Cisco Nexus 2000矩阵扩展器 更新日期:2013/12/3

Cisco Nexus 2000矩阵扩展器

产品概述

Cisco Nexus 2000系列矩阵扩展器是一种新型的数据中心产品，可以提供一个通用的服务器接入平台，可扩展至多种千兆以太网、万兆以太网、统一矩阵、机架和刀片式服务器环境。Cisco Nexus 2000系列矩阵扩展器采用了独特的设计，能够通过满足数据中心的业务和应用需求简化数据中心的架构和运营。借助与Cisco Nexus交换机的密切配合，Cisco Nexus 2000阵列扩展器为支持目前的千兆以太网环境提供了一种经济高效的方式，同时可以帮助客户无缝地升级到万兆以太网、虚拟机感知环境、思科^©数据中心以太网和统一I/O技术（如图1所示）。

图1  Cisco Nexus 2000系列矩阵扩展器可以将Cisco Nexus交换机的功能拓展到千兆以太网、万兆以太网和统一I/O环境

万兆以太网、数据中心以太网和以太网光纤通道（FCoE）

数据中心服务器的部署正在迅速地从一次一台服务器，发展到一次一个机架或者一次一个POD¹的模式。预先配置的服务器机架可以在到货之后的几小时之内就投入使用。Cisco Nexus 2000系列矩阵扩展器（FEX）采用了“机架滚动”（Rack -n- Roll）式部署方法，即在将网络接入层虚拟化的同时，通过提供下列优势降低总体拥有成本（TCO）：

基础设施灵活性和可扩展性

在数据中心机架和POD之间提供一种通用的、可扩展的和自适应的架构，支持多种不同的服务器选项和网络拓扑

为服务器从千兆向万兆以太网的升级提供了一种无缝、经济高效的转型方式―从机架到刀片式服务器，从物理设备到虚拟服务器

POD（交付点）是网络、计算、存储和应用组件的一个模块或者群组，可以将这些要素结合到一起，提供某种网络服务。POD是一种可重复的模式，而且它的组件可以最大限度地提高数据中心的模块性、可扩展性和可管理性。

投资保护

这款矩阵扩展器可以在不需要对服务器附加基础设施进行大规模改造的情况下增加系统容量；这意味着，数据中心可以逐步地为同一个基础设施添加第二层、第三层和第四到七层功能支持。

基于短距离铜缆的优化机架或POD级布线策略支持机架内部连接和基于铜缆、光纤的水平连接，而不会提高管理的复杂度。

简化运营

通过FEX的零接触安装和自动配置，简化服务器机架的启用和停用流程

优化的水平布线可以最大限度地避免配置时的业务中断

利用Cisco Nexus交换机提供一个统一的管理和策略执行中心

思科VN-Link功能

在接入层提供虚拟机感知能力

实现虚拟机在不同服务器之间的自由移动

Cisco Nexus 2148T阵列扩展器

Cisco Nexus 2148T阵列扩展器是Cisco Nexus 2000系列中的首款产品。Cisco Nexus 2148T在小巧的单机架单元（1RU）外型中，提供了48个千兆以太网服务器端口和4个万兆以太网上行链路端口。由于采用了特殊的架构设计，Cisco Nexus 2148T FEX可以同时提供架顶和行尾配置的优势，其中包括：前后贯通的冷却方式可以兼容数据中心的通风区域和非通风区域的设计；所有交换机端口都位于设备背部靠近服务器端口的位置；所有可由用户操作的组件都可以从前面板进行操作(如图2所示)。

图2  Cisco Nexus 2148T阵列扩展器在小巧的1RU机箱中提供了48个千兆以太网服务器端口

Cisco Nexus 2148T 能够在万兆以太网上行链路的基础上，将所有流量转发到其所属的Cisco Nexus 5000系列交换机。根据服务器端口和所用上行链路的数量，Cisco Nexus 2148T FEX可以支持从1:1到4.8:1的过载开通率。通过将所有流量转发到上级交换机，可以根据Cisco Nexus 5000系列交换机上设立的策略，借助统一的管理节点对所有流量进行整型。

