آشنایی با سیستمعامل سوئیچهای مرکزداده نکسوس سیسکو (Cisco Nexus Data Center Switches)
سیستم عامل سوئیچهای Nexus به طور پیش فرض NX-OS سیسکو است. این نرمافزار، سیستم عاملی است که در سطح مرکزداده تعریف شده است و طراحی آن از اساس برای ماژولار، انعطافپذیری و اثربخشی بسیار بوده است. در مراکزدادهای که از حساسیت بالایی برخوردار هستند و قابلیت تحمل خطا و نیز اطمینانپذیری بالا در آن بسیار حائز اهمیت است، استفاده از این سیستمعامل ایدهآل است.
معماری سیستم عامل NX-OS با پشتیبانی از قابلیت پردازش پروتکلهای ذخیرهسازی و نیز پروتکلهای لایه 2 و لایه 3 ، سه عملکرد اصلی مرکزداده (data center) را امکانپذیر میکند. اجرای هرکدام از این سرویسها در سیستمعامل NX-OS به حالت یک پردازش محافظتشده به صورت مستقل است به این معنا که وقتی پردازش non-kernel صورت میگیرد اجرای آن در محیط محافظتشده ی حافظه ی خود آن انجام میشود در نتیجه توانایی تحمل خطا فراهم میگردد و در صورت بروز مشکل در پردازش، آن مشکل به دیگز پردازشها آسیبی نمیزند و در همان پردازش محدود و ایزوله خواهد شد. از آنجایی که سیستمعامل NX-OS براساس لینوکس است، در نتیجه از مزیتهایی که توسط امنترین سیستمعامل ارائه میشود نیز برخوردار است.
بیشتر امکاناتی که در سیستمعامل NX-OS وجود دارند به منظور استفاده بهتر از پردازنده و حافظه، به صورت پیشفرض اکتیو نیستند. بنابراین در صورت نیاز به عنوان مثال به یک فناوری مانند UDLD، فعالسازی این قابلیت به صورت دستی میبایست انجام شود. یک بازهی زمانی 120 روزه برای تست لایسنس سیستمعامل NX-OS تعیین شده است که مشتریان میتوانند ویژگیهای این سیستمعامل را در این بازه زمانی، بدون اینکه خریدی انجام دهند، مورد آزمایش و بررسی قرار دهند.
سیستمعامل قدیمی سیسکو یعنی Cisco IOS که در سوئیچهای کاتالیست سیسکو (Cisco Catalyst Switches) وجود دارند، از یک محیط CLI برخوردارند که چنانچه افراد متخصص با آن کار کرده باشند، به هنگام کار با عملکردهای پایه سیستمعامل NX-OS به مشکلی برنمیخورند. ضمن آنکه این افراد میتوانند از نرمافزار رسمی سیسکو با نام Cisco IOS to NXOS Configuration Converter برای تسهیل استفاده از NX-OS کمک بگیرند. این نرمافزار که قابلیت پشتیبانی از کانفیگ IOS سوئیچهای سری 4900 کاتالیست و 6500 کاتالیست سیسکو را دارند و از قابلیت تبدیل به کانفیگ در سیستمعاملهای سری نکسوس سیسکو یعنی سوئیچهای 3000 Nexus، سوئیچهای 5000 Nexus، سوئیچهای 7000 Nexus و سوئیچهای 9000 Nexus را دارند، به صورت آنلاین و رایگان عرضه شدهاند.
