Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダ(FEX)

従来の HP ブレード サーバ対応 10 ギガビット サーバ アクセス アーキテクチャ

ホワイトペーパー





従来の HP ブレード サーバ対応 10 ギガビット サーバ アクセス アーキテクチャ



概要


より効率的に運用できる最先端のデータセンターの構築に対するニーズが高まる中で、多くの企業が 10 ギガビット イーサネット、IEEE Data Center Bridging(DCB)、およびユニファイド ファブリック テクノロジー(INCITS Fibre Channel over Ethernet(FCoE)や低遅延イーサネットなど)を最大限活用してコスト削減する方法を模索しています。

Cisco Unified Computing System™ は、IEEE DCB や INCITS FCoE だけでなく、仮想化対応ネットワーキングの IEEE 802.1Qbh ドラフト標準の先駆的機能であるネットワーク インターフェイス仮想化(NIV)などの新テクノロジーを使用して、LAN、SAN、およびサーバを単一システムに統合する包括的なソリューションを提供します。

その他のブレード エンクロージャ環境であっても、個々のブレード サーバを Cisco Nexus® 5000 シリーズ スイッチや Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダなどのユニファイド ファブリック対応コンポーネントを透過的に接続して、これらインテリジェント サービスをネットワークで提供できるようにすることで、上記のテクノロジーのメリットを享受することができます。この透過的な接続は、HP 10GbE パススルー モジュールを使用して実現します。ただし、このモジュールがファブリック全体の広範囲に渡って必要なポリシーを干渉することはありません。

表 1 は、HP 10GbE パススルー モジュールを使った Cisco Nexus ソリューションの強化された機能を、HP Virtual Connect Flex-10 ソリューションと比較したものです。

表 1 ネットワーク機能の比較

HP 10GbE パススルー モジュール + Cisco Nexus HP Virtual Connect Flex-10
1 ギガビットおよび 10 ギガビット イーサネットのサポート
ユニファイド ファブリックのサポート ハードウェアのアップグレードが必要
Quality of Service(QoS) 出力のみ
ネットワーク モニタリング 最小限
In-Service Software Upgrade(ISSU) ×
Cisco Trusted Security(CTS) ×
モジュラ式の耐障害オペレーティング システム ×
包括的なレイヤ 2 フィーチャ セット ×

ソリューションの概要


Cisco Nexus 2232PP 10GE Fabric Extender は、10 ギガビット イーサネット サーバ接続ポートを 32 個と、10 ギガビット イーサネット ネットワーク アップリンクを 8 個搭載する次世代型ファブリック エクステンダです。Cisco Nexus 2248TP GE Fabric Extender や Cisco® UCS 2100 シリーズ Fabric Extender と同様、Cisco Nexus 2232PP は Cisco Nexus 5000 シリーズのリモート ライン カード(10 ギガビット イーサネット ポート 32 個)として動作します。HP 10GbE パススルー モジュールは、ブレード サーバのシャーシ内で管理対象外のデバイスとして動作し、各ブレード サーバに 1 対 1 の 10 ギガビット イーサネットによる透過的な接続性を提供します。Cisco Nexus 5020 スイッチを Cisco Nexus 2232PP および HP 10GbE パススルー モジュールと組み合わせることで、320 台のブレード サーバおよびその仮想マシンに対して、セキュアかつインテリジェントなサーバ アクセスを提供することができます。

Cisco Nexus 2232PP と HP 10GbE パススルー モジュールを組み合わせたアーキテクチャの主な利点は、ブレード サーバ シャーシ内にある管理対象のスイッチング要素を削減できることと、透過性を確保できることです。管理対象のスイッチング要素を削減すると、ブレードのシャーシ内の設備投資(CapEx)と運用支出(OpEx)が削減され、サーバ アクセス ネットワークが安定します。透過性が高まることにより従来のブレード サーバでも Cisco Nexus ソリューションが利用できるようになり、コストのかかるブレード スイッチ アップグレードを実行することなく、ユニファイド I/O やサーバ仮想化のサポートが可能になります。ユニファイド I/O を適用すると、ファイバ チャネル ブレード スイッチとホスト バス アダプタ(HBA)が削減され、ブレード サーバ アクセス レイヤ 内の複雑性やコストをさらに低減できます。

