ソリューション概要Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチおよび Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダによるユニファイド アクセス レイヤ概要今日のデータセンターは、規模の拡大や縮小、インフラストラクチャの頻繁な変更に直面しており、利用頻度の増大にも対処する必要があります。シスコは、このような動的環境がもたらす問題に対応する手段として、明確なビジョンのもと、統合、仮想化、大幅な簡素化が可能なユニファイド アクセス レイヤを提供しています。Cisco Nexus® 5000 シリーズ スイッチと Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダを組み合わせることで、拡張性が高く遅延の小さいアクセス レイヤが実現し、異機種が混在するデータセンターに新たなデータセンター テクノロジーを迅速に導入できるようになります。また、1 ギガビットから 10 ギガビットのイーサネットおよび Fibre Channel over Ethernet（FCoE）に段階的にアップグレードしていくことも可能です。このソリューションの遅延は小さく、予測可能であるため、高性能コンピューティング（HPC）や高頻度の金融環境における高速インターコネクト向けに、スケーラブルな低コスト オプションとして利用することもできます。ユニファイド ファブリックを基盤としたアクセス レイヤは、配線とインフラストラクチャのコストを大幅に削減します。この節約効果は、これらの製品を使用されているシスコのお客様によって実証されています。 課題：過渡期にあるデータセンター今日のデータセンターは、成長、統合、合併、買収など、ビジネス上の変化に応じた拡大や縮小が求められ、非常に動的な環境となっています。常に導入や再導入が繰り返され、データセンター内での資産の移動は日常茶飯事です。10 ギガビット イーサネットや 8 Gbps ファイバ チャネルがサーバ、ストレージ システム、そしてそれぞれのネットワークに導入されていくにしたがい、接続需要が増大していきます。 10 ギガビット イーサネットや 8 Gbps ファイバ チャネルへの移行と機器の急速な変化が重なると、状況はさらに重大なものとなります。たとえば、次のような問題が生じます。
Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダが実現するユニファイド データセンターCisco Nexus 5000 シリーズ スイッチと Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダを組み合わせて、統合、仮想化、簡易化が可能なユニファイド アクセス レイヤを構築すれば、データセンターの運用者が現在直面している問題を解決することができます。この製品ファミリは、ファブリック エクステンダによって物理的に分離されている機器を、論理的には接続先の親スイッチの一部として扱うというリモート入出力モジュールのコンセプトに基づいて設計されています。管理、設定、トラブルシューティング、ファームウェア アップグレードはすべて親スイッチで処理されます。Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチと Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダの組み合わせは、仮想のモジュラ システムとして機能するため、固定システムとモジュラ システムの両方の長所を活用できます（図 1）。 
図 1 Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチと Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダの組み合わせ - 固定システムとモジュラ システムの両方の利点を提供 Cisco Nexus 2000 シリーズ製品ラインによって、データセンターの設計は大きく変わります。ネットワーク設計者はケーブル インフラストラクチャや管理を簡素化し、電力消費を削減しながら、これまでよりも柔軟にネットワークを設計できるようになります。Cisco Nexus 2000 シリーズが実現する仮想化対応ファブリックでは、1 ギガビットおよび 10 ギガビットのイーサネット、ユニファイド ファブリック、ラック、ブレード サーバなど、すべての多様な環境を拡張できます。 この製品ライン（図 2）が実現するアクセス レイヤ アーキテクチャは柔軟性と一貫性に優れているため、トランスポート オプションやサーバのフォーム ファクタ、ネットワーク トポロジのあらゆる組み合わせに物理トポロジを容易に適応させることができます。また、ToR と EoR の両方の特長が組み込んであるため、ToR、EoR、ミドルオブロー（MoR）の設計に対応できます。この製品ラインは、管理の簡素化、ケーブルの減少、「wire once」（配線は初回のみ）のユニファイド ファブリックを通じて、総所有コスト（TCO）の軽減にも役立ちます。そして最も重要なのは、製品を組み合わせることで、次世代データセンターに円滑に移行できるという点です。単一のユニファイド アクセス アーキテクチャで、100 Mbps の管理ネットワーク接続から FCoE による 10 Gbps のユニファイド ファブリックまで、すべてのサーバ ポートに対応できるようになります。この製品ラインは、「ラックアンドロール」モデルをサポートしています。あらかじめ構成済みのラックを扱うことができるので、データセンター内でのラックの設置や移動、アップストリームの Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチへの接続が容易になります。 
