Với những ưu điểm: độ trễ thấp, độ sẵn sàng cao, chi phí thấp và hỗ trợ nhu cầu mở rộng cơ sở hạ tầng, Ethernet fabric và kiến trúc VToR là những giải pháp thông minh giúp nâng cao hiệu quả tổ chức TTDL.
Một trung tâm dữ liệu (TTDL) được tổ chức tốt phải có độ sẵn sàng cao nhằm thỏa mãn những yêu cầu lưu trữ linh hoạt, các ứng dụng mới, đồng thời đáp ứng nhu cầu chuyển đổi của doanh nghiệp và khách hàng của họ. Hiệu suất sử dụng không gian, độ trễ thấp và quản lý năng lượng hiệu quả là những yếu tố đảm bảo một TTDL được tổ chức tốt. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đề cập về khái niệm Ethernet fabric và vai trò của kiến trúc VToR (Virtual Top-of-Rack) trong việc nâng cao hiệu quả tổ chức TTDL.
Fabric Ethernet
Mạng Ethernet thông thường bao gồm một hệ thống phân cấp nhiều tầng, thường bị quá tải băng thông tại mỗi tầng. Mô hình này thường được dùng để thiết kế mạng Fast Ethernet, client-server tốc độ 1 Gbps, nơi thường sử dụng thiết bị switch Ethernet tốc độ 10 Gbps.
Phương thức truyền dữ liệu trong kiến trúc mạng ba tầng truyền thống làm tăng độ trễ kết nối từ server đến server, cản trở sự di chuyển của các máy ảo trong mạng và đòi hỏi việc quản lý hệ thống mạng phức tạp hơn. Trong khi đó, Ethernet fabric tạo nên một tài nguyên mạng linh động, dễ dàng đáp ứng nhu cầu di chuyển của các máy ảo và lượng băng thông lớn trong môi trường TTDL ảo hóa.
Thuật ngữ “Ethernet fabric” đề cập đến sự phát triển của mạng Ethernet từ mô hình mạng ba tầng truyền thống đến kiến trúc mạng mesh ngang hàng layer 2. Với mô hình ba tầng truyền thống trong trung tâm dữ liệu (TTDL) không sử dụng công nghệ ảo hóa, hầu hết các luồng dữ liệu được truyền từ “trên xuống dưới”–nghĩa là từ server đến người dùng, hoặc từ server đến storage bằng cách sử dụng các router. Trong môi trường TTDL ảo hóa mật độ cao, các luồng dữ liệu rất lớn được truyền ngang hàng từ “bên này sang bên kia”–truyền từ server đến server thông qua đường trục rút ngắn.
Ethernet fabric có giá thành thấp, tốc độ cao, độ trễ thấp, ít thất thoát dữ liệu hơn và hỗ trợ khả năng mở rộng cơ sở hạ tầng mạng. Ethernet fabric có thể cung cấp một kết nối 1 Gbps hoặc 10 Gbps, cho phép các server có thể tính toán và lưu trữ dữ liệu nhằm tối đa hóa năng lực tích hợp với chi phí hiệu quả nhất.
Ethernet fabric là một thiết kế mạng thông minh cho phép các thiết bị router hoặc switch layer 3 có thể giao tiếp với nhau nhằm xác định đường đi ngắn nhất trong hệ thống mạng; chúng còn có khả năng mở rộng khi cần tăng số lượng server. Ứng dụng này cung cấp độ tin cậy tuyệt đối và băng thông sẵn sàng để người dùng có thể sử dụng bất cứ thời điểm nào.
Kiến trúc Virtual Top of Rack
Virtual Top of Rack (VToR) là một kiến trúc TTDL được thiết kế nhằm cung cấp kiến trúc Ethernet fabric ngang hàng, với độ trễ thấp, chi phí thấp và ít tiêu hao điện năng.
Chi phí thấp, tiết kiệm điện năng
Trong kiến trúc này, các switch ToR (Top of Rack) truyền thống tại mỗi tủ rack được thay thế bằng một patch panel (phiến đấu nối) và kết nối thẳng đến core router. Thiết kế này tiết kiệm chi phí cho hệ thống làm mát, giảm tiêu hao điện năng và chi phí mua sắm thiết bị switch tại mỗi tủ rack so với kiến trúc ToR thông thường.
Độ sẵn sàng cao
Bên cạnh đó, việc loại bỏ những thiết bị switch tại mỗi tủ rack cũng giúp loại bỏ các lỗi tiềm tàng do những switch này gây ra (như quá tải nguồn điện, lỗi phần cứng), giúp tăng cường độ sẵn sàng cho TTDL và đơn giản hóa kiến trúc kết nối ngang hàng.
Độ trễ thấp
Khả năng giảm độ trễ truyền dẫn dữ liệu cũng là một ưu thế lớn của kiến trúc VToR. Thông thường trước khi dữ liệu được truyền đi, các thiết bị định tuyến sẽ kiểm tra và xác định đường đi cho gói tin. Quá trình này chính là nguyên nhân làm tăng độ trễ đường truyền. Kiến trúc VToR thực hiện việc chuyển mạch và định tuyến trong cùng một chassis tại tầng core, giúp loại bỏ quá trình tính toán và định tuyến đường đi giữa hai thiết bị định tuyến, đồng thời loại bỏ khoảng cách giữa các switch và nhờ đó, giảm thiểu tối đa độ trễ đường truyền.
Công nghệ đa kết nối
Nhiều giải pháp VToR trên thị trường hiện nay thường hướng đến việc dùng cáp đồng thay vì cáp quang. Thực tế, công nghệ cáp quang hỗ trợ tối ưu cho những ứng dụng yêu cầu tốc độ cực cao và độ trễ tối thiểu trên một khoảng cách đáng kể. Nhưng trong TTDL, cáp đồng vẫn được sử dụng phổ biến để kết nối các switch, công nghệ cáp đồng MRJ21 XG cung cấp tốc độ lên đến 10 Gbps cùng với mật độ kết nối cao giữa các tủ rack chứa server và tủ rack chứa thiết
bị mạng.
Cáp trục MRJ21 XG được bấm sẵn tại nhà máy giúp giảm 37% không gian trong tủ rack so với cáp đôi xoắn truyền thống. Cáp trục được gắn lên phiến MRJ21 XG trên mỗi tủ rack, cung cấp các cổng cắm giao diện RJ45, hỗ trợ sử dụng dễ dàng với các dây đấu nối Cat. 6A. Lợi ích của công nghệ MRJ21 XG còn được nhận thấy ở kết nối 10 Gbps với khoảng cách lên đến 30 m giữa tủ rack chứa server và tủ rack chứa core router/switch.
Việc triển khai MRJ21 1 Gbps dạng phiến trong mô hình VToR giúp tăng mật độ cổng trong một kết nối lên 24 cổng, gấp sáu lần đầu nối RJ45 thông thường. Mỗi router blade có thể chứa đến 8 phiến MRJ21 1 Gbps, tương đương 48 cổng trên một blade, nghĩa là sẽ có tối đa 1.536 cổng trên một router 32 slot. Sử dụng công nghệ MRJ21 1 Gbps cũng giúp giảm đáng kể lượng cáp ngang (một sợi cáp trục MRJ21 XG có thể sử dụng cho 24 kết nối RJ45), giúp tăng cường độ thông thoáng, giảm chi phí cho hệ thống làm mát trong tủ rack cũng như trong TTDL.
Kết luận
Với những ưu điểm: độ trễ thấp, độ sẵn sàng cao, chi phí thấp và hỗ trợ nhu cầu mở rộng cơ sở hạ tầng, Ethernet fabric và kiến trúc VToR là những giải pháp thông minh giúp nâng cao hiệu quả tổ chức TTDL. Đồng thời, việc triển khai công nghệ đa kết nối trong kiến trúc VToR sẽ giúp tăng mật độ cổng kết nối, giảm thiểu không gian sử dụng, tăng cường độ thông thoáng, giảm chi phí làm mát và nâng cao hiệu quả TTDL.
Lưu Lê Qui Nhơn
Theo TE Connectivity