Cisco Nexus 2148T的设计与Cisco Nexus 5000系列交换机一致：前后贯通的冷却方式，冗余电源，可以热插拔的风扇架，交换机端口位于设备背部靠近所支持服务器的位置，以及小巧的1RU外型。Cisco Nexus 2148T FEX提供了48个千兆以太网端口，可以通过RJ-45连接器支持1G-BASE-T。它还能利用短距离光纤或者低成本、低延时的Twinax（CX1直接附加）电缆，通过SFP+端口提供4个万兆以太网上行链路。

Cisco Nexus 2000系列矩阵扩展器支持一种极为简便的交换和布线策略，因而可以简化网络运营，为未来的网络技术做好准备，同时支持一种基于单机架或者多机架POD的架构：

短距离的机架间铜缆可以将服务器连接到架顶Cisco Nexus 2000系列阵列扩展器。这种模式允许服务器供应商预先配置服务器机架和POD，以使得这些产品可以在抵达现场之后立即投入使用。

较长的水平光纤连接或者较短的万兆以太网SFP+ Twinax电缆连接（CX1直接附加）可以将每个机架中的Cisco Nexus 2000系列阵列扩展器连接到位于行尾或者中间的接入层Cisco Nexus 5000系列交换机。通过选择光纤作为首选的互联机制，可以为数据中心提供最高的灵活性和适应未来发展的能力：光纤可以承载千兆和万兆以太网，以及自带光纤通道，从而让数据中心能够灵活地采用任何需要连接多条光纤的机架。由于光纤可以支持将来的以太网标准，包括40Gbps和100Gbps以太网，所以它可以在未来保护客户的投资。

图3所示为一组配有Cisco Nexus 2000系列阵列扩展器的机架的物理结构。其中，每个机架安装了两台Cisco Nexus 2000系列阵列扩展器，以支持冗余，并且每台Cisco Nexus 2000系列阵列扩展器会通过一到四个通道，连接到其所属的Cisco Nexus 5000系列交换机。

图3 本物理架构将Cisco Nexus 2000系列阵列扩展器置于每个机架的顶部，由Cisco Nexus 5000系列交换机提供接入层交换

 这种产品组合的逻辑结构如图4所示。其中，一对Cisco Nexus 5000系列交换机和Cisco Nexus 2000系列阵列扩展器充当“远程I/O模块”透明地集成到交换机管理模式之中。对于典型的三层式数据中心交换结构，不需要为此进行任何改动。

远程I/O模块设计让上级Cisco Nexus 5000系列交换机可以向Cisco Nexus 2000系列阵列扩展器下载软件镜像和配置―就像它是同一个机箱中的一块线路卡一样。因为交换机和阵列扩展器软件总是作为一个统一的整体加载到交换机上，所以不存在设备之间软件版本不一致的风险。

图4  逻辑架构显示为一对配有远程I/O模块的Cisco Nexus 5000系列交换机；不需要对三层式网络设计或者管理模型进行任何改动

Cisco Nexus 7000系列交换机                             

Cisco Nexus 5000系列交换机

Cisco Nexus 2000系列阵列扩展器                       

接入层的大规模扩展能力

今天的数据中心必须具有大规模的扩展能力，才能管理日益增多的服务器和满足每台服务器对于带宽的更高要求。Cisco Nexus 2000系列阵列扩展器可以提高接入层的扩展能力，从而在不增加网络中的管理节点的情况下，满足这两种需求。一个用Cisco Nexus 2148T阵列扩展器连接两台Cisco Nexus 5020交换机的部署最多可以支持2496台千兆以太网服务器。

特性和优势

Cisco Nexus 2148T提供了下列优势：

Cisco Nexus 2148T和Cisco Nexus 5000系列交换机的组合可以为千兆以太网和混合的千兆、万兆以太网服务器环境，提供一种极为经济高效的接入层策略。Cisco Nexus 2148T可以利用对超额使用的灵活控制，为支持千兆以太网环境提供高度的可扩展性。通过将接入层建立在Cisco Nexus 5000系列交换机的基础之上，有助于在未来保护现有的投资，更加方便地移植到低延时的万兆以太网，以及一个能够在统一的接入层连接上支持局域网、存域网和高性能计算（HPC）网络的统一网络矩阵。将Cisco Nexus 5000系列交换机作为标准可以让数据中心在整个接入层中支持相同的交换机特性和使用通用的管理中心。

