部披露的信息,我国数据中心总量已凌驾40万个,年耗电量凌驾全社会用电量的1.5%,在我国大多数数据中心的PUE仍普遍大于2.2,而美国数据中心平均PUE已达1.9,先进数据中心PUE已到达1.2以下,与国际先进水平相比有较大差距。

布线与节能:网络设计布局化与10GE网络设计要素

  因此,节能是数据中心必须思量的重要问题。根据《国家绿色数据中心试点工作方案》的要求,预计到2017年,我国围绕重点范畴将创建百个绿色数据中心试点,试点数据中心能效平均提高8%以上。

  作为无源部件的综合布线系统与数据中心节能有什么关系呢?如何规划综合布线系统才气资助数据中心的低落PUE值?

  1、网络设计布局化

  (ASHRAE)技能委员会9.9(简称TC9.9)统计陈诉显示,数据中心用电量分布大抵可分为服务器用电占比46%,空调制冷耗电量占31%(我国数据中心这一比例大概到达50%),UPS损耗占8%、照明4%以及其他11%。空调制冷系统占数据中心总耗电量近三分之一,是影响机房能耗的关键指标。因此提高空调制冷系统的效率,可以有效低落数据中心的PUE值。

  网络接纳布局化布线方式后,在服务器端口与接入层互换机之间接纳水平缆线+配线架举行布线,接入互换机与焦点/汇聚互换机之间接纳主干光缆+配线架举行毗连,通过配线架跳线分别跳接至互换机端口和设备端口。相比于以前的点到点网络架构,布局化布线可以大大节流缆线,尤其是主干缆线以及跳线的数量,从而节流了大量的线槽及桥架等空间,这些空间的节流将有利于凉风的流畅,进而提高空调系统的制冷效率。据相关数据统计,精良的综合布线网络架构将低落2~3%的数据中心耗用电量。

  数据中心能耗已成为一个全球关注的社会话题,数据中心建立在未来的几年内将会依然保持稳定的增长速度,同时,老的数据中心也面对升级或搬迁的需求,这通常意味着对电力等能源的需求进一步增加,如安在维持数据中心随业务需求升级的同时,尽大概低落能耗对数据中心相关行业都是一个严峻的磨练,数据中心综合布线系统虽然仅作为一个物理层无源设备,其自己通常没有功耗的问题(仅在接纳智能底子设施管理系统时,大概有少量耗电设备),但是综合布线设计及产物选型将有助于用户低落能耗,提升PUE性能。

  2、10GE网络设计要素

  随着虚拟化技能的发展,联合新的网络设计,如FABRIC,LEAF-SPINE等架构的提出,数据中心内部端口传输速率逐步提升。根据DELL'ORO 于2014的陈诉,数据中心内服务器端口传输速度将逐步从1GE向10GE过分,同时,从2014年开始,40GE的需求开始出现,并预计在2年内提出新的25GE和50GE的新需求,预计于2016~2017年间,10GE将替代1GE成为服务器端口速率的主流选择。

  表1 常用10GE端口PHY的传输功率

布线与节能:网络设计布局化与10GE网络设计要素2

  目前的数据中心架构中,10GE传输大部门接纳的是SFP+ 互连传输,直到2012年,随着第三代40nm的芯片发布后,10GBASE-T的功耗才从6W下降到4W左右。10GBASE-T端口在布线与设备本钱方面比SFP+的方案有优势,但因为PHY功率和互换设备内的散热问题,其功耗较SFP+方案之间另有差距。

  10GBase-T的初志在于在100m信道范围内支持10G传输,但是根据大量已建数据中心的链路长度数据分析表明,数据中心内传输链路长度有80%会合在50m左右,更有70%为30m之内。在10GBase-T刚提出时,因为要满意信道100m时到达10W的功率,就存在外部串扰的问题。因此,IEEE在推出10Gbase-T之后,又增补了针对短间隔低能耗的传输模式(Short Reach Mode,也称10GBASE-T SRM30),旨在数据中心较短链路情况下,在保持吸收端信号水平稳定时,低落发射端的功率以减小线外串扰的影响。与此同时,减小发射端功率也实现了能耗的下降,以此模式传输的10GBase-T将节流近1W功率。当传输间隔进一步淘汰到10m时,功率进一步降到1.5W左右。10m的间隔可以满意根本所有的TOR下行应用,同时,在上走线情况下,10m可以支持相邻2个机柜的间隔。在接纳10m短链路架构的情况下,由于互换设备对散热的需求低落,因此在设备设计时,可以在风扇与散热部门有额外的空间。

  从以上信息可推知,在设计数据中心架构时,若大部门传输链路设计在30m时,即可使得10GBASE-T端口的传输功率有较大的低落。因此可以在设计机房的机柜排列时,只管将布线链路的长度控制在30m内。30m的传输间隔根本可覆盖符合TIA 942和ISO/IEC 24704规定的EOR和MOR网络架构中机列的长度,而且接纳了柜内与柜间互连的方式。10GBASE-T SRM10可以提供与SFP+相当的互通方式,使线对串扰和缆间串扰指标到达尺度的要求,也可有利于低落10GBASE-T的功率。