つまり、Cisco Nexus 2232PP を HP 10GbE パススルー モジュールと組み合わせることで、サーバ アクセス アーキテクチャの管理が容易になるだけでなく、仮想マシンやユニファイド I/O の実装のサポートが柔軟に行えるようになり、データセンター クラス スイッチの Cisco Nexus ファミリが持つ最新ネットワーク機能をすべて提供することが可能になります。

データセンターにおけるサーバ アクセス レイヤの課題


企業が仮想化されたスケールアウト型 x86 ブレード サーバを実装して、コンピューティング投資の増強と運用コストの削減を図ろうとしている現在、データセンターは複雑さを増しています。このようなコンピューティング アーキテクチャは、CapEx および OpEx を大幅に削減する一方で、データセンターのサーバ アクセスの複雑さをさらに深刻化させます。この動向により、データセンターのサーバ アクセス アーキテクチャを大幅に見直す必要がでてきました。Cisco Nexus 2232PP は、複数の透過的な HP 10GbE パススルー モジュールを集約させることで、ブレード サーバやサーバ仮想化の多くの利点を維持しながら、複雑さの軽減された、より管理しやすいデータセンターを実現する新たなブレード サーバ アクセス アーキテクチャを提供します。

ブレード サーバとサーバ仮想化の影響


データセンターのサーバ アクセス レイヤは、ブレード サーバやサーバ仮想化が加わったことで、さらに複雑になりました。ブレード サーバが登場する以前、一般的なデータセンターのアクセス レイヤはエンドオブロー(EoR)に大きなモジュラ スイッチのセットを配置し、サーバを最大 300 台まで集約できる構成になっていました。トップオブラック(ToR)固定スイッチで構成するアクセス ネットワーク設計では、より強力な x86 サーバごとに複数のギガビット イーサネット接続をサポートする場合、ラック内でケーブル配線する必要がありました。

ブレード サーバを活用すると、サーバ密度は上がります。その結果、ToR スイッチがラック単位で 2 台だったのが、4 台から 32 台へと激増するなど、スイッチの数も増大しました。サーバ仮想化を追加したことで、さらにアクセス スイッチの数はラック単位で 36 台から 160 台へと大幅に増えました。高密度の仮想化ブレード スイッチに対応したデータセンターのサーバ アクセス レイヤは、ミドルオブロー(MoR)または EoR 集約レイヤ スイッチによってサポートされている仮想マシンのアクセス レイヤおよびブレード サーバのアクセス レイヤで構成することが可能になりました(図 1)。

図 1 仮想化ブレード サーバ対応のサーバ アクセス レイヤの実装

図 1 仮想化ブレード サーバ対応のサーバ アクセス レイヤの実装


Cisco Nexus 2232PP および HP 10GbE パススルー モジュール ソリューション


アクセス設計は、さまざまな方法で簡素化できます。モジュラ スイッチ アーキテクチャでサーバ アクセス スイッチ数を削減する方法や、ロスレス 10 ギガビット イーサネット スイッチを導入して個別にイーサネットおよびファイバ チャネル スイッチを用意しなくてもよくする方法、または両方を組み合わせた方法などです。Cisco Virtual Blade Switching(VBS)機能、Cisco Nexus 1000V シリーズ スイッチ、および Cisco Nexus 2000 シリーズ Fabric Extender は、ブレード アクセス、仮想アクセス、および ToR アクセス レイヤでそれぞれモジュラ式スイッチング アーキテクチャをエミュレーションするソリューションの例です。

VBS システムは、最大 8 台の Cisco Catalyst® ブレード スイッチで構成できます。8 台のスイッチを配線すると、管理やネットワークの観点で見たときに 1 台のスイッチとして動作する VBS システムを形成することができます。8 台のうち 1 台はマスターになり、システム内の 8 台のスイッチすべてがインテリジェント ライン カードとして動作します。これは Cisco Catalyst 6000 シリーズ Supervisor Module の機能と同じです。つまり、企業はブレード スイッチのアクセス レイヤで管理するスイッチの台数、スパニング ツリー、レイヤ 3 インスタンスを 8 分の 1 まで削減が可能です。

Cisco Nexus 1000V シリーズには、最大 64 台の Virtual Ethernet Module(VEM)を管理できる Virtual Supervisor Module(VSM)が搭載されています。VEM はハイパーバイザ内にあり、同じ物理サーバ上で稼動する仮想マシンへのローカル スイッチングを提供します。VSM は、自身の仮想マシン上でソフトウェア アプライアンスとして動作するほか、スタンドアロン型 x86 ハードウェア アプライアンスとしても動作します。その結果、Cisco Nexus 1000V シリーズは仮想マシンのアクセス レイヤのスイッチ数を 64 分の 1 に削減できます。

