Cisco Nexus 4000 シリーズ

Cisco Nexus 4000 Series Switches for IBM BladeCenter

ソリューションの概要





Cisco Nexus 4000 Series Switches for IBM BladeCenter



概要


こドキュメントは、Cisco Nexus™ 4000 シリーズ ブレード スイッチによるユニファイド ファブリック ソリューションを使用して、IBM BladeCenter を導入する計画を立てているサーバ、ストレージ、ネットワークの管理者を対象としています。複雑な管理、ケーブル配線、電力の効率的利用など、ブレード サーバ環境の導入時に管理者が直面する一般的な課題について説明します。Cisco Nexus 4000 シリーズは、ユニファイド ファブリック ソリューションによってこれらの課題に対処します。

課題


データセンターにおいてブレード サーバの人気が高まり、またサーバ仮想化による統合が注目される中、データセンターの管理者はこれらのテクノロジーを最大限活用し、効率性を高めながらソリューション実装の複雑さを軽減し、コストも削減することを強く求められています。新しいブレード サーバ テクノロジーを導入する際、特にサーバ仮想化環境への導入においては、各管理者のそれぞれの業務を維持する必要があります。

サーバ管理者は絶え間なく環境を統合して、データセンターのコストと電力消費を抑えるために物理サーバ数を削減しています。ブレード サーバは、スケールアウト型 x86 アーキテクチャを実現する高密度で費用対効果の高いソリューションを提供しますが、ネットワーク アクセス スイッチ数の大幅な増加をもたらすことで運用上の問題を生み出しています。ブレード サーバの需要増加に対応するスケーラブルなネットワーク インフラストラクチャを実現するには、イーサネット スイッチ数を削減する必要があります。多くの場合、LAN と SAN に異なる管理ツールと OS が使用されているため、ブレード サーバ環境の管理インフラストラクチャはばらばらになっています。

ほとんどの組織は LAN ファブリックと SAN ファブリック用と2つ、ブレード サーバ アクセス ネットワーク インフラストラクチャを稼働させており、別個の I/O スイッチ、Network Interface Card(NIC; ネットワーク インターフェイス カード)、Host Bus Adapter(HBA; ホスト バス アダプタ)を使用しています。ファイバ チャネル SAN の場合、サーバごとに HBA を 1 個以上購入する必要があり、機器のコストが大幅に増加します。ミッションクリティカルなアプリケーションの場合(それ以外の多くの場合でも)、ほとんどの組織はイーサネット接続を冗長化する必要があり、コストと複雑度はさらに増します。

これらの分離したネットワークでは、ネットワーク インターフェイス数の増加、ケーブル配線とスイッチ ポートの追加、より複雑なサポートの必要性などの要件に対処するため、さらに多くの支出が必要になります。サーバ仮想化も、必要なネットワーク アダプタ数を増加させる要因となります。VMware などによって提供されるサーバ仮想化では、複数のアダプタを使用して、LAN、SAN、ハイパーバイザ管理、仮想インフラストラクチャ サービスのトラフィックを伝送する必要があります。

このような課題に対処するためには、従来のブレード サーバ I/O、ストレージ、ネットワーク運用を統合する単一のネットワーク インフラストラクチャを構築して、進化するビジネス アプリケーションをより効率的にサポートする必要があります。

シスコは IBM BladeCenter をご利用のお客様向けに、次世代ユニファイド ファブリック ブレード スイッチの Cisco Nexus 4001I Switch Module for IBM BladeCenter を提供することで、データセンターにさらなる進化をもたらします。

ソリューションの利点


IBM BladeCenter シャーシ用 Cisco Nexus 4001I ユニファイド ブレード スイッチの主な利点は次のとおりです。

  • 合計 20 ポートの、高帯域幅、フルラインレート、ノンブロッキング 10 ギガビット イーサネット ポート
    • 14 ポートのダウンリンク:IBM BCH シャーシまたは BCH-T シャーシ内で各ブレード サーバ接続用に使用します(ギガビット イーサネットおよび 10 ギガビット イーサネット自動検知を使用)。
    • 6 ポートのアップリンク:ギガビット アップストリーム スイッチとの接続に使用します(イーサネットおよび 10 ギガビット イーサネット自動検知を使用)。
  • ロスレス 10 ギガビット イーサネットおよびユニファイド ファブリック アーキテクチャに基づく、簡素化されたブレード サーバ I/O アクセス。標準的なイーサネット、Fibre Channel Over Ethernet(FCoE)、IP ベース ストレージ(Small Computer System Interface over IP(iSCSI)など)、同じロスレス 10 ギガビット イーサネットを介する Network-Attached Storage(NAS; ネットワーク接続ストレージ)を提供し、必要なケーブル配線および相互接続モジュール数を削減し、消費電力を低減します。
  • IEEE 802.1 Data Center Bridging(DCB)ロスレス イーサネットのサポート
  • データセンター全体にわたる単一の、特化したモジュラ式オペレーティング システム。Cisco® NX-OS ソフトウェアによる一貫した管理のためのブレード サーバ アクセスを含みます。
  • Cisco Nexus 1000V スイッチを使用したサーバ仮想化との緊密な統合
  • 高速および High-Performance Computing(HPC ; 高パフォーマンス コンピューティング)アプリケーション向けの低遅延(1.5 us)および一貫した高パフォーマンス
  • 10 ギガビット イーサネットでユニファイド ファブリックを使用する、一貫かつ簡素化されたネットワーク アクセスおよびケーブル配線設計。サーバ仮想化を強化し、仮想マシンのモビリティを改善します。

ハードウェア インフラストラクチャの統合


VMware ESX、Microsoft Hyper-V、Citrix Xen などのサーバ仮想化テクノロジーを使用したデータセンター統合の増加により、物理サーバが必要とする帯域幅は増えています。サーバ統合を容易にするサーバ、CPU、メモリのテクノロジーが高度になっているため、強力なインフラストラクチャ基盤が必要です。FCoE の標準化により、シスコは Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチ トップオブラック(ToR)アクセス スイッチ プラットフォームを導入し、業界をリードしました。そして、データセンターに導入されるブレード サーバ テクノロジーの増加に伴い、シスコはブレード サーバ プラットフォーム用に構築された初のユニファイド ファブリック イーサネット スイッチ、Cisco Nexus 4000 シリーズで再び業界をリードしています。このシリーズでは Cisco Nexus ファミリの利点が x86 ブレード サーバ アクセス レイヤにまで拡大されます。

現在のデータセンターでは、ブレード シャーシ ソリューションに多数のさまざまなネットワーク スイッチが必要です。一般的なブレード シャーシのイーサネット スイッチは 2 〜 4 個で、ブロックレベル ストレージ アクセス用のファイバ チャネル スイッチは 2 個です。データセンターでブレード サーバの普及が進むと、必要なケーブル数およびスイッチの運用は管理しにくくなる可能性があります(図 1)。

図 1 一般的なブレード スイッチ ソリューション

図 1 一般的なブレード スイッチ ソリューション
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Cisco Nexus 4000 シリーズの統合ソリューション


Cisco Nexus 4000 シリーズと Cisco Nexus 5000 シリーズおよび 7000 シリーズを組み合わせると、LAN および SAN の管理者は、Cisco NX-OS オペレーティング システムによる一貫した管理ソリューションを得ることができます。

Cisco Nexus 4000 シリーズは、カットスルー アーキテクチャを備えた単一の Application-Specific Integrated Circuit(ASIC; 特定用途向け集積回路)プラットフォームです。低遅延により仮想環境のアプリケーション パフォーマンスが向上します。Cisco Nexus 4000 シリーズと 5000 シリーズの各ポートでノンブロッキング 10 ギガビット イーサネットの帯域幅を確保できるため、Cisco Nexus プラットフォームではブレード サーバ環境のユニファイド I/O の統合が可能です。ファブリックを統合すると、ブレード シャーシで必要な実際のモジュール数が減るため、必要なケーブルと電力消費も減少します。

Cisco Nexus 4000 シリーズには、アップストリーム スイッチで 10 ギガビット イーサネット ポートを使用できない場合に、アップリンク ポートをギガビット イーサネットに設定する機能もあります。

シスコは Cisco Nexus 1000V も販売しています。Cisco Nexus 1000V を VMware サーバ仮想環境に導入すると、ブレード サーバの仮想環境用のエンドツーエンド Cisco Nexus ソリューションを実現することができます。

また、Cisco Data Center Network Management(DCNM)では、データセンターにあるすべての Cisco Nexus プラットフォームを 1 ヶ所で管理することができます。Cisco DCNM により、中央集中型の管理インターフェイスから複数の Cisco Nexus 4000 シリーズ スイッチを管理でき、Cisco Nexus スイッチの導入と設定が簡素化します。

ユニファイド ネットワークを実装したデータセンターへの転換は既存の環境内で徐々に行うことができるため、最適な効果および投資保護を確保しながら、業務の中断を抑制することができます。最初の段階ではアクセス レイヤが重点領域になります。LAN トラフィック、IP ベース ストレージ トラフィック、ファイバ チャネル ベース ストレージ トラフィックのユニファイド ファブリックを実現するために、Cisco Nexus 4000 シリーズおよび 5000 シリーズの統合アクセス レイヤ スイッチを使用します。

ユニファイド ファブリックは、ブレード サーバのロスレス 10 ギガビット イーサネット インフラストラクチャを配備した後に導入できます。ユニファイド ファブリックにより、FCoE、NAS、iSCSI、またはこれらのテクノロジーの組み合わせを柔軟に使用できます。

FCoE をソリューションとして考えている場合、ネイティブ FCoE ストレージを待つ必要はありません。Converged Network Adapter(CNA; 統合型ネットワーク アダプタ)と ToR スイッチ(Cisco Nexus 5000 シリーズ等とブレード内アクセス レイヤでは Cisco Nexus 4000 シリーズ スイッチ)の間で、FCoE を使用してロスレス 10 ギガビット イーサネット インフラストラクチャを展開することができます。これによってアダプタ、ケーブル、スイッチ ポートの数が減り、大幅にコストが削減されます。CNA および Cisco Nexus 4000/5000 シリーズ スイッチ間のこのような FCoE 接続では、ファイバ チャネルおよびイーサネット トラフィックの両方が 1 本のリンク上で伝送されます。Cisco Nexus 5000 シリーズは、LAN およびイーサネット トラフィックを アップストリームのCisco Nexus 7000 シリーズ スイッチに、SAN トラフィックを アップストリームのCisco MDS 9000 ファミリ スイッチに分割します。

FCoE には、ロスレス イーサネット上でファイバ チャネル トラフィックを伝送するメカニズムがあります。ファイバ チャネルと FCoE は、今後数年間は共存し、補い合うテクノロジーです。FCoE には既存のファイバ チャネル管理インフラストラクチャが採用されているため、投資が保護されます。

FCoE によって仮想マシンのモビリティを向上させ、サーバ仮想化プロジェクトを強化することができます。仮想環境においても、ハードウェアの物理インターフェイスには適切なプロビジョニングが必要です。FCoE によって簡素化されたケーブル配線スキームでは、仮想マシンをサーバ間で移動するために必要な実際の作業を削減することができます。仮想マシンの接続ポイントが少なくなると、モビリティが向上します。

図 2 に、このユニファイド仮想化ソリューションの利点を示します。

図 2 ブレード シャーシ用シスコ仮想化ユニファイド ファブリック ソリューション

図 2 ブレード シャーシ用シスコ仮想化ユニファイド ファブリック ソリューション
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Cisco Nexus 4000 シリーズの「イーサネットのみ」のソリューション


データセンターに導入された IBM BladeCenter サーバの一部には、SAN ストレージにアクセスできないものがあります。このようなサーバは、Network File System(NFS; ネットワーク ファイル システム)、Common Internet File System(CIFS)、iSCSI 共有ストレージなど、IP ベース ストレージに依存しています。Cisco Nexus 4000 シリーズを Cisco Nexus 5000 または 7000 シリーズと組み合わせると、Cisco NX-OS を使用した一貫性のある管理、および Virtual PortChannel(vPC)機能を使用した高い復元力設計のトポロジが実現します。図 3 に、Cisco Nexus 4000 シリーズを使用した高可用性ソリューションのトポロジを示します。

図 3 シスコの復元力ある「イーサネットのみ」のトポロジ設計

図 3 シスコの復元力ある「イーサネットのみ」のトポロジ設計
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Cisco vPC 機能は virtual PortChannel で利用可能なすべてのリンクを使用するため、アップストリーム スイッチに障害が発生しても広い帯域幅と冗長性が得られます。vPC の最も重要な利点はスパニング ツリー プロトコルが不要になったことです。これは、2 個のアップストリーム スイッチが 1 個のスイッチとして動作するためです。vPC 機能は、First Customer Shipment(FCS; お客様への最初の出荷)後に Cisco Nexus 4000 シリーズ上で使用可能になり、ブレード サーバは同じ利点を得られます。8 つの仮想レーン、Role-Based Access Control(RBAC; ロールベース アクセス コントロール)、Link-State Tracking(LST; リンクステート トラッキング)、Rapid Per-VLAN Spanning Tree Plus(RPVST+; 高速 VLAN 単位スパニングツリー プラス)、一貫した低遅延、その他多くのイーサネット機能を含む高度な機能により、Cisco Nexus 4000 シリーズは IBM ブレード サーバ環境に堅牢かつ復元力が高いソリューションを提供します。

まとめ


Cisco Nexus 4000 シリーズ ブレード スイッチを導入したシスコは、高帯域幅、豊富なイーサネット機能、ユニファイド I/O、一貫した管理機能をデータセンターに提供し、業界をリードし続けています。データセンターを統合すれば、運用コスト(OpEx)は継続的に削減されます。Cisco Nexus 4000 シリーズは、スイッチやケーブルの数、ブレード シャーシに必要な電力を削減することで、この統合を容易にします。10 ギガビット イーサネット スイッチをサーバに提供して「イーサネットのみ」のソリューションまたはユニファイド I/O ソリューションを実現する Cisco Nexus 4000 シリーズは、エンド ユーザの 10 ギガビット イーサネット ネットワークへの移行に役立ちます。

関連情報


詳細については、http://www.cisco.com/go/nexus4000/ [英語] および http://www.cisco.com/jp/go/bladeswitch/ を参照してください。

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