Phần 1: Giới thiệu
Trung tâm dữ liệu là nơi chứa đựng, tập hợp tất cả dữ liệu của một doanh nghiệp, một tổ chức, một ngành… nhằm hỗ trợ việc xử lý thông tin và ra các quyết định. Cơ sở dữ liệu đóng một vai trò quyết định đối với hoạt động kinh doanh của các tổ chức và Doanh Nghiệp,vì vậy mỗi Doanh Nghiệp phải bảo vệ nghiêm ngặt nguồn tài nguyên này. Do đó, Trung tâm dữ liệu chính là trái tim của hệ thống Công nghệ Thông tin.

Với tốc độ phát triển rất nhanh chóng, hệ thống Trung tâm dữ liệu ngày càng trở lên phức tạp, số lượng thiết bị và cáp kết nối lớn. Để khắc phục những khó khăn thách thức này, các hãng đưa ra các công nghệ tập trung hoá và ảo hoá. Ảo hóa Trung tâm dữ liệu là ảo hóa các thiết bị tính toán, hệ thống lưu trữ, hệ thống mạng, hoặc các ứng dụng và các thành phần kết nối. Việc thực hiện ảo hóa Trung tâm dữ liệu cho phép tăng cường hiệu quả sử dụng của các nguồn lực tại Trung tâm dữ liệu, giảm chi phí tiêu thụ điện năng. Hơn nữa, một trong những lợi ích quan trọng của việc ảo hóa là có thể tạo ra các cơ sở hạ tầng IT độc lập, riêng rẽ, an toàn dựa trên một cơ sở hạ tầng vật lý duy nhất.
 

Hình 1_Xu hướng ảo hoá Trung tâm dữ liệu.


Tổng quan về hệ thống chuyển mạch Trung tâm dữ liệu Cisco Nexus: Về mặt kiến trúc, Trung tâm dữ liệu bao gồm 2 lớp cơ bản: lớp cơ sở hạ tầng mạng ( Networked Infrastruture Layer ) và lớp tương tác dịch vụ ( Interactive Services Layer )

Hình2_Kiến trúc Trung Tâm Dữ Liệu


Trong đó, lớp cơ sở hạ tầng mạng có nhiệm vụ đáp ứng tất cả các yêu cầu về băng thông, độ trễ, và các yêu cầu về giao thức truyền thông từ người sử dụng đến máy chủ, giữa các máy chủ, và giữa hệ thống máy chủ với hệ thống lưu trữ. Ví dụ một hệ thống tính toán năng lực cao (High-Performance Computing Cluster) có thể yêu cầu sử dụng hệ thống Infiniband, hệ thống tính toán mạng lưới (Grid Computing) sẽ yêu cầu kết nối tốc độ10GE Ethernet, và hệ thống mạng lưu trữ sẽ yêu cầu các kết nối Fiber Channel, FICON, iSCSI, trong khi các ứng dụng sao lưu đồng bộ sẽ yêu cầu công nghệ DWDM cho kết nối giữa các Trung tâm dữ liệu với nhau.


Hơn nữa, Trung tâm dữ liệu ngày nay yêu cầu sử dụng công nghệ tập trung hoá và ảo hoá nguồn tài nguyên thiết bị chuyển mạch sao cho hệ thống Trung tâm dữ liệu trở nên đơn giản hơn, hoạt động hiệu quả hơn.

Hình3_Kiến trúc hệ thống chuyển mạch Trung tâm dữ liệu Cisco Nexus

Các thành phần của giải pháp chuyển mạch Cisco Nexus:

  • Thiết bị Cisco Nexus 7000: Là thiết bị được thiết kế đặc biệt cho Trung tâm dữ liệu và được đặt tại vị trí chuyển mạch trục chính của hệ thống và đóng vai trò chuyển mạch trung tâm giữa Trung tâm dữ liệu với các phân vùng khác kết nối tới Trung tâm dữ liệu. Thiết bị có tốc độ chuyển mạch cao lên tới 15Tbps với kiến trúc dạng module, số lượng cổng kết nối tốc độ 10GE; 1GE lớn lên tới 512 cổng kết nối 10GE và tương lai sẽ hỗ trợ cổng kết nối 100Gbps. Đặc biệt, thiết bị sử dụng 2 công nghệ ảo hoá: vPC( virtual PortChannel ) và VDC ( Virtual Device Context ) mang lại nhiều lợi ích cho kiến trúc chuyển mạch.
  • Thiết bị Cisco Nexus 5000: Là thiết bị cung cấp các cổng kết nối tốc độ cao 10GE; 1GE tới các Server. Thiết bị  có tốc độ chuyển mạch cao lên tới 1Tbps, có nhiệm vụ chuyển mạch gói tin từ các server tới thiết bị chuyển mạch chính Cisco Nexus 7000. Đặc biệt, thiết bị sử dụng công nghệ chuyển mạch hợp nhất (FCoE) mang lại nhiều lợi ích lớn trong Trung tâm dữ liệu. Ngoài ra, thiết bị Cisco Nexus 5000 kết nối với nhiều thiết bị Cisco Nexus 2000 hợp nhất thành một thiết bị logic tạo ra một thiết bị chuyển mạch lớp Access đồng nhất.
  • Thiết bị Cisco Nexus 2000 : Thiết bị hoạt động như là một module kết nối từ xa tới thiết bị Cisco Nexus 5000 và quản lý tập trung tại thiết bị Cisco Nexus 5000. Về mặt vật lí, Cisco Nexus 2000 cung cấp các cổng kết nối 1GE tới các server và kết nối tới Cisco Nexus 5000 qua cổng kết nối 10GE.
  • Thiết bị Cisco Nexus 1000V : Là một dạng phần mềm được chạy kết hợp với các gói phần mềm VMware. Phần mềm này sau khi được cài đặt cùng với gói phần mềm VMcenter và VMsphere sẽ hoạt động như một switch và chúng ta có thể cấu hình switch này như các switch vật lí thông thường. Lợi ích sử dụng Cisco Nexus 1000V là chúng ta có thể áp các chính sách tới các gói tin chạy giữa các server ảo.

Hình4_Kiến trúc Cisco Nexus 1000V

PHẦN 2: Các công nghệ nổi trội sử dụng trong hệ thống Cisco Nexus và lợi ích mang lại:

Công nghệ VDC( Virtual Device Context ): Công nghệ VDC được sử dụng trên thiết bị Cisco Nexus 7000. Công nghệ VDC chia một thiết bị vật lý Cisco Nexus 7000 thành nhiều các thiết bị logic chạy hoàn toàn độc lập với nhau như một thiết bị vật lý. Thiết bị vật lý chia sẻ các tài nguyên vật lý như CPU, memory, các cổng kết nối tới các thiết bị logic. Các thiết bị logic được quản lý, cấu hình riêng biệt.

Lợi ích của công nghệ VDC: Thiết bị Cisco Nexus 7000 được thiết kế chuyên biệt cho Trung tâm dữ liệu lớn yêu cầu quản lý theo các vùng chuyên biệt hay  khả năng mở rộng trong tương lai. Đầu tư thiết bị Cisco Nexus 7000 là đầu tư cho tương lai.


Công nghệ vPC ( virtual PortChannel ): Như chúng ta đã biết, giới hạn lớn nhất của công nghệ Etherchannel đó là nó chỉ hoạt động giữa 2 thiết bị. Vậy trong mô hình kết nối hình tam giác, một thiết bị kết nối tới 2 thiết bị Cisco Nexus 7000 khi đó sử dụng công nghệ vPC( virtual PortChannel ) giúp chạy Multichassis Etherchannel và ngăn chặn xảy ra loop trong hệ thống mạng.

Hình5_Kiến trúc công nghệ vPC


Lợi ích công nghệ vPC:

  • Tăng mức độ dự phòng hệ thống 
  • Sử dụng tối đa các đường uplink kết nối tới thiết bị Cisco Nexus 7000 do đó tăng băng thông hệ thống
  • Độ hội tụ mạng nhanh chóng khi sảy ra sự cố đường link so với việc sử dụng công nghệ STP
  • Tăng chạy cân bằng tải qua cặp thiết bị Cisco Nexus 7000

Công nghệ chuyển mạch hợp nhất( FCoE ): Hệ điều hành Cisco NX-OS trong các hệ thống Switch Cisco Nexus tích hợp các đặc điểm của 2 hệ điều hành: SAN OS trong thiết bị MDS phục vụ cho hệ thống lưu trữ SAN và IOS trong thiết bị LAN Switch. Trong đó, thiết bị MDS xử lý các gói tin theo chuẩn tín hiệu quang và thiết bị LAN Switch xử lý các gói tin theo chuẩn tín hiệu Ethernet. Do đó, nhờ việc tích hợp các đặc điểm 2 hệ điều hành vào trong hệ điều hành Cisco NX-OS các thiết bị Cisco Nexus có khả năng chuyển mạch hợp nhất cả 2 tín hiệu quang và Ethernet trên cùng đường truyền Ethernet và mang lại lợi ích rất lớn cho Trung tâm dữ liệu.


Lợi ích công nghệ chuyển mạch hợp nhất: Với công nghệ chuyển mạch hợp nhất, hệ thống Trung tâm dữ liệu trở nên đơn giản hơn kéo theo đó rất nhiều lợi ích cho khách hàng:

  • Giảm hệ thống nguồn sử dụng cho hệ thống Trung tâm dữ liệu
  • Giảm chi phí đầu tư hệ thống nguồn và hệ thống làm mát cho Trung tâm dữ liệu
  • Giảm hệ thống cáp kết nối, giảm cổng kết nối và giảm các adapter kết nối trên các server

Lời kết :
Giải pháp chuyển mạch Cisco Nexus Series, một nền tảng hệ thống chuyển mạch trung tâm dữ liệu đột phá, nhằm đáp ứng những nhu cầu về các trung tâm dữ liệu phục vụ các nhiệm vụ thiết yếu trong doanh nghiệp. Xây dựng các trung tâm dữ liệu trên một hệ thống chuyển mạch hợp nhất sẽ loại bỏ nhu cầu về lưu trữ song song và các hệ thống mạng tính toán, giảm số lượng các giao diện máy chủ và giảm mạnh mẽ cơ sở hạ tầng cáp và chuyển mạch. Các khả năng ảo hóa đột phá như giao tiếp thiết bị ảo cho phép hệ thống được phân vùng thành nhiều thiết bị logic, mỗi thiết bị với các chu trình của mình và giao diện dòng lệnh chạy độc lập với thiết bị khác… Kết hợp với khả năng ảo hóa, công nghệ mới này sẽ giúp người dùng xây dựng các trung tâm dữ liệu bền vững và hiệu quả hơn, đảm bảo yêu cầu khả năng mở rộng Trung tâm dữ liệu trong tương lai của các Doanh nghiệp