数据中心网络规划与布线方式浅谈

杨 凌（中国中元国际工程公司，北京 100089）

1 规划目标

在信息化程度高的企业里，企业架构有两条主线：业务架构和IT架构。网络是企业IT架构的主要基础。网络的建设对业务和应用的变化和发展起到限制的作用，因此设立一个可以满足业务和应用在一段时间内可能发生变化的网络架构是至关重要的。当业务和应用发展时，需要大量改动的网络架构不是一个优秀的网络基础架构。

网络作为业务发展的IT基础设施，要满足集团化发展对网络的扩展和安全的要求，同时贯彻网络服务于企业架构的宗旨。

以模块化方式进行建设与启用是数据中心的一个特色，可以节省初期建设成本和运行成本，尤其在机房启用初期更为明显。对于网络系统的规划与建设而言也应该遵循“模块化建设与启用”这一大前提，使得整个网络数据中心的网络传输平台既是一个统一的整体，同时又满足每个独立的机房模块的网络系统需求、并可以自成体系。

具体来讲，网络规划重点考虑要素如下：

1) 建立应用架构的动态适应性网络基础架构，使得应用的发展不会导致网络系统的二次建设与规划；

2) 随着机房模块的启用，网络系统可以模块化菜单式扩充，同时不应由于新模块网络扩充对在线系统造成影响，也就是要做到“即插即用”。

3) 网络系统的结构有利于综合布线的一次性规划与建设，使得综合布线系统的设计简单而实用，特别是有利于系统的长期维护；

4) 充分考虑未来新技术的发展，合理规划网络系统物理结构，尤其是网络设备在机房中的合理摆放，使得整个网络系统的建设不会受限于综合布线系统的基础结构。也就是说，不会由于综合布线的原因而导致网络系统扩容的困难。

5) 可以考虑建立专有的系统运行维护监控网络系统，实现数据传输平台带外管理。

6) 充分考虑网络系统对机房有效使用面积的占用，节省有限的机房面积资源，更多地考虑扩大服务器与存储元素在机房中所占据的面积，从而提高单位面积的数据处理能力。

2 数据中心网络平台

1) 数据中心网络模型

从网络技术发展与现代先进的数据中心设计理念出发，各种类型通信平台包括存储网、数据网络等的统一将是数据中心机房建设的一个发展方向。同时随着企业业务发展的需要，对传输平台高带宽的要求也越来越高。其逻辑结构模型见图1。

图1 网络逻辑结构模型

2) 网络外部接入资源

需要依据实际接入类型的不同进行分区设计，同时在这个层面必须通过网络控制资源（如果防火墙、链路控制器等）对接入对象加以控制，确保接入方符合整个IDC的接入规范和安全规范等要求。

3) 核心交换区

核心交换区一般不对进出IDC的数据做任何控制，其仅仅提供高带宽数据交换。最好采用四台大容量高性能交换机作为核心设备，这样可以将前端接入与后端接入做比较好的隔离，利于系统的扩充，而增加系统的稳定性。

4) 网络功能控制资源

该层次主要负责网络机房模块内接入层交换机的汇聚，同时提供控制功能，例如负载均衡、安全控制等。

5) 网络服务接入资源

该层面主要提供服务器接入，随着技术的发展，存储等设备也将在这个层面接入（例如可以采用FCoE技术接入存储设备）。

整个数据中心的网络平台可以分为两个独立网络系统：业务数据传输网络平台和运营管理网络平台。业务数据传输平台主要承载公司各类业务数据；运营管理网络平台主要承载整个数据中心内网络设备与服务器等设备的带外管理业务。两个平台共享一套综合布线系统。

6） 整个数据中心传输平台和运维网络平台需要分三个层次规划与建设：

a) 核心层

核心层主要用于数据中心大容量数据传输，几乎不需要任何的安全控制，但是要有足够的带宽确保整个数据中心的数据交换，要有足够的端口确保各机房模块汇聚层交换机的接入。

b) 汇聚层

汇聚层起承上启下的作用，位于每个机房模块，汇聚来自每个机房模块的交换机，同时作为本机房模块的核心交换机还需要提供安全控制与资源调配的作用，例如负载均衡等功能。建议汇聚层与核心层之间采用路由方式连接，可以确保各机房模块内网络系统的独立性，同时也利于系统的扩充。

c) 接入层

接入层用于接入数据中心的服务器，可以采用光纤接入，也可以采用双绞线接入。

3 数据中心布线方式

1) 通常来说，数据中心网络系统设计可以分为两种方法：

（1）ToR(Top of Rack)方式，即将网络系统中接入层交换机置于服务器机柜的上端；

（2）EoR(End of Row)方式，即将网络系统中接入层交换机置于每列机柜的首个机柜中，也就是传统的列头柜方式。

2) 以上两种方式各有优劣，见表1。

表1 ToR方式和EoR方式的比较

图2 全光纤系统示意图

为了节省机房空间，增加有效的机房单位面积数据处理能力，建议在综合布线方案中不采用列头柜方式，而应采用ToR方式。如图2所示，将接入层交换机直接置于服务器机柜上端，这样建立“全光纤”连接网络平台。

（1） 减少列头柜数量可以增加有效的服务器安装空间，每个机房模块可以增加机柜的空间。

（2） “全光纤”综合布线系统可以使得网络系统的建设不受综合布线系统的限制，尤其是对带宽的限制，使得系统带宽的升级仅仅只依赖于网络设备本身，而与综合布线系统无关。

（3） “全光纤”指的是主干，机房模块内可以存在普通网线连接，全光纤是大型数据中心布线的趋势，可以作为大型网络布线设计的依据。全光纤系统示意图见图2。

4 结束语

建设安全可靠的数据中心，实现以数据大集中为目的的IT基础设施的整合是每个企业的必由之路。本文结合未来网络技术发展的方向对数据中心网络信息平台做出前瞻性构想，但并非详细的网络设计，希望通过本文，能够为未来网络系统的设计提供建设性的建议。

[1] 美国国家标准学会，美国通信工业协会.数据中心用远程通信基础设施标准ANSI/TIA-942-2005[S].2005.

[2] 易建勋.计算机网络设计[M].北京：人民邮电出版社，2007.

[3] 莫卫东，杨任农等.计算机网络技术及应用[M]. 北京：机械工业出版社,2009.