  于是,可以看到与数据中心传输相关的10GBASE-T的两种传输模式:

  10GBASE-T SR30 :30m传输功率3~4W,适用于EOR/MOR架构。

  10GBASE-T SR10:10m传输功率1.5W,适用于TOR架构。

  (1)TOR架构

  TOR架构会产生设置于机柜内顶部互换机的端口闲置问题,而且互换机较少的端口使用又不能低落多少互换设备的功率。因此通过增加端口的使用率同样能够起到节能的作用。由此可知,EOR/MOR架构通常会比TOR架构有更好的端口使用率。这样高密度配线模块(2U下联96端口)支持的TOR架构被提出来。2U互换设备因共享了风扇,背板等资源,在使用率上比2台1U互换设备有了更好的提升。

  (2)40GBASE-T网络应用

  40GE以太网的布线系统,目前可选的办理方案通常为QSFP+,不外针对4对对绞电缆的40G传输方案已在精密操持中,预计2016年相关尺度可以成型,同年有产物可以问世。与10GBASE-T相仿,40GBASE-T也会思量差别的传输长度与功率之间的接洽,针对TOR和EOR/MOR架构提出了2种传输模型:

  40GBASE-T SR30:30m传输功率6~9W,适用于EOR/MOR架构

  40GBASE-T SR10:10m传输功率1~2W,适用于TOR架构

  40GBASE-T相关尺度还在草案阶段,所提及的名称与相关参数及资料均引自IEEE网站资料。

  可见,当40GBASE-T在10m链路长度下已根本与10GBASE-T SR10的功率水平相仿,这是40GBASE-T制定过程中吸取了10GBASE-T教导,无疑在未来可以给用户提供了TOR互换机选择时一个强有力的选项。现在QSFP+的功率水平在3.5~4W左右,TOR架构下DAC的功率水平约1.5W,从40GBASE-T的目标功率水平来看,完全可以替代现有的QSFP+和DAC互连方案,作为TOR接入的方式,而随着芯片技能的发展,相信该功率水平另有进一步改善的空间。当引入对绞电缆独有的EEE节能以太网方案时,可预见有更进一步节流的空间。

  (3)制止布线产物更新带来的浪费

  布线对于节能和绿色的贡献除了在选用符合的传输介质低落功耗外,还可以从制造原质料的角度思量。当接纳CAT 5E或CAT 6产物作为介质时,在面对10G及40G升级时,就需要重新布线。同样,接纳OM1/OM2光缆时,在支持10GE传输时,间隔限制相当明显。在重新布线过程中,会产生大量原质料浪费以及对保持运维的连续工作带来很大影响。因此,数据中心前期规划时,应重点思量未来几年传输需求,选择相应的布线信道。

  (4)高性能传输协议

  当从传输设备的单元能耗作为考量时,不难发现接纳高品级传输时,单元端口传输能耗是明显低落的,如1GE传输功率通常在0.5~1W/端口,而10GE传输功率已降到0.5~1.5W/端口,10GE的每单元Bit传输功率将大幅小于1GE每单元BIT传输功率,同样对40GE和100GE也是如此。

  在40GE尺度制定过程中,IEEE已确认同时引入25GE的速率,这个看似“倒退”的传输协议实际是对功率和设备传输优化的一个有利支持。25GE将接纳单通道25G传输,相比40GE传输接纳的4X10G或2X20G通道,25GE传输可以得到128 I/O的3.2T设备背板100%使用率,而4X10G通道的40GE在同样128 I/O 3.2T设备背板上只能到达47.5%的使用率,2X20G则为85%。

  (5)DCIM对节能的作用

  DCIM概念的提出,希望将原先数据中心内的两大方面:底子设施,如供电,暖通,以及IT设备,如服务器,互换机,存储和布线的管理统筹到一个平台上,实现数据中心整体节能和管理。此概念有别于简朴地将楼宇自动化管理系统融入数据中心,而是从整体高度来实现统一管理。

  因此,DCIM所实现的不但是底子设施的节能减排,还应该是针对需求实现网络管理及优化,通过即将成为尺度的AIM系统,对端口使用率实行实时监控及数据分析,淘汰数据中心内大量存在的被占用,但是未被使用的僵尸端口的数量。据统计,每个未使用的端口所产生的额外的费用(设备、电力,人力)靠近USD100/年(行业观察数据)。因此,公道有效的对端口的管理,将为数据中心节能乃至数据中心运维产生正面的影响。

  注:全文内容摘自《数据中心综合布线系统应用技能》一书。该书由中国勘探设计协会工程智能设计分会副秘书长张宜老师,携布线行业各企业及一线的专业人士共同撰写。其从综合布线的发展配景到市场现状,以数据中心综合布线系统为中心,围绕布线布局框架设计、线缆选用、施工等等重要环节,均举行详细的分类和论述。



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