با سیستمعامل سوئیچهای Nexus سیسکو آشنا شدیم، در ادامه به بررسی تفاوتهای اساسی میان سوئیچهای کاتالیست سیسکو و سوئیچهای نکسوس سیسکو میپردازیم. اصلی ترین تفاوت آنها در سیستمعاملی است که به طور پیشفرض در آنها قرار گرفته است. که با هم نگاهی به تفاوتهای میان این سیستمعاملها میاندازیم:
تفاوتهای اصلی میان سیستمعامل سوئیچهای نکسوس (Nexus NX-OS) و سیستمعامل سوئیچهای کاتالیست (Catalyst IOS)
تفاوتهای اساسی میان سیستمعامل سوئیچهای نکسوس (Nexus NX-OS) و سیستمعامل سوئیچهای کاتالیست (Catalyst IOS) برقرار است که به موارد زیر میتوان اشاره کرد:
- مدل لایسنسدهی مورداستفاده در NX-OS، feature-based است. بهطور پیشفرض ویژگیهای Unidirectional Link Detection (UDLD) و Fiber Channel over Ethernet (FcoE) اکتیو نیستند و برای فعالسازی آنها میبایست از دستورات کانفیگ استفاده شود. بدیهی است تا پیش از فعالسازی قابلیتها، دسترسی به فرمانهای کانفیگ برای آن قابلیت امکانپذیر نیست.
- از تنظیماتی که به طور پیشفرض وجود دارند میتوان به Telnet غیرفعال، و ( SSHv2 ) Secure Shell version 2 فعال اشاره کرد.
- پشتیبانی از ویژگی VDC روی پلتفرم 7000 نکسوس از خصوصیات سیستمعامل NX-OS است. به کمک این قابلیت، تقسیم یک تجهیز سختافزاری به چند دستگاه منطقی امکانپذیر میشود. از Default VDC به صورت پیشفرض در سوئیچهای دیتاسنتر Nexus سیسکو استفاده میشود.
- ورود به دستگاه با رمز به تنهایی امکانپذیر نیست و کاربر مدیر پیشفرض ادمین است.
- سیستمعامل NX-OS ، یک kickstart image و یک system image را به کار میبرد. kickstart image، هسته Linux را ارائه میدهد و عملکردهای لایه سهای و دویی و ویژگیهایی نظیر OTV، DHCP و ... توسط system image فراهم میگردد.
- از دیگر ویژگیهای NX-OS، قابلیت پشتیبانی از Checkpoint & Rollback است. به کمک این ویژگی، امکان ایجاد snapshut از کانفیگ دستگاه فراهم میشود و قادر خواهید بود تغییرات در لحظه دلخواه، برگردانید بدون اینکه کوچکترین توقفی در کار دستگاه ایجاد شود.
- تمامی رابطهای اترنت در NX-OS به نام Ethernet نامیده میشوند و در نتیجه نامهایی مانند 10Gb Ethernet، Gb Ethernetو Fast Ethernet دیگر به کار برده نمیشود.
- EtherChannel که در سیستمعامل Cisco IOS وجود دارد به Port-Channel در سیستمعامل NX-OS سیسکو تغییر کرده است.
- فرمان Write memory در سیستمعامل NX-OS وجود ندارد و دستور copy running-config startup-config جایگزین شده است.
- دو مدل کانفیگ برای پروتکلهای روتینگ تعریف شده است:
- IGP: پیروی از مدل interface-centric
- BGP: پیروی از مدل neighbor-centric
مقایسه میان سوئیچهای در سطح بالای نکسوس (Nexus) و سوئیچهای کاتالیست (Catalyst) سیسکو
همانطور که پیش از این گفته شد طراحی سوئیچهای Nexus به منظور استفاده در مرکزداده (data center) صورت گرفته است و در مقایسه با سوئیچهای هسته (core) کاتالیست از ویژگیهای زیر برخوردارند:
- رابط (interface): قابلیت پشتیبانی از پورتهای 100 گیگابیت اترنت در سوئيچهای N7K وجود دارد حال آنکه سوئیچهای coreکاتالیست سری 6500 و 6800 قابلیت پشتیبانی از پورتهایی با حداکثر 40 گیگابیت اترنت را دارند.
- ظرفیت (Capacity): حداکثر 42 ترابیت در ثانیه ظرفیت توسط سوئیچهای N7K (سوئیچ سری 7700 Nexus) فراهم میشود و این مقدار در سوئیچهای N9K (سوئیچ سری 9500 Nexus) به 60 ترابیت در ثانیه میرسد. در سوئیچهای ردهبالای کاتالیست، در سری 6800 بیشترین ظرفیتی که فراهم میشود 6ترابیت در ثانیه و در نتیجه در مقایسه با Nexus خیلی کمتر است.