Cisco Nexus 2148T Fabric Extender は、Cisco Nexus 5000 シリーズのリモート ライン カード(ギガビット イーサネット ポート 48 個)として動作することで、必要なオーバーサブスクリプション数に基づき、ギガビット イーサネットに接続されたサーバの大部分のファンアウトをサポートするよう、Cisco Nexus 5000 シリーズのスイッチング ファブリックを拡張することができます。Cisco Nexus 2148T と Cisco Nexus 5020 を実装すれば、ToR アクセス レイヤで管理するスイッチ数を最大 12 分の 1 に削減できます。また、Cisco Nexus 5000 シリーズでは IEEE DCB と INCITS FCoE 標準をサポートすることで、ストレージとデータのトラフィックを統合することができます(図 2)。

図 2 Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダは親の Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチの仮想ライン カードとして動作することで、ともに仮想モジュラ システム(VMS)を構成

図 2 Cisco Nexus 2000 シリーズ ファブリック エクステンダは親の Cisco Nexus
5000 シリーズ スイッチの仮想ライン カードとして動作することで、ともに仮想
モジュラ システム(VMS)を構成


Cisco Unified Computing System では、これら戦略の組み合わせを採用し、仮想化されたブレード サーバのコンピューティング環境のサーバ アクセスの複雑さを軽減します。Cisco UCS 6100 シリーズ ファブリック インターコネクトは、ネットワーク側のネイティブ ファイバ チャネルやイーサネット、FCoE のポートが搭載されたサーバにロスレス 10 ギガビット イーサネット インターフェイスを提供します。Cisco UCS 2100 シリーズ ファブリック エクステンダは、Cisco Unified Computing System ブレード シャーシ内の従来のブレード スイッチに代わり、Cisco UCS 6100 シリーズのリモート ライン カード(10 ギガビット イーサネット ポート 8 個)として動作します。Cisco Unified Computing System ネットワーク アダプタは、単一の 10 ギガビット イーサネット インターフェイスからストレージとデータのトラフィックを集約するだけでなく、仮想マシンごとのトラフィックをセグメント化する機能をサポートします。Cisco UCS 2100 シリーズと Cisco Unified Computing System ネットワーク アダプタを組み合わせることで、Cisco UCS 6100 シリーズは Cisco Unified Computing System ブレード サーバ内の仮想マシンすべてとアクセスできるよう拡張されます。これにより、ブレード サーバ(イーサネットおよびファイバ チャネル)や仮想マシンのアクセス レイヤは不要になります。その結果、仮想マシンやブレード サーバのアクセス レイヤから複雑なネットワーキングや状態が排除され、Cisco UCS 6100 シリーズ スイッチのペアはセキュアで統合されたアクセス スイッチングを 320 台のブレード サーバおよび仮想マシンに提供することができるようになります(図 3)。

図 3 Cisco Unified Computing System のサーバ アクセス設計

図 3 Cisco Unified Computing System のサーバ アクセス設計


前述した Cisco Unified Computing System の例では、Cisco Nexus 5020、Cisco Nexus 2232PP、および HP 10GbE パススルー モジュールを導入することで、従来のブレード サーバを使用してデータセンターのアクセス レイヤを大幅に削減することが可能です。Cisco Nexus 2232PP は、10 ギガビット イーサネット サーバ接続ポート 32 個、10 ギガビット イーサネット ネットワーク アップリンク 8 個を搭載する、次世代ファブリック エクステンダです。Cisco Nexus 2148T や Cisco UCS 2100 シリーズと同様に、Cisco Nexus 2232PP は Cisco Nexus 5000 シリーズのリモート ライン カード(10 ギガビット イーサネット ポート 32 個)として動作します。HP 10GbE パススルー モジュールは、ブレード サーバのシャーシ内で管理対象外のデバイスとして動作し、各ブレード サーバに 1 対 1 の 10 ギガビット イーサネットによる透過的な接続性を提供します。Cisco Nexus 5020 シリーズ スイッチ(EoR アクセス レイヤ)のペアを Cisco Nexus 2232PP ファブリック エクステンダ 10 台と HP 10GbE パススルー モジュール(ブレード サーバのアクセス レイヤ)と組み合わせることで、同ソリューションは 160 台のブレード サーバにセキュアなネットワーク アクセス スイッチングを提供します(図 4)。