図 2 Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダ 複雑さを引き起こさないスケーラビリティCisco Nexus 2000 シリーズを使用すると、Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチの管理ドメインおよび論理ポート数を拡大できます。ギガビット イーサネット ポートは最大 576 個、10 ギガビット イーサネット ポートは最大 384 個まで拡張できますが、これによってアクセス レイヤの複雑さが増すことはありません。Cisco Nexus 5000 シリーズの持つ低遅延、ラインレート、ロスレスという特長を必要とするアプリケーションの場合は、スイッチへの直接接続によって高いパフォーマンスを得ることができます。ただし、大半のアプリケーションは、ファブリック エクステンダを通じてアクセス レイヤに接続する方が、拡張性の面でも費用効果の面でも有利です。Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダは、1 つ以上の 10 ギガビット イーサネット アップリンクを通じて、すべてのトラフィックをサーバ ポートから親である Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチに転送します。親スイッチに転送されるため、すべてのトラフィックは、Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチで確立されているポリシーに基づいてシェーピングされます。 アクセス レイヤは論理的には単一のエンティティです。Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダは親である接続先の Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチを論理的に拡張したものとして機能しています（図 3）。親スイッチはファブリック エクステンダを、スイッチに直接取り付けられたライン カードと同様に扱い、ファームウェアやデバイスの設定を処理します。ファブリック エクステンダは、物理的にはデータセンター全体に分散配置できます。最も一般的なのは ToR 構成で、この方式では各ラックを 1 つのユニットとして容易に導入できます。 低遅延：要求の厳しい高性能コンピューティングや高頻度トレーディングにも対応可能Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチと Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダの特長である低遅延は、高性能コンピューティングや高頻度トレーディングのアプリケーションを強力にサポートします。Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチは、そのラインレート パフォーマンスとカットスルー、低遅延の設計によって、強固な基盤を提供します。このスイッチをサーバに直接接続すれば、ラインレートの帯域幅を利用しながら、仮想 PortChannel（vPC）技術を通じて 2 つのアクティブ スイッチを冗長構成にすることが可能です。これにより、スパニング ツリー プロトコルを使用せずにレイヤ 2 ネットワークを拡張できます。 低遅延の要件がある企業や組織は、Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチを Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダと組み合わせることにより、費用効果の高い新たな HPC インターコネクトを実現し、予測可能な低遅延とジッタでコンピューティング クラスタを拡張できます。このインフラストラクチャでは、トラフィック バースト時でも、予測可能な遅延が維持され、パケット損失は生じません。最大 384 台のサーバをリンクし、遅延を 5 マイクロ秒未満とする精密にチューンナップした高性能ポッドを構成できます。インターコネクト スイッチを複数層にする必要がないので、遅延が変動することはありません。まだ 10 ギガビット イーサネットで統一されていない組織の場合は、Cisco Nexus 2000 シリーズを使用することで円滑な移行が可能となります。投資を無駄にすることなく、複数世代のサーバ プラットフォームを相互運用し、1 ギガビット イーサネットと 10 ギガビット イーサネットの両方のサーバを使用しながらコンピューティング クラスタを拡張できます。 