- مقیاسپذیری پورت (Port Scalability):
پورتهای 40، 10 و 1 گیگ که در سوئیچهای Nexus سیسکو مورد استفاده قرار میگیرند، از تراکم بالایی برخوردارند و همین موضوع باعث مقیاسپذیری بالاتر سوئيچهای خانواده Nexus در مقایسه با سوئيچهای 6800 و 6500 کاتالیست شده است.
- دسترسپذیری بالا (High Availability):
استفاده از فناوری vPC در سوئيچهای Nexus از قابلیتهای رایج HA سوئیچهای Nexus است که به حالت VSSدر سوئیچهای کاتالیست شباهت دارد. این ویژگی به منظور فراهم کردن multi-chassis link aggregation به کار گرفته میشود. بین این دو قابلیت یک فرق اساسی وجود داردو آن هم این است که کارکرد 2 سوئیچ Nexus به صورت جداگانه صورت میگیرد و دلیل آن عدم اتکای vPC روی یک control plane برعکس VSS است.
وجود این قابلیت در سوئیچهای N7K تقسیم این سوئیچ به چند سوئیچ منطقی را امکانپذیر میسازد که تنها راه ارتباطی میان این سوئيچهای منطقی مستقل از هم، اتصال از طریق یک کابل فیزیکی است که پورت موجود در یک VDCرا به پورت موجود در VDCدیگر وصل میکند. سوئیچهای مبتنی بر SUP1 یا SUP2 از حداکثر چهار VDC پشتیبانی میکنند و این مقدار در سوئيچهای مبتنی بر ( SUP2E ) Supervisor 2 Enhanced به 8 می رسد. برای هر سوئیچ منطقی به کمک ویژگی VDC یک control plane مجزا به کار گرفته میشود. مزیت یکپارچهسازی چند سوئیچ Nexus توسط فناوری مجازی قابلیت VDC فراهم میشود.
- قابلیت پشتیبانی از Fabric Extenderهای N2K توسط سوئیچهای N5K، N7K و N9K
وجود این توانایی در سوئیچهای Nexus ، باعث تسهیل مدیریت، کارکرد و توسعه شبکه مرکزداده میشود.
- قابلیت پشتیبانی از فناوریهای گوناگون DC interconnection در سوئیچهای سری N7K
این قابلیت در سوئيچهای 6500 و 6800 کاتالیست وجود ندارد ضمن آنکه قابلیت پشتیبانی از فناوریهای VXLAN، OTV و Fabric path در سوئیچهای N7K وجود دارد.
- قدرت بالاتر سیستمعامل NX-OSدر مقایسه با سیستمعامل IOS
سیستمعامل NX-OS از اساس برای ماژولار، انعطافپذیری و اثربخشی بسیار طراحی شده است.
- قابلیت پشتیبانی از پروتکلهای ذخیرهسازی اطلاعات (FCoE و FC)
این قابلیت در سوئيچهای N7K و N5K شبکهی Converge LAN/SAN را فراهم میکند. قابلیت پشتیبانی از این پروتکلها در سوئيچهای 6800 و 6500 کاتالیست وجود ندارد.
- عدم پشتیبانی از line card ماژول خدمات در سوئیچهای Nexus
قابلیت پشتیبانی از service module line card از جمله (FWSM) Firewall Service Module و (WiSM) Wireless Service Module در سوئیچهای Nexus مانند 6500 و 6800 کاتالیست وجود ندارد.
- عدم پشتیبانی از NAT درسوئیچهای Nexus
سوئیچهای 6500 و 6800 کاتالیست سیسکو از قابلیت پشتیبانی از NAT را دارند، این در حالی است که این ویژگی در سوئیچهای Nexus پشتیبانی نمیشود.
بررسی موارد کاربرد سوئیچهای Nexus سیسکو
برای مرکزداده (Data center) معماریهای مختلفی تعریف شده است. با توجه به اینکه سوئیچهای Nexus سیسکو در دیتاسنتر مورد استفاده قرار میگیرند، نگاهی به معماریهای گوناگون دیتاسنترها میاندازیم تا موقعیتهای ایدهآل برای به کاربردن سوئیچهای Nexus سیسکو را بررسی کنیم.