図 4 イーサネット 10 ギガビットの HP 10GbE パススルー トポロジ

図 4 イーサネット 10 ギガビットの HP 10GbE パススルー トポロジ


Cisco Nexus 2232PP と HP 10GbE パススルー モジュールが透過的に動作するため、同アーキテクチャはストレージとネットワークのトラフィック統合のサポートだけでなく、仮想マシン間のスイッチングにも最適です。ユニファイド I/O は、従来のブレード サーバ ベンダーによりブレード サーバの統合型ネットワーク アダプタ(CNA)が認定され次第、HP 10GbE パススルー モジュール、Cisco Nexus 2232PP、および Cisco Nexus 5020 でサポートされる予定です。ユニファイド I/O を適用すると、ファイバ チャネル ブレード スイッチとホスト バス アダプタ(HBA)が削減され、ブレード サーバ アクセス レイヤ 内の複雑性やコストをさらに削減できます。

現在、Cisco Nexus 2232PP および HP 10GbE パススルー モジュール アーキテクチャでは Cisco Nexus 1000V シリーズによって仮想マシン スイッチングに対応することができます。さらに、サードパーティ CNA がハードウェア上で Cisco VN-Link テクノロジーをサポートしている場合も、仮想マシン スイッチングに対応できます。

図 5 HP 10GbE パススルーでシームレスなサーバ アクセス移行を実現

図 5 HP 10GbE パススルーでシームレスなサーバ アクセス移行を実現


表 2 HP 10GbE パススルーと HP Flex 10 Virtual Connect 間でのサーバ アクセス移行の比較

HP 10GbE パススルー モジュール + Cisco Nexus HP Virtual Connect Flex-10
1 ギガビットおよび 10 ギガビット イーサネットのサポート
ユニファイド ファブリックのサポート ハードウェアのアップグレードが必要
VNLink SW のサポート 最小限
VNLink HW のサポート ハードウェアのアップグレードが必要

Cisco Nexus 2232PP および HP 10GbE パススルー モジュール アーキテクチャの利点


Cisco Nexus 2232PP および HP 10GbE パススルー モジュール アーキテクチャは、サーバに 10 ギガビット イーサネットを実装する場合、従来のブレード スイッチまたは HP Virtual Connect アーキテクチャに対して多くの利点があります。特に、同アーキテクチャの透過性は従来の HP Virtual Connect アーキテクチャにはない利点で、シンプルで、柔軟かつ最新のネットワーキング機能を提供します。

簡易性

Cisco Nexus 2232PP および HP 10GbE パススルー モジュール アーキテクチャは、従来のブレード サーバまたは HP Virtual Connect アーキテクチャに比べて、管理対象のスイッチング要素を大幅に削減します(イーサネット トポロジでは 22 台から 2 台へ、ユニファイド I/O トポロジでは 36 台から 4 台へ削減可能)。HP 10GbE パススルー モジュールを従来のブレード サーバ シャーシで使用する場合、サーバ管理者またはネットワーク管理者は設定の必要がありません。これは、HP 10GbE パススルー モジュールがパッシブで、管理不要なデバイスであるためです。さらに、Cisco Nexus 2232PP は、Cisco Nexus 5020 スイッチのリモート ライン カードとして動作するため、同スイッチから管理できます(図 6 および 7、表 3)。

図 6 スイッチング要素の軽減:イーサネット トポロジ

図 6 スイッチング要素の軽減:イーサネット トポロジ


図 7 スイッチング要素の軽減:ユニファイド I/O トポロジ

図 7 スイッチング要素の軽減:ユニファイド I/O トポロジ


表 3 パススルー および Virtual Connect のコスト比較

イーサネット スイッチ ユニファイド ファブリック スイッチ I/O のシャーシあたりの定価 I/O のシャーシあたりの電力
HP 10GbE パススルー モジュール 2 4 US $9,998* 120 W*
HP Virtual Connect Flex10 22 36 US $50,396** 240 W

* シャーシ内にユニファイド ファブリックが実装されている場合

** HP Virtual Connect Flex-10 モジュール 2 個および HP Virtual Connect 8G Fibre Channel モジュール 2 個

Cisco Nexus 2232PP および HP 10GbE パススルー モジュール アーキテクチャは透過性を備えているため、Cisco Nexus 5020 からサーバまたは仮想マシンまで可視化することができます。この透過性は、データセンターが停止したときにネットワーク問題のトラブルシューティングをする複雑さを軽減させるだけでなく、Cisco Nexus 5020 が提供するカウンタ、統計、MIB、デバッグ、およびトラブルシューティング コマンドの豊富なセットを効果的に適用して、複雑なネットワーキング問題を素早く分析し解決します。HP Virtual Connect モジュールはブレード サーバへの可視性をブロックするため、HP Virtual Connect モジュールをブレード シャーシに適用する際は、Cisco Nexus 5020 の最新のトラブルシューティング ツールおよび機能が制限されます。そのため、HP Virtual Connect のデバッグおよびトラブルシューティング機能は少なく、トラブルシューティングはより複雑になります。

さらに、HP 10GbE パススルー モジュールはシンプルであるため、ブレード サーバ アクセス ネットワークの設定、管理、およびトラブルシューティングに関してサーバ管理者を教育する必要がありません。管理は簡易化されていますし、データセンター サーバ アクセスの権限者と責任はネットワーク管理者のドメインのみに明確化されています。

柔軟性


Cisco Nexus 2232PP および HP 10GbE パススルー モジュール アーキテクチャは、さまざまなネットワークやサーバ設計をサポートする画期的な柔軟性を備えています。この柔軟性は、Cisco Nexus 5020 の機能や、Cisco Nexus 2232 および HP 10GbE パススルー モジュールの透過的な性質により活用されています。Cisco Nexus 2232PP および HP 10GbE パススルー モジュール アーキテクチャは、純粋な 10 ギガビット イーサネット接続、ロスレス 10 ギガビット イーサネット、ユニファイド ファブリック接続、Cisco VN-Link を介した仮想マシン間のセキュア スイッチング、および両テクノロジーの組み合わせをサポートしています。すぐに Cisco Nexus 2232PP および HP 10GbE パススルー モジュール アーキテクチャを実装した場合でも、将来的にブレードまたは ToR アクセス レイヤ スイッチへのコストがかかるアップグレードを実施せずに、ユニファイド ファブリックやサーバ仮想化要件に対応できます。

Cisco Nexus 5000 シリーズおよび Cisco Nexus 2232PP を組み合わせることで、サーバのフォーム ファクタに依存することなく、データセンターのサーバ アクセス ネットワーク全体を統一する柔軟性が確保できます。Cisco Nexus 2232PP および Cisco Nexus 5020 を実装すれば、データセンター内のラックマウント サーバおよびブレード サーバだけでなく、同じサーバ ポッドに対してアクセス サービスを提供できるようになります。一貫性のあるネットワーク設計により、サーバおよびネットワーク データセンター チームへの統一された運用ポリシー、手順、および教育の適用が可能になります。

最新のネットワーキング機能


Cisco Nexus 2232PP および HP 10GbE パススルー モジュール ソリューションの透過的な設計により、従来のブレード サーバに対して Cisco Nexus スイッチと Cisco NX-OS ソフトウェア オペレーティング システムの価値をすべて適用できます。Cisco Nexus ソリューションの重要なポイントには、耐障害性があり、セキュアで標準ベースの包括的なレイヤ 2 フィーチャ セット、優れたスケーラビリティや新機能の素早い実装を実現するモジュラ型でマルチスレッドのオペレーティング システム アーキテクチャ、ユニファイド ファブリック内の複数のトラフィック タイプを管理してセグメント化する最新のイーサネット、IEEE DCB、およびデバイス管理、データセンター クラスの信頼性を提供するモジュラ型で耐障害のオペレーティング システム、In-Service Software Upgrade(ISSU)のサポートなどが挙げられます(表 1)。

まとめ


Cisco Nexus 2232PP を HP 10GbE パススルー モジュールと組み合わせることで、サーバ アクセス アーキテクチャの管理が簡単になるだけでなく、仮想マシンやユニファイド I/O の実装のサポートが柔軟に行えるようになり、データセンター クラス スイッチの Cisco Nexus ファミリが持つ最新ネットワーク機能をすべて提供することが可能になります。

関連情報


Cisco Nexus 2000 シリーズ Fabric Extender: http://www.cisco.com/web/JP/product/hs/switches/nexus2000/index.html

Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチ: http://www.cisco.com/web/JP/product/hs/switches/nexus5000/index.html

Cisco Unified Computing System: http://www.cisco.com/web/JP/solution/datacenter/unifiedcomputing_promo.html