図 3 データセンター全体に物理的に分散したユニファイド アクセス レイヤは、単一の論理的エンティティ プラグアンドプレイ モデルによる迅速な導入Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチをベースとしたアクセス レイヤでは、サーバ ラックを容易に導入できます。あらかじめファブリック エクステンダとともに構成されたサーバ ラックを配置し、アップリンクを接続して、アクセス レイヤに統合します。ファブリック エクステンダのファームウェアや設定はすべて親スイッチで管理されるため、アップリンクを接続するだけで、ファブリック エクステンダがアクセス レイヤに統合されます。アクセス レイヤを容易に拡張できるということは、導入・展開が迅速になるということです。ファブリック エクステンダと一緒にサーバをラックに取り付け、配備して、アップリンクを接続するだけで、容易にアクセス レイヤに統合できます。また、ユニファイド ファブリックをサポートする 10 Gbps ファブリック エクステンダ上の 1 セットのアップリンクを通じて、イーサネットとファイバ チャネルの両方の接続を処理できます。 投資を有効に活用しながら複数の接続要件に対応各ラック内で、管理コンソールには 100 Mbps イーサネット接続、比較的古いラック型およびブレード型のシステムにはギガビット イーサネット接続、Cisco® UCS C シリーズ ラックマウント サーバなどの先進的なシステムには 10 ギガビット イーサネット接続を使用できます。 このソリューションの主な特長は、アクセス レイヤのスイッチング容量を 1 つのスイッチ（Cisco Nexus 5000 シリーズ）で提供し、さらに、あらゆるデータセンターが直面する多様な接続要件に一組のサテライト ファブリック エクステンダで対応できるという点です（図 4）。100 Mbps やギガビット イーサネット接続を必要とする旧型サーバのラックを移動したり、ギガビット イーサネットと 10 ギガビット イーサネット接続の新しいサーバ ラックと交換することも容易です。任意のタイミングで、旧型サーバを 10 ギガビット ユニファイド ファブリックに接続するラック型サーバやブレード システムと交換し、シンプルなラックレベルのワイヤリング プランで IP とファイバ チャネルの両方のトラフィックを伝送できます。データセンターの進化や変化でラックの出入りがあっても、Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチを基盤とするアクセス レイヤはそのまま保たれ、お客様の投資が無駄になることはありません。 
図 4 Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダによる多様な接続要件のサポート 費用効果の高い移行パスファブリック エクステンダ テクノロジーで強化されたアクセス レイヤは、現在だけでなく将来のサーバ接続要件にも対応できるため、データセンターは、きめ細かく、高い費用効果で移行を進めることができます。このテクノロジーは、データセンターの電力や冷却のコスト削減にも役立ちます。Cisco Nexus 2000 シリーズは消費電力が低いので、考慮が必要な要件はラックレベルの電力需要の増大だけです。また、アクセス レイヤで生成される熱は、ファブリック エクステンダを使用するすべてのラック間に分散するのにも役立ちます。 ユニファイド ファブリックによる運用の簡素化Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチとすべての 10 ギガビット ファブリック エクステンダでは、標準ベースの管理機能を拡張して、イーサネットと FCoE を統合できるようなユニファイド ファブリックをサポートしています。このことも、ファブリックの高い信頼性と管理性に貢献しています。新しい標準ベースの拡張機能によって、標準 IP トラフィックと同じ物理リンク上のファイバ チャネル トラフィックをロスレスにするという要件にも対応できます。統合型ネットワーク アダプタが搭載されたサーバがユニファイド ファブリックにアクセスする場合は、オペレーティング システムやそのドライバに完全に透過的な方法でデータセンターにユニファイド ファブリックを導入できます。そのため、IT 部門は運用に影響を及ぼすことなく、従来のサーバ、ストレージ、ネットワーク管理ロールをそのまま継続できます。 「wire once」（配線は初回のみ）モデルによる俊敏性の向上ユニファイド ファブリックでは、ラックの配線が 1 回で済むワイヤワンス モデルや、ソフトウェアで設定される高度なネットワーキング機能（FCoE など）により、ラックレベルの配線が大幅に簡素化されます。冗長性と帯域幅の要件を満たすために、各サーバに複数のギガビット イーサネット NIC と二重のファイバ チャネル HBA を搭載する必要はありません。各サーバは、ラックの上部に置かれたファブリック エクステンダに、安価な一組の CX-1 銅線コネクタを通じて接続できます。一組の CNA を、複数の NIC と HBA の代わりに使用することで、高コストのファイバ ケーブル接続、トランシーバ、アップストリームのスイッチ ポートを削減できます。このように簡素で費用効果の高いユニファイド ファブリックを使用すれば、追加費用をかけずにほとんどすべてのサーバとファイバ チャネル ストレージに対応できます。 仮想化対応ネットワーキングCisco VN-Link テクノロジーによって、ネットワーク管理者は物理マシン接続と同じように仮想マシン接続を処理できます。この考え方は単純ですが強力です。物理サーバは物理リンクを通じて接続され、スイッチ内のリンクにはネットワーク プロファイルが適用されます。Cisco VN-Link テクノロジーを使用すると、仮想 NIC（vNIC）とスイッチ内の仮想インターフェイスが仮想リンクで接続されます。ネットワーク管理者は各仮想リンクのネットワーク プロファイルをきめ細かく制御できます。不正な仮想マシンへの接続を個別に切断することも可能です。仮想リンクは物理ポート間で自由に動かすことができるため、サーバ間で仮想マシンを移動した場合、関連するネットワーク接続の性質もすべて一貫性を失うことなく移動されます。この機能によって複雑な仮想環境の管理は劇的に簡素化され、管理者は Quality of Service（QoS）やセキュリティをコントロールしながらモビリティに対応できます。 Cisco Nexus 5000 シリーズと Cisco Nexus 2000 シリーズは、VMware vSphere 環境のデフォルト スイッチの代わりとしてのソフトウェア スイッチを通じて、Cisco VN-Link テクノロジーをサポートしています。Cisco Nexus 1000V スイッチは、サーバとネットワーク環境を緊密に統合するので、すべての仮想マシンに一貫したポリシーベースのネットワーク機能を確実に適用できます。Cisco Nexus 1000V は、各仮想マシンに標準のシスコ スイッチ機能を提供し、仮想環境を物理環境と同様に制御できるようにします。 ハイ アベイラビリティを実現する複数のオプションファブリック エクステンダでは、2 種類の導入モデルで多様なアベイラビリティ要件に対応できます。いずれのモデルでも、アクセス レイヤにスパニング ツリー プロトコルを導入する必要はないため、複雑さを回避できます。
配線の簡素化によるデータセンターのモビリティシスコのユニファイド データセンター アクセス レイヤには、簡素なモジュラ ケーブリング方式が採用されているためモビリティが向上し、データセンターでの機器の拡張、統合、移動が容易です。 ラック内の配線Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダがサポートしている ToR（Top of Rack）配置モデルでは、ラック内のすべての配線に安価な銅ケーブルを使用できます。100 Mbps とギガビットのイーサネットには、RJ-45 コネクタの標準パッチ パネルを設置できます。10 ギガビット イーサネットの場合は、ラック内にファイバの代替としてトランシーバ内蔵の CX-1 配線を使用すると、費用効果が大幅に向上し、低遅延を実現できます。 ラック間の配線長期的な投資を考えると、ラック間の配線、特にファブリック エクステンダと Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチの間の配線にはファイバが最適なオプションです。ファイバは柔軟性の高い伝送媒体であり、新しいイーサネット テクノロジーはまずファイバで実現されていくと考えられます。現在のところ、ファイバは、1 ギガビットと 10 ギガビットのイーサネットおよび 2、 4、8 Gbps のファイバ チャネルに使用できます。今後、40 および 100 Gbps のイーサネット標準では、最初にファイバがサポートされる見込みです。各ラックにオーバーヘッド ケーブル トレイを取り付けてファイバを管理すると、ToR（Top of Rack）スイッチング構成のラックをどこにでも配置できる「ラックアンドロール」モデルが可能となります。 ポッドベースの配置では、ミドルオブロー構成ですべてのラックおよびスイッチにファブリック エクステンダを使用し、ファイバの代わりに低コストの CX-1 ケーブルで接続します。 Cisco Nexus 2000 シリーズは、ToR モデルの柔軟性と俊敏性に加え、EoR（End of Row）モデルの特長である簡素な管理や効率性も提供します。Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダに要するスペースはわずか 1 ラック ユニット（1RU）で、消費電力も電球数個分にすぎません。この拡張製品ラインによって、現在シスコが提供するファブリック エクステンダはどのような帯域幅要件にも対応できます。 ユニファイド アクセス レイヤを実装する製品シスコは明確な構想のもとにデータセンターのアクセス レイヤに取り組んできました。シスコは新しいテクノロジーを活用し、包括的な製品および機能の更新によって実装を簡素化しています。現在の Cisco Nexus 2000 シリーズの基本情報を表 1 に示します。各製品の新機能および更新機能は次のとおりです。
表 1 Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダの基本情報
Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチは、低遅延、ロスレスのカットスルー スイッチング アーキテクチャによるユニファイド アクセス レイヤを確立します。FCoE が実装されたユニファイド アクセス レイヤでは、スイッチ内に搭載可能な拡張モジュールを通じ、ファイバ チャネル トラフィックをネイティブのファイバ チャネル接続に渡します。お客様は、最新のファイバ チャネル速度に対応するため、6 ポート、8 Gbps のファイバ チャネル拡張モジュールも選択できるようになりました。この新しい拡張モジュールのほかに、既存の選択肢として、6 ポート 10 ギガビットのイーサネット モジュール、4 ポート 10 ギガビットのイーサネットおよび 4 ポート 4 Gbps のファイバ チャネル モジュール、8 ポート 4 Gbps のファイバ チャネル モジュールを使用できます。 異種混在データセンターのユニファイド アクセス レイヤ異種混在状態はデータセンターには珍しいことではありません。ほとんどのデータセンターにはブレード サーバとラックマウント サーバ、異なるベンダーのシステム、古いシステムと先進的なサーバなど、多様な機器が混在しています。ユニファイド ファブリックに力を入れているデータセンターでも、アップグレードは通常の IT リフレッシュ サイクルの一環として行うので、既存のシステムをサポートする必要があります。 ユニファイド アクセス レイヤは異種混在環境の接続ニーズにどのように対応しているかについて、図 5 の例を見てみましょう。ユニファイド アクセス レイヤは、Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチと Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダの組み合わせによって実現されます。この例は、障害のシングルポイント（single point of failure）のない完全冗長構成になっています。ToR ファブリック エクステンダに接続されたサーバ ラックを左から右へと見ていきましょう。
図 5 シスコの Nexus テクノロジーを基盤とし、広範なラックマウント およびブレード サーバ接続要件に対応するユニファイド アクセス レイヤ 仮想化を行う場合は、図 5 に示されているシステムのいずれにも Cisco Nexus 1000V スイッチと VMware vCenter ソフトウェアを使用できます。 シスコのお客様によって実証されている TCO の削減前述の例は、データセンターの混在環境のニーズにユニファイド アクセス レイヤがいかに効率的かつ効果的に対応しているかを示しています。しかし、Cisco Nexus テクノロジーを使用したユニファイド アクセス レイヤの実際の価値を証明するのは、次のようなシスコのお客様の経験です。
シスコが選ばれる理由シスコは、統合、仮想化、大幅な簡素化が可能なユニファイド アクセス レイヤを提供するという包括的なビジョンを持ち続けてきました。そして、現在利用可能な最先端の製品や、お客様がデータセンターにすでに投じた資金を有効に活用できるような製品を使用して、このビジョンを実現しています。Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダの製品ラインを使用すれば、複雑さを増すことなく、ユニファイド アクセス レイヤを拡張できます。現在データセンターで機能している多様なサーバ テクノロジーに対応しながら、アクセス レイヤとユニファイド ファブリックを統合し、配線やインフラストラクチャにかかるコストを大幅に削減することが可能です。 関連情報http://www.cisco.com/jp/go/nexus2000/ を参照してください。 紹介した導入事例についての詳細は、http://www.cisco.com/en/US/products/ps10110/prod_case_studies_list.html [英語] をご覧ください。 |
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Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチおよび Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダによるユニファイド アクセス レイヤ