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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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 )
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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
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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
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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)
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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
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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
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• 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.
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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.
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23. Vista logica d’insieme e
posizionamento fisico nel DC
SM
Tutti i livelli e collegamenti sono ridondati
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
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9509, 9506 Core oppure Edge. compatibilità per la loro installazione all’interno di armadi Net-Access.
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
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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
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.)
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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)
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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;
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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
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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.
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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
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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
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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
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