数据中心布线考虑因素(2)

　　1 Any-to-All结构化布线系统

　　Any-to-all背后的概念很简单。铜和光配架被安装在每个机柜中，而且与安装在中央配线区的铜配架是相对应的。所有光纤运行到同一中央配线区的机柜/机架的一部分，这使任何设备都可通过一根铜跳线或一根光纤跳线连接到任何其他设备。信道的固定部分保持不变。通道和空间预先规划，以便适应布线容量要求。虽然这种方法可能要求更多的预先布线，它对数据中心的整个使用寿命具有显着的好处。这些信道是无源的，不会发生因添加额外的有源设备所导致的重复发生的维护费用。如果规划正确，结构化布线系统将持续至少10年，可支持2或3代有源设备。而对点对点系统来说，在结构化布线系统生命周期内(至少10年)，通常会因为额外的设备需求而进行多次更换/升级。因此，在点对点系统中，设备更换成本，还不包括持续的维护费用，早已超出了初期由于使用较少的布线而节省的费用(如图2所示)。

　　图2　设备排中的机架/机柜—中央配线区

　　红线(光纤连接)全部连接到同一地点的中央配线区，这让任何需要光纤连接的设备可连接到任何其它光纤设备端口。例如，如果一个机柜有一个交换机，在初期需要为SAN提供光纤连接，但是后来需要改为光纤交换机连接，改变这种连接所需的只是中央配线区的光纤跳线的变更。铜缆部分也同样如此，虽然有些数据中心把铜连接按功能，或基于铜长度和通道要求分为较小的分区。和光纤一样，任何铜端口可连接到中央配线区域或分区内任何其他铜端口。

　　布线标准的编写是为了支持2~3代有源电子设备。“any-to-all”配置确保了使用高性能的光纤和铜布线时信道的固定部分一旦运行即保持基本不变。结果，承包商将减少因为MAC工作到现场的次数，因为信道已经存在了。设备配置时间将更快，因为不需要设置新的布线信道。它们只是通过一根跳线连接即可。预定义的通道和空间将不会影响冷却气流或变得满溢，因为它们已为安装好的布线规划了适当的尺寸。请牢记，标准建议布线应适应其发展，不仅需要支持初期的连通性要求，还要考虑预计的未来连通性增长需要。

　　对于中央配线，交换机端口不会专用于可能不需要它们的机柜;因此，有源端口可得到充分利用，因为任何端口可连接到中央配线区的任何其他端口。由于在信道另一端的配线架上标上了位置(根据标准)，所以也增强了管理和文件编制。在机柜中的接插线和跳线变得更整洁，外观更漂亮，所以更易于管理。相比之下，对于点对点布线，贴标签仅限于贴在电缆组件两端。

　　通过高性能的铜和光纤结构化布线基础架构，布线的更新循环降至最小，因为相同的布线信道可以支持几代电子设备。由于所有交换机端口都可利用起来，所需的交换机和电源的数量就减少了。所有这些都对数据中心的绿色节能有帮助。

　　为了进一步解释“any-to-all”情况对电源和交换机端口的影响，与第1节中的点对点、ToR情况进行对比，那时专用于单一机柜(ToR)的48个端口现在可根据要求通过中央配线区分到任意几个机柜中。如果用户需要独立的的LAN网段，可使用VLAN或地址分段来屏蔽，使其他网段看不见这独立的网段。

　　如使用冗余交换机，其数量将翻倍入表1所示。

　　表1

　　2 其他电源要求

　　机柜中设备服务真正的限制是电源。目前在美国，一个机柜平均供电约6kW，其趋势正向18~20kW容量的机柜靠拢。随着交换端口达到充分利用，机柜的供电可能无法处理一台新服务器的负载和额外的交换机。这可能意味着机柜需要新的电源。所需电源的整体情况应在采用前进行检查。可能无法从一个设施的立场来为两台设备提供足够的额外电源(冗余配置中为4个电源)。据Uptime Institute称，他们的一位客户证明了对新的刀片服务器的2200万美元的投资，在进行了他们需要运行的5400万美元的必要电源和冷却要求升级后，变成了7600万美元。

　　在德州仪器公司的Bob Mammano写的《提高电源效率，全球前景》中，“如今全球有100多亿个电子设备电源在使用，仅在美国就有31亿个以上。”这些电源的平均效率只提高10%，就可每年减少电源流失300亿千瓦小时，每年节约30亿美元，相当于建造4~6家新的发电厂。像在ToR配置中，有大量的交换机和服务器，所以需要数量更大的电源，这将使升级到更有效的电源变得更为困难，因为数量庞大的电源增加了更换成本。在一个any-to-all方案中(中央交换、中央配线)，所需的电源数量较少，因此升级的成本也更低。

　　虚拟化正在许多数据中心实施，以减少服务器电源的数量，和增加设备的运行效率(处理时的千瓦/字节或每嵌入瓦特IT-PEW的IT生产率)。虚拟化还减少了服务器数量和支持它们所需的“楼层面积”。这还降低了冷却房间所需的电力负荷。在ToR配置中，增加电源的数量就抵消了虚拟化的节省效果。而且，随着服务器的退役，所需的交换机端口将减少，这就增加了超额配置的端口数量。在any-to-all方案中，可能存在未用的光纤或铜缆，但是这些是无源的，不需要电源，没有重复发生的维护/保修费用，并可在未来被其他设备所用。

　　电源的效率只是电源功率的一个因素。为了有效地检查所有的交换机与服务器的连接，处理负荷的百分比、不同负荷下的电源效率、整体通信所需的冷却以及所需的电压，也必须在整个数据中心的电源和效率中作为因素考虑。根据Uptime Institute报告，今后3年中为服务器提供电源和冷却所需的花费将等于服务器硬件价格的1.5倍。持续到2012年的未来计划显示这种增加即使在最好的情况下也将达到将近3倍，最差的情况为22倍4。

　　每个端口、网络、存储、管理等对于一台服务器的整体电源要求有帮助。根据2006年12月20日签署的根据公共法109-431进行的美国政府数据中心能力研究，大约50%的数据中心的耗电是为电力和冷却，29%为服务器消耗，只有5%用于网络设备。其余部分分为存储(非常多变的因数)、照明和其它系统。从网络的立场来看，不同基础架构之间(如SFP+、10GBase-T和光纤)的端口消耗或电力消耗有很大差异。制造商汇报的许多电力统计没有显示整个交换机消耗，而只是汇报基于单个端口的消耗的用电，不包含交换机的其余部分以及信道另一头服务器网卡所需的较高的电力，使某个特定的基础架构听起来很吸引人。例如，一个交换机可能耗电只有不到1W，但是服务器网卡需要的可能是15W ~24W。

　　Tolly Group实验室的Kevin Tolly说，“计划进行电力研究并在其RFP文件中包含电力效率的公司在响应文档中分析苹果与桔子的对比时可能遇到困难。这是因为数字可以通过不同的方式来汇报。缺少一个标准的测试方法使我们有一个统一的RFP项目。”在Tolly Group测试时，交换机的功能性可能由于某些交换机将处理从ASIC芯片卸载到以更高功率运行的CPU上，而出现不同的功率负荷。边缘交换机(即ToR配置中所用的那些)在CPU中处理了更多的指令，造成了测试不当时无法看到功率峰值。统一RFP的目标是为了向最终用户提供一些测试方法，以审核和比较不同的基础架构和制造商。