¿Cómo Cableo mi Centro de Datos?

Por Miguel Aldama, RCDD NTS OSP WD TPM Gerente Técnico para México, Centroamérica y Caribe Hispano Introducción La importancia de las tecnologías de la información ha convertido al centro de datos en la pieza principal para la continuidad de negocio de las empresas. El incremento de datos y su transporte, almacenamiento y procesamiento, nos coloca en una escalada que parece interminable en cuanto a la cantidad de cables de fibra y de cobre que se requieren instalar. Ante la gran diversidad de opciones posibles, elegir el esquema correcto para nuestro centro de datos no es tarea fácil. Algunos esquemas requieren mucho cable, otros mucho equipo de red; algunos se basan en normas, otros en ideas precipitadas. Este artículo puede ofrecerle una luz para su diseño del cableado del centro de datos. Terminología Para este documento se ha elegido utilizar los términos definidos en la norma internacional ISO/IEC 24764 Information Technology - Generic Cabling for Data Centre Premises (Tecnología de la Información - Cableado Genérico para Predios de Centros de Datos). Para mayor claridad, la siguiente tabla contiene la equivalencia de dichos términos con los definidos en la norma ANSI/TIA-942 Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers (Norma de Infraestructura de Telecomunicaciones para Centros de Datos). TIA-942 ISO/IEC 24764 MDA – Main Distribution Área – Área de Distribución Principal MD – Main Distributor – Distribuidor Principal Backbone Cabling – Cableado Vertebral Main Distribution Cabling – Cableado de Distribución Principal HDA – Horizontal Distribution Área – Área de Distribución Horizontal ZD – Zone Distributor – Distribuidor de Zona Horizontal Cabling – Cableado Horizontal Zone Distribution Cabling – Cableado de Distribución de Zona EDA – Equipment Distribution Área – Área de Distribución de Equipos EO – Equipment Outlet – Salida de Equipos Conexión Punto a Punto entre Gabinetes: Lo que NO Se Debe Hacer Aunque en apariencia es lo más obvio, simple y barato, las conexiones punto a punto entre puertos de equipos ubicados en gabinetes separados, nos conducen a un esquema caótico y casi imposible de administrar, proteger y mantener. Este esquema es un criminal despiadado, responsable de que los cables se acumulen y se enreden debajo del piso falso. Paradójicamente, algunos especialistas a cargo de los servidores y main frames, lo llegan a recomendar o incluso a requerir, argumentando que entre menos conexiones haya, habrá menos puntos de falla. Cuando en realidad se provocan muchos más puntos de falla. Los patch cords y jumpers para las conexiones punto a punto entre gabinetes requieren longitudes mucho mayores que los utilizados en cableado estructurado, por lo que su disponibilidad puede estar bastante limitada. Al no poder cumplirse con las condiciones requeridas por el proyecto, esos cordones casi siempre se terminan ensamblando en sitio, sin ofrecer las características ni desempeño mínimo que las aplicaciones necesitan. Conexión punto a punto entre gabinetes Ventajas Desventajas Baratas Sin conectores intermedios Instalación rápida No requieren espacio ni racks para cross-connect (distribuidor de cableado) