Cisco Nexus 7000系列交换机

运营连续性为什么对数据中心非常重要？

随着信息技术在核心业务运营中的集成度不断提高，“尽力而为”式的可用性已经不再能为企业所接受。企业需要IT基础设施具有每天24小时的可用性，以满足业务需求、客户期望和法规要求。

在数据中心内部，网络所扮演的角色正在迅速增强，特别是在虚拟化环境中。这也进一步地要求网络基础设施提供更加可靠、可预测和可扩展的服务。

Cisco Nexus 7000 系列

Cisco® Nexus 7000系列（如图1所示）是新一代数据中心级交换机系列中的第一款产品，有效地扩充思科的数据中心交换解决方案的产品阵容。作为思科数据中心3.0的网络平台，Cisco Nexus 7000系列将运营连续性、传输灵活性和基础设施可扩展性提升到新的水平，可以满足下一代数据中心的要求。Cisco Nexus 7000系列还能帮助客户有效地适应新兴的数据中心发展趋势，例如资源虚拟化、更高的传输速度（40Gbps以太网和100Gbps以太网）和统一矩阵。同时，它还为客户提供一个专门为投资保护而设计的硬件、软件架构。

图 1. Cisco Nexus 7000交换机系列

Cisco Nexus 7000系列的运营连续性

零服务中断的架构：Cisco Nexus 7000系列提供一组强大的硬件和软件特性，让系统能够在发生组件故障或者其他中断性事件时继续提供网络服务。

• 消除基于硬件的单点故障
• 通过一个内置运营连续性机制（例如思科运行中软件升级[ISSU]）模块化操作系统，实现多方位的系统永续性
• 通过成熟的第二、三层技术和协议提供永续、稳定的网络服务，并通过一系列创新的技术（例如状态化进程重启）在要求最严格的环境中确保不间断运行。

运营可管理性：Cisco Nexus 7000系列采用独特的设计，可以提高您的运营效率。

• 平稳的运行可以降低运营的复杂度
• 集成多种管理工具，例如Wireshark集成化板载控制平面分组分析器，连接管理处理器（CMP），用于跟踪异常情况的思科嵌入式事件管理器（EEM），Cisco Smart Call Home特性，以及可以加快问题解决速度的思科通用在线诊断（GOLD）

虚拟交换机（VDC）：Cisco NX-OS支持控制和管理平面的虚拟化，可以创建多个具有独立的配置、管理方式的操作环境。这有助于隔离故障域，提高系统的可用性，防止级联式的服务中断。

硬件系统永续性

• 主控引擎冗余：以主用-备用模式运行的双主控引擎模块有助于确保在一个主控引擎发生故障时的运行连续性。
• 交换矩阵冗余：客户可以部署最多5个交换矩阵模块，以提供矩阵的N+1的冗余。这些矩阵模块可以在不中断服务的情况下加入系统或者从系统中去除。
• 冗余电源：冗余电源支持N+1冗余、输入电网冗余和完全冗余，能够提供可变的可用功率等级和灵活的负载分配，从而提高效率和在发生意外中断时的永续性。
• 冗余的带外信道：由于主控引擎和线路卡之间设有基于千兆以太网的交换式带外信道，可以实现独立的控制和管理。
• 连接管理处理器（CMP）：每个主控引擎模块上配有一个单独的CPU结构，它可以通过一个专门的10/100/1000以太网连接提供增强的远程（无人值守式）系统管理功能。如图2所示。

图2. Cisco Nexus 7000的硬件冗余特性

操作系统永续性

设计有助于提高冗余性、加强故障隔离和提升资源的利用效率。该OS中的进程模块性可以支持模块化的漏洞修补和升级。Cisco NX-OS采用独特的设计，可以通过下列特性支持运营连续性：

• 系统管理器负责协调系统的总体功能，包括主控引擎切换和系统运行状况监控。
• 持续存储服务（PSS）可以存储和管理其他平台服务的运行时信息和配置。PSS支持在主控引擎之间进行状态化进程重启和状态化切换。
• 消息和事务处理服务（MTS）是一种高性能的进程间通信（IPC）服务，具有内置的冗余性和持续性，可以防止系统升级或者内部消息的丢失。

网络永续性

Cisco NX-OS提供网络进程的状态化重启功能，使得网络进程可以在不需要重新获取相邻设备和MAC地址等信息的情况下进行重启。该特性可以提高系统的进程功能和总体的网络稳定性：在相邻节点察觉之前就能完成进程的重启。

• 平滑重启：用于平滑重启第三层协议（开放最短路径优先[OSPF]、中间系统－中间系统[IS-IS]、边界网关协议[BGP]、增强内部网关路由协议[EIGRP]等）的标准扩展可以在数据平面实现不中断转发（NSF）。路由协议可以在不丢失相邻设备或者状态等信息的情况下，不中断地重新插入到网络之中。
• 状态化进程重启：Cisco NX-OS中的进程可以从上一个检查点状态（从PSS获得）恢复运行，从而有助于最大限度地减少对数据中心运营的影响。
• 基于协议的定期更新：对于不支持平滑重启扩展的协议，例如路由信息协议版本2（RIPv2）、协议独立组播（PIM）、互联网群组管理协议（IGMP）、组播源发现协议（MSDP）和组播侦听发现（MLD），使用来自相邻设备的定期更新来重建其状态。
• 虚拟输出队列（VOQ）：集中的调节机制和虚拟输出队列有助于保障输出接口的缓存可用性，确保传输和流量。

运营可管理性

Cisco Nexus 7000系列交换机具有下列集成化特性，有助于加强故障排除能力和加快故障解决速度：

• 思科通用在线诊断（GOLD）：该工具可以在启动时、存在需要时或者定期地对硬件和数据路径执行诊断测试，实现快速的故障隔离，主动的故障检测，以及对硬件主要运行状态的定期监控。
• 思科嵌入式事件管理器（EEM）：这种功能强大的设备和系统管理技术可以利用网络设备的智能信息，并根据被触发事件进行行为定制。。
• Smart Call Home：这种免费的增值服务包含在Cisco SMARTNet® Service 合同之中，旨在提供对硬件、软件组件的每天24小时监控和交互式技术支持。该特性融合GOLD和EEM在实时警报方面的功能。
• Wireshark：Cisco NX-OS为流向控制平面的网络流量提供一种集成化的分组捕捉工具。这种被称为Ethanalyzer的工具以Wireshark 开放源码网络协议分析器为基础，有助于简化故障排除，缩短隔离时间，提高网络基础设施的总体运营连续性。
• 开放的可扩展标记语言（XML）接口：每个命令都可以通过一个开放的XML接口访问。
• Cisco Flexible NetFlow：Cisco Flexible NetFlow是Cisco Netflow的下一代产品，可以在监控和记账方面提供强大的定制能力。

为什么要投资提高数据中心的运营连续性？

系统可用性是IT基础设施的一个根本性的衡量标准―甚至比性能或者其他指标都要重要。鉴于这一点，思科为开发一款能够支持不间断业务运营的平台投入大量的研发力量。这笔投资的回报体现在：企业可以避免因为系统中断服务而产生的直接成本，包括收入损失或者法规遵从性问题。系统中断服务还会产生其他成本―从生产率降低，到影响客户对企业的信任度。