Topologie di virtualizzazione e cablaggio
I fornitori di switch Ethernet offrono una vasta gamma di informazioni sulla progettazione di reti per servizi virtualizzati. Indipendentemente dalla topologia scelta, tre caratteristiche relative all'infrastruttura di connettività saranno comuni:
• Il cablaggio verrà modificato.
• Il cablaggio durerà più a lungo di molte apparecchiature informatiche, di archiviazione e di connessione di rete.
• I guasti al cablaggio di rete dei data center possono influire anche sui servizi virtualizzati.
Poiché i servizi virtualizzati richiedono un ripensamento della connettività dei data center, è utile riconoscere le categorie di cavi create dalle topologie End-of-Row e Top-of-Rack.Attualmente, alcuni collegamenti dispositivo-switch potrebbero essere sufficienti con 1 Gigabit, ma i numerosi vantaggi delle velocità di trasmissione superiori rendono un investimento saggio quello di prepararsi al futuro. La buona notizia è che esistono molti modi per supportare il traffico a 10 Gigabit. La Tabella 2 mostra le soluzioni a 10 Gigabit più comuni.
• Twinax: Cavo schermato inizialmente utilizzato per lo storage InfiniBand, Twinax supporta velocità di trasmissione elevate su distanze moderate. I cavi Twinax diventano costosi in configurazioni più lunghe e sono meno flessibili dei cavi in rame a doppino intrecciato. Il cavo Twinax SFP+ termina con moduli SFP+ compatti anziché con i grandi connettori CX4.
• Cavo a doppino intrecciato non schermato di categoria 6: l'IEEE ha approvato lo standard 10GBASE-T nel 2006 per 10 Gigabit su cavo a doppino intrecciato, inclusi i collegamenti UTP Cat 6 più corti. Il 10GBASE-T estende la standardizzazione e la riduzione dei costi dell'UTP fino a 10 Gigabit. È retrocompatibile con Cat 5e/100 Mbps e supporta tutte le funzionalità Ethernet. I cavi patch Cat 6 per applicazioni in rack possono essere acquistati pre-terminati o terminati in loco. Il cavo Cat 6 montato su rack viene terminato in loco.
• Cavo a doppino intrecciato non schermato di categoria 6A: l'aggiornamento alla categoria 6 è stato ufficialmente riconosciuto nel 2008 nello standard TIA 568-B.2-10, che specificava le prestazioni del cavo fino a 500 MHz e definiva i requisiti per le prestazioni di diafonia esterna. I cavi di categoria 6A sono più spessi e più costosi dei cavi di categoria 6, ma supportano traffico a 10 Gigabit fino a 100 metri. Alcuni cavi di categoria 6A hanno una schermatura attorno a ciascuna coppia di fili per il controllo delle interferenze di diafonia esterna. I cavi patch di categoria 6A possono essere acquistati pre-terminati per la terminazione in loco. I cavi di categoria 6A per applicazioni rack-to-rack o data center vengono terminati in loco.
• Cavo a doppino intrecciato schermato di categoria 7: sebbene più correttamente denominato "Classe F" come specificato nella norma ISO/IEC 11801, il cavo STP di categoria 7 è precedente al Cat 6A ed è stato progettato specificamente per applicazioni ad alta velocità di trasmissione. Il Cat 7 riduce le interferenze di diafonia grazie alla schermatura metallica attorno a ciascuna coppia di fili e alla schermatura dell'intero cavo. Il cavo Cat 7 è la soluzione in rame a doppino intrecciato più costosa e richiede una fase di installazione aggiuntiva per la terminazione della schermatura. L'intrinseca immunità al rumore della schermatura Cat 7 offre prestazioni migliori rispetto all'UTP ed è teoricamente più a prova di futuro. I cavi Cat 7 non utilizzano connettori RJ-45 standard, pertanto devono essere terminati in loco.
• 10GBASE-SR: Questa è una comune opzione in fibra per i data center quando abbinata a ricetrasmettitori multimodali a 850 nm. Il 10GBASE-SR può essere implementato utilizzando moduli SFP+ per risparmiare spazio e alimentazione del connettore. La distanza massima per il 10GBASE-SR è determinata dalla fibra utilizzata. Le fibre OM1 e OM2 supportano 10 Gigabit fino a 80 metri. Il cavo OM3 più recente supporta 10 Gigabit fino a 300 metri.
• 10GBASE-LRM: LRM è stato progettato per il traffico a 10 Gigabit utilizzando laser a 1310 nm su fibra multimodale per lunghe distanze. Lo standard IEEE 802.3aq è stato approvato nel 2006. I cavi sono in fibra FDDI duplex con connettori SC o LC. I cavi patch possono essere acquistati con connettori già installati oppure i connettori possono essere giuntati in loco. Le fibre per installazioni a lunga distanza vengono giuntate con connettori in loco.
• 10GBASE-LR: LR è l'opzione più comune, che utilizza fibra monomodale. I cavi sono in fibra duplex con connettori SC o LC. Distanza e costo sono direttamente correlati, il che rende i moduli 10GBASE-LR molto costosi. Le numerose alternative più recenti rendono il 10GBASE-LR una scelta meno desiderabile per i data center virtualizzati, ma rimane un'opzione valida per le reti campus.
L'ascesa del 10GBASE-T:
Sebbene lo standard 10GBASE-T sia stato ratificato nel 2006, la sua adozione sul mercato è stata ritardata da problemi di densità, calore e consumo energetico che ne hanno rallentato l'implementazione in switch e schede di interfaccia di rete. Tuttavia, i recenti progressi nel campo dei semiconduttori hanno risolto questi problemi e la diffusione del 10GBASE-T sta accelerando rapidamente.
Broadcom, leader di mercato nei PHY, NIC e switch di rete in silicio, ha iniziato a fornire soluzioni 10GBASE-T alla fine del 2008. Oggi, praticamente tutti i fornitori di Ethernet offrono un prodotto compatibile con 10GBASE-T, tra cui Cisco® Systems, che ha annunciato il supporto per 10GBASE-T nel gennaio 2010. Si prevede che i produttori di server adotteranno presto interfacce 10GBASE-T per le schede madri.
Poiché 10GBASE-T funziona su cavi in rame CAT6/6A/7, può essere utilizzato in applicazioni in rack, rack-to-rack e tra data center. 10GBASE-T ha la caratteristica unica di funzionare bene sia nelle topologie Top-of-Rack (ToR) che End-of-Rack (EoR). Supporta la negoziazione automatica della velocità di trasmissione dati, consentendo una migrazione graduale verso velocità di 10 Gigabit. Sebbene il 10GBASE-T non abbia ancora sostituito l'1GBASE-T come standard per la connettività di rete dei data center, la sua economicità e flessibilità lo rendono un probabile successore.
Garanzia di successo: il modello di riferimento e la certificazione per il collaudo dei cavi.
Topologia ed economia sono i principali fattori determinanti della connettività, ma qualsiasi opzione richiede un'infrastruttura di cablaggio affidabile. Sebbene il cavo sia una tecnologia passiva e i fornitori offrano garanzie, è bene tenere presente che:
• Le garanzie scadono.
• La garanzia del produttore probabilmente non copre la manodopera per l'installazione.
• Qualsiasi guasto ai cavi potrebbe causare interruzioni del servizio.
• Riparare un problema è sempre più costoso che prevenirlo.
Per garantire la corretta erogazione dei servizi virtualizzati, l'infrastruttura di cablaggio deve essere sottoposta a test di certificazione. La certificazione è una rigorosa valutazione di connettori, installazione e cavi, eseguita prima che la rete venga messa in servizio. I risultati dei test di certificazione vengono confrontati con gli standard di settore, determinando un giudizio di "Superato" o "Non superato" per ciascun collegamento. Un collegamento che supera la certificazione soddisfa le specifiche di prestazione definite. I collegamenti che non superano la certificazione vengono riparati, in genere a spese del fornitore o dell'installatore di rete.
La certificazione si concentra tradizionalmente sul cablaggio strutturato, ma se viene utilizzata la topologia Top-of-Rack, può includere anche i cavi patch utilizzati per i cavi all'interno del rack.
Certificazione del rame
• Twinax: Non esiste uno standard di test per i cavi Twinax, quindi non possono essere formalmente certificati.
Gli utenti di rete non hanno altra scelta che affidarsi alla garanzia del produttore o considerare i cavi Twinax come usa e getta.
• Cavo a doppino intrecciato non schermato (UTP): la certificazione Cat 6/6AUTP viene eseguita in due fasi di test: canale e diafonia esterna (ATX). Tutti i cavi UTP, per applicazioni in rack, rack-to-rack e tra data center, devono essere sottoposti a test di canale. Questo test certifica tredici parametri definiti dagli standard TIA/EIA-568-B e ISO 11801.
I cavi UTP utilizzati per collegamenti rack-to-rack e tra data center devono essere sottoposti anche a test di diafonia esterna. Si tratta di un test a campione; gli standard ISO/IEC suggeriscono l'1% o il 5% dei collegamenti, a seconda di quale sia il valore maggiore. Il test di diafonia esterna garantisce che l'accoppiamento incrociato non influisca sulle prestazioni della rete. Il cablaggio Cat 6 esistente fino a 50 metri di lunghezza può essere ricertificato per 10GBASE-T utilizzando i criteri definiti nel bollettino TIA Telecommunications Systems Bulletin (TSB) 155.
• Cavo a doppino intrecciato schermato: la certificazione Cat 7 (chiamata anche Classe F) è un test di canale.
Lo standard ISO 11801 specifica i limiti dei parametri e la gamma di frequenza per questo test. Poiché il cavo Cat 7 non utilizza connettori RJ-45, il tester per cavi deve includere un adattatore compatibile con il connettore specifico di ciascun fornitore.
La configurazione per la certificazione dei collegamenti in rame è mostrata nella Figura 6. Un tester di certificazione e la sua unità remota sono collegati a entrambe le estremità del collegamento per eseguire tutti gli aspetti della certificazione.
È importante documentare i risultati del test di certificazione. Un report completo, accurato e di facile comprensione serve a dimostrare che l'infrastruttura soddisfa gli standard e le specifiche prescritti dalla direzione del data center.
Un report di test di certificazione Cat 6A, che mostra le prestazioni del collegamento per ciascun parametro di test, è mostrato sopra.
Certificazione della fibra.
La certificazione di base o di Livello 1 della fibra è un test di perdita/lunghezza eseguito con un sistema di test di perdita ottica (OLTS). L'OLTS misura la perdita nel collegamento in fibra e la confronta con una soglia di perdita basata sulla lunghezza e sulla larghezza di banda stabilita dallo standard di riferimento, come TIA-568-C.0, Cablaggio generico per telecomunicazioni per le sedi dei clienti. In base a queste misurazioni, l'OLTS visualizza un risultato di superamento o non superamento del collegamento. Questo test viene utilizzato sia per la fibra multimodale che per quella monomodale.
Un rapporto dettagliato dei risultati è essenziale per la certificazione della fibra, così come lo è per il rame. La Figura 9 mostra un esempio.
Se un collegamento in fibra ottica non supera il test di Livello 1, è necessario utilizzare un riflettometro ottico nel dominio del tempo (OTDR) per identificare le aree problematiche. Un OTDR è uno strumento di diagnostica e test a terminazione singola che esegue una valutazione dettagliata di ciascun componente di un collegamento in fibra ottica. Un OTDR emette impulsi di luce lungo la fibra e misura la luce riflessa. In base all'intensità relativa degli impulsi di ritorno, la perdita viene rappresentata graficamente in funzione della lunghezza della fibra. Ciò rivela la posizione dei connettori e dei guasti, misura le perdite e determina la lunghezza del collegamento.
L'OTDR è uno strumento potente per la certificazione della fibra prima dell'uso. Offre il vantaggio di misurare le perdite in corrispondenza di ciascun connettore e lungo ogni segmento di cavo. La Figura 10 mostra una traccia OTDR che valuta la fibra in esame.
Il risultato "Pass" indica che questo collegamento in fibra soddisfa gli standard specificati. Come accennato in precedenza, le tracce OTDR sono essenziali per documentare la qualità dell'installazione e per la risoluzione dei problemi della fibra in caso di mancata certificazione di perdita/lunghezza.
Conclusione:
Con l'avanzare della virtualizzazione, si generano cambiamenti fondamentali nelle reti dei data center, cambiamenti inevitabili e, in molti casi, auspicabili. Per garantire una larghezza di banda affidabile per le risorse virtualizzate e gli utenti finali, nei data center virtualizzati verrà impiegata la tecnologia Ethernet a 10 Gigabit. L'utilizzo di Ethernet a 10 Gigabit è importante perché permette di preparare la rete del data center per gli anni a venire, soddisfacendo al contempo l'esigenza immediata di compatibilità con server e servizi virtualizzati.
La tecnologia Ethernet a 10 Gigabit può essere implementata utilizzando diverse opzioni in rame e fibra ottica. Lo standard 10GBASE-T e il più recente 10GBASE-T basato su silicio aprono la strada a implementazioni Ethernet a 10 Gigabit economicamente vantaggiose in tutto il data center virtualizzato. Indipendentemente dalla tecnologia Layer 1 scelta, la transizione a Ethernet a 10 Gigabit richiede lungimiranza, pianificazione dettagliata e una metodologia per il test e la risoluzione dei problemi.
Fluke Networks certifica le installazioni di cablaggio in rame e fibra ottica a 10 GbE con la gamma di tecnologie di rete per data center leader del settore di Broadcom.
Biografie degli autori
- David Veneski è il Direttore della Business Unit Installazione Comunicazioni Dati presso Fluke Networks. Le sue responsabilità includono la gestione dei prodotti e il marketing per tutte le soluzioni di certificazione in rame e fibra per reti aziendali. In precedenza, è stato dirigente marketing presso Cisco Systems, Apple® Computer e Motorola®. David ha conseguito una laurea presso il Rensselaer Polytechnic Institute e un master presso l'Università del Connecticut.
- Abhijit Aswath è Senior Product Manager presso Broadcom Corporation. Le sue responsabilità includono la gestione dei prodotti e il marketing per tutti i software di controllo di rete ad alta velocità. Ha una vasta esperienza nei settori dello storage, dei server e dei semiconduttori. Abhijit ha conseguito una laurea in reti informatiche e un master in amministrazione aziendale presso la North Carolina State University.
Autori: David Veneski, direttore della business unit per l'installazione di sistemi di comunicazione dati presso Fluke Networks;
e Abhijit Aswath, senior product manager presso Broadcom Corporation.