Cisco Nexus 2148T矩阵扩展器的设计适于和其他服务器共同部署，它的物理设计特性包括：前后贯通的冷却方式，位于设备背部靠近服务器端口的网络端口；所有可由用户操作的组件都可以从前面板进行操作。Cisco Nexus 2148T适用于不间断运营，配有冗余的、可以热插拔的电源和风扇模块。小巧的1RU外型使用了最低限度的空间和功率，因而非常易于集成到机架设计之中。机箱前方和背部的定位指示灯有助于在维修设备时减少错误。

Cisco Nexus 2148T可以充当上级Cisco Nexus 5000系列交换机的远程I/O模块。所有设备配置都在Cisco Nexus 5000系列交换机上进行管理，而配置信息则通过带内通信下载到Cisco Nexus 2148T。因为Cisco Nexus 2148T阵列扩展器的软件是随Cisco Nexus 5000系列交换机的软件一同开发和交付的，因而不存在软件维护和兼容性问题。阵列扩展器会像模块化机箱中的线路卡从Supervisor下载代码一样，从Cisco Nexus 5000系列下载软件镜像。

与在机架顶部使用单独的交换机相比，管理节点的个数将会大幅度减少。传统的十机架设计会在每个机架顶部使用单独的、冗余的千兆以太网交换机对，总共有20个管理节点。在使用Cisco Nexus 2148T之后，同一架构只需要两个管理节点：将管理的复杂度降低了10倍。Cisco Nexus 2148T由上级Cisco Nexus 5000系列交换机利用思科数据中心网络管理器（DCNM）和标准的SNMP、XML接口进行管理。

可以方便地在大量服务器上确保交换机特性的一致性。Cisco Nexus 2148T允许在最多2496台服务器上支持单个交换机和一组交换机特性（以Cisco Nexus 5020作为上级交换机）。而且，阵列扩展器和上级交换机之间不一定需要采用生成树协议，因而可以建立起大规模的、多路径的、无环路的拓扑结构。通过在一个管理实体下支持一个庞大的服务器域，有助于更加有效地执行策略。

Cisco Nexus 2148T可以结合架顶部署和行尾、行中部署这两种模式的优势。通过将FEX放置在机架顶部，有助于在机架到服务器之间使用短距离电缆，降低电缆成本、复杂度和出错机率。它的低成本使其可以被安装到每个机架之中。唯一必需的机架间布线是从FEX到上级交换机的上行链接。如果将Cisco Nexus 5000系列交换机置于一行机架的末端或者中部，则可以有效地利用强大的交换资源。而通过将Cisco Nexus 5000系列交换机置于行尾，则可以把它们的低延时线速交换机端口直接连接到需要完整的万兆以太网带宽的服务器。

矩阵扩展器的架构可以在服务器接入层提供最优化的布线连接。利用Cisco Nexus 2148T，机架内电缆可以采用Cat5e、Cat6或者Cat6A，以连接千兆以太网服务器。机架间布线可以通过增强小型可插拔（SFP+）Twinax电缆（如果到Cisco Nexus 5000系列交换机的距离小于7米）。对于长距离连接，可以使用基于OM2或者OM3电缆的SFP+短距（SR）光纤。

目前，数据中心服务器采用单宿主或者双宿主方式连接到网络。但是，网络设计几乎总是需要采用一定的冗余部署。通过Cisco Nexus 5000系列所支持的虚拟端口通道（vPC）特性，服务器可以成对连接到一对FEX，而且每个FEX可以连接到一对Cisco Nexus 5000系列交换机，从而为客户提供了冗余的服务器和FEX连接。网络接口卡（NIC）组合可以提供主用－备用式服务器连接，而不需要使用Cisco Nexus 5000系列交换机上的vPC特性。通过Cisco Nexus 2148T的静态带宽保障模式，可以在12个端口上确保万兆的带宽；或者通过端口通道模式，所有流量都会被散列到上行链路端口。