به طور کلی سه معماری برای مرکزداده تعریف شده است:
- معماری مرکزداده تک لایه ( data center architecture Single Tier)
در این معماری سوئیچهای N7K قادرند در هر دو لایه دسترسی و هسته مورد استفاده قرار بگیرند. برای برقراری ارتباط بین سرورها در لایه دسترسی از linecardهای 48 پورت گیگابیت اترنت که به لحاظ قیمتی بسیار هم ارزان هستند و یا در صورتی که وجود پورتهای 10 گیگ اترنت لازم باشد میتوان از linecardهای 32 پورت 10 گیگابیت استفاده کرد.
چنانچهCisco Nexus 2000 fabric extender ها را به سوئیچهای N7K وصل کنیم میتوانیم مراکزدادهای که از معماری تکلایه برخوردارند را توسعه دهیم که بین سرورها ارتباط برقرار میکنند. نکته حائز اهمیت این است که سوئیچهای 2000 Nexus تنها به منظور برقراری ارتباط بین سرورها و هاستها به کار گرفته میشود در نتیجه برای برقراری ارتباط بین سوئیچها مورد استفاده قرار نمیگیرد.
در این پیکربندی، برای سرورها با طراحی (ToR) Top of Rack راهکاری ارائه میشود و لایههای مجتمع، دسترسی و هسته به صورت خلاصه در یک لایه قرار میگیرند و سوئیچ N7K نقش مرکز مدیریتی را بر عهده دارد. در صورتی که با محدودیت بودجه مواجه باشید میتوانید از N9K به N7K استفاده کنید. در صورتی که مرکزداده کوچک باشد ، راهکاری که مناسب باشد و در عین حال به لحاظ هزینه، مقرون به صرفهتر باشد، استفاده از دو سوئیچ N5K در این معماری است.
- معماری مرکزداده 2 لایه ( data center architecture Tow Tier)
چنانچهCisco Nexus 2000 fabric extender ها را به سوئیچهای N5K وصل کنیم میتوانیم مراکزدادهای که از معماری Tow Tier برخوردارند، ایجاد کرد. سوئیچهای N5K با طراحی End of Row (EoR) در نقش سوئیچهای لایه دسترسی عمل میکنند اتصال آنها به 2 سوئيچ N7K از طریق لینکهای گوناگون صورت میگیرد. این معماری، لایه دسترسی و ترکیبی از 2 لایه تجمع و هسته را شامل میشود.
- معماری مرکزداده 3 لایه ( data center architecture Three Tier)
با وجود لایه دسترسی و نیز جایگاهی که سوئیچهای N5K و N2K دارند ، این معماری، شبیه به معماری مرکزداده 2 لایه است. در این معماری برای لایه تجمع، چند سوئیچ N7K به کار گرفته میشود. 2 سوئیچ N7K نیز در لایه هسته مورد استفاده قرار میگیرند.
سوئيچهای N9K، در معماری لایهای access-aggregation-core، معماری Leaf and spine و نیز compact aggregation layer به کار برده میشوند. دلیل آن هم عملکرد شگفتانگیز و نیز برخورداری سوئیچهای N9K از یک پکیج کامل از امکانات است که میتواند آنها را به صورت یک پلتفرم تطبیقپذیر در اختیار قرار دهد.
در این مقاله، ضمن معرفی سیستمعاملهای Nexus، به بررسی تفاوت آنها با سوئيچهای کاتالیست سیسکو پرداختیم و در انتها معماریهای مختلف دیتاسنتر و استفاده از سریهای مناسب سوئيچهای Nexus در این معماریها را بررسی کردیم.
کارشناسان ما در ساپراصنعت برای پاسخگویی به سؤالات شما و نیز ارائه مشاوره و راهنمایی در ارتباط با قیمت انواع سوئیچ سیسکو آمادهاند و چنانچه لازم باشد با حضور در سازمان شما و بررسی نیازمندیهایتان، مناسبترین انتخاب را برای سوئیچ سیسکو به شما معرفی میکنند. با ما در تماس باشید.