电缆布线的最佳创新方法

概要

●数据中心整合可以通过提供在同样的物理空间内投入更多计算资源的机会来降低成本。

●节能的Sun服务器提供更高的计算密度，对整合来说非常理想。

●更高的计算密度导致电缆量增多、电缆管理费用增长以及电力和冷却成本的增加。

●当新的数据中心首次推出, Sun利用创新的布线方法使电缆拓扑简化、成本削减、并增强了灵活性和适应性。

●电缆布线的模块化方法可以节省原料、减少电力和冷却的需求、并促进数据中心设备的灵活性。

●以下的Sun和美国康普公司的最佳方法可以更好地定位数据中心将来的技术。

现在的机构都在整合数据中心以减少费用、增加效率并提高竞争力。Sun提供的节能服务器，以最小的空间达到最高的性能，使其达到理想化的整合。当整合带来许多好处的同时, 它也使更多服务器挤进更小的空间, 从而使许多IT机构面临被线缆布线淹没的威胁。通过在自身的数据中心设计创新的布线解决方案，Sun与企业应用结构化电缆布线系统的全球领导者美国康普公司合作，开发了一套可以用来解决许多公司所面临的布线噩梦的最佳方法。

数据中心面临的挑战

通过运行数据中心在降低成本包括减少电力消耗和冷却成本、缓解系统管理以及回收数据中心空间的同时，今天的IT主管也面临着提高计算能力和提供更多服务的压力。Sun服务器将处理能力集中在一个更小的覆盖区, 使企业通过在一个单机架上安置更多服务器来节省数据中心的空间。消耗更少的能量并产生更少的热量的设计使这些节能服务器可以在相同的空间提供更大的计算密度，从而有助于降低运行成本并且创造一个更加节省能源的数据中心。

当数据中心管理员在节省运行成本和数据中心空间、将额外的服务器放进同一个覆盖区的时候，同时也会使连接网络、存贮和系统管理以及网络管理的数量增加。结果是导致更加密集的布线, 这给IT人员带来了严重的问题。在许多数据中心，布线可能变得密集并阻拦空气流动, 进而造成大量的储运损耗、更高的冷却成本、和增加充分冷却所需的电力需求。除了在冷却上的负面作用之外, 数据和电线必须坚守分离和间距规则，以保证干扰和其它因素不影响企业中的信息流。

集中化自身的问题

传统数据中心的设计运用一个带有网联和系统管理连接的集中化模式，在从一个中间配线架(IDF) 到服务器的星形拓扑结构上运行。每个IDF 必须包含足够多的网络端口以容纳服务器。以今天更高的计算密度，端接网络端口来处理在一个机架上的服务器连接的数量是非常昂贵的。此外, 端接配线架上的大量的布线会给将来增加端口带来数字排序问题。

刀片服务器也具有同样的问题。当限制有些布线时，刀片服务器与InfiniBand、串行连接SCSI存储、10Gb以太网（GbE）、以及其它铜缆和光纤网络的连接，可能产生与一个或者两个机架单位(RU) 服务器一样多的电缆连接。

许多系统要求管理端口譬如控制台、带外端口、甚至互联网协议键盘、视频和切换器(KVM) 的连接，这就给每台服务器增加了更多的布线。在某些条件下, 这些管理端口连接可能包含百分之五十的数据中心电缆。在一个集中化的模式下，距离是一个因素。当从IDF增加新设备时，就需要更长的电缆，这妨碍了某些技术的应用并且限制扩展。这些更长的电缆更加昂贵, 并且需要额外的人力来管理电缆，加上庞大的电缆束工作产生的潜在的储运损耗，这些都使实施和运行成本增加了。图表1显示了当服务器减小时电缆密度是如何增加的。

图表1：每个机架上的布线密度
 

服务器的大小

每个机架上的服务器数量

电缆数量

集中化模式对数据中心的设计参数也有影响。 使用管道布线的传统的活动地板数据中心在地板下的空间有限，限制了可以容纳的布线和服务器的数量。因而, 活动地板数据中心无法扩展来处理由更高计算密度可能带来的更大数量的系统。

传统方法行不通

根据方法的不同，布线设计方法可能在数据中心内部制造出各种各样的问题。简单地通过端接在集中化IDF 和服务器机架之间增加的布线数量来容纳增加的电缆密度，在限制灵活性和扩展性的同时也极大地增加了最初以及将来的成本。

此外, 不考虑标准而将不同供应商的布线部件连接起来，给确定性能问题或者升级到更新、更高速的技术带来了困难。临时的布线方法，加上地板下或天花板内密集的线缆束的影响，会严重影响工作效率并且限制数据中心的敏捷性。

应用标准

基于标准的布线使灵活性达到最大化，允许设备移动和其它的数据中心变动，并使用户可以和多个供应商的设备连接。通过使用基于标准的布线, IT机构可以在相同的网络上安装语音、数据和楼宇自动化系统。通过在数据中心的一个指定区域内安装充足的布线和插座可以达到进一步的灵活性，从而增加网络设备的选择性。

布线新方法

结构化布线运用标准来创造一个可以支持主要专利和非专利标准和协议的布线系统。通过支持语音、图像或数据应用, IT机构可以创造易于扩展或更新的结构化的模块化网络。

美国康普公司的结构化布线提供冗余并且允许数据中心的设备移动和其他改变。快速发展的公司可以运用结构化布线原理来促使平稳可控的扩展并且减少由于增加新设备和电缆运行带来的成本。结构化布线的规范限定了电磁干扰（EMI）的接近度；确定了布线的UTP 、STP和光纤这三种媒介；详细描述了各种媒介可接受的接线距离；并且说明了水平布线的分层星形拓扑结构的运用。

利用分布式的基础设施

最近Sun建立了几个新的节能数据中心，目的是有效地减少电力和冷却成本。通过反复试验, 工作小组设计了一个通过创建服务于一个组或 “集群”的IDF来使通信设备局域化的新方法，以解决由更新、更高密度设备造成的问题。

一个集群是一个独立的设备齐全的使电力、冷却和布线效率优化的机架组合或平台，能促使数据中心快速和简单的复制。在利用模块化网联解决方案时在数据处理中心的集群里分配IDF，可以提供可快速配置的高密度连接，从而使布线基础设施在更多设备或者集群需要增加时进行升级。

在这个数据中心模式中，每个集群都像一个端口倍增器一样运行。每个带有两个交换机和大约20个机架的集群包含电缆配线的一个最佳端口数量。每个集群由10 个GbE 光纤链路接到IDF。通过对连接到集群里的IDF的网联设备局域化，可能将需要的结构化布线削减50%。

例如，一个布满高密度设备的机架，如1-RU Sun FireTM T1000服务器需要160多个数据接口。因为这些连接的运行不再需要从服务器回到一个集中的IDF，所以需要的布线数量就更少。

集群配置可以解决集中化数据中心模式造成的问题。通过支持分布式的交换, 使用集群可以使布线和原材料的成本缩减一半，并且减少生产、运输和安装电缆对能源和环境造成的影响。此外, 分布式的集群可以在数据中心内部提供更强的灵活性和适应性，并且使布线对冷通道的负面影响减到最小。

IT基础设施布线设计的最佳方法

没有两个数据中心使用相同种类或者相当数量的计算资源, 或者甚至以相同的方法构建。但是, 在设计自己的数据中心时，许多IT配置可以参考Sun的经验优势。根据这些经验, Sun和美国康普公司的工程师总结了以下最佳方法：

利用基于铜和光纤的性能的10Gb以太网技术。当这项技术可能导致另外的前期费用时, 实施两个媒介的方法可以使可扩展性和未来的增长最大化。 尽可能保持最短的电缆长度可以将额外的铜和光纤的成本减到最小。

穿过交换器和设备之间最短的距离布线。布线越短，消耗的资源和发生的成本就越少。较短的电缆还可以使采用例如在铜缆传输10 GbE这样的技术更加容易实现。

电缆和交换机不能安置在集中化网络机架上，而是应该被转移到集群IDF，这样能使灵活性达到最优化并且减少必需的布线数量。每个集群应该被认为是数据中心内部的另外一个空间，这个空间具有独立齐全的基础设施和返回到核心的高速上行链路。

配线架应该只安装一半的容量，或者额外的U位置应该预留在集群机架终端位置和IDF的范围内，以支持今后增长和不断变动的标准。这样做系统不需要停机或者电缆不需要改线就可以维护序列命令。

将管理系统比如控制台服务器、带外交换机、或与集群IDF连接的互联网协议KVM 连同接入层交换机一起分布，可以减少50%的布线数量。

在数据中心布线时推荐采用标准的、行业认可的电缆。使用非标准电缆也许看起来是削减成本一个好方法，但是却可能导致性能问题和储运损耗，从长远来看花费更高。

标准的、可升级的布线可以扩展集群的灵活性。布线位置应该独立于机架位置并且能够被串起在设备之上或之下。

为了保证数据中心内部最大的灵活性，设备机架配置应该模块化，机架上应该没有端接。

最佳方法支持未来发展趋势

通过采用模块化、可改变的适应性设计，IT机构可以为新技术做好准备并且在新技术可用时更方便地将其整合。在保证一个灵活的数据中心设计和最佳的方法的时候，数据中心的设计师也许希望紧记一些新的发展趋势以备将来采用。

InfiniBand 是高带宽、交换网络拓扑结构。通过点对点、双向串行链路提供额外的带宽，InfiniBand 可以被用作目前有限的PCI 共享总线互联的替代。当这些电缆能够提供更高的带宽并减少传输延迟时间时, 他们也面临着在大小、弯曲半径和距离限制等方面的布线挑战

被宣布作为下一代以太网的标准，100Gb以太网被预计将在不远的将来出现。IEEE 802.3 高速研究小组（HSSG）投票决定开发100 Gb以太网标准，因为它能够提供10Gb以太网十倍的速度。

目前，作为一项在考虑中的标准, 40 Gb以太网的性能是10 Gb以太网的四倍，但是比100 Gb以太网的成本低廉。在标准确定之前，谨慎的建筑师应该选用在标准确定时两种速度都能运行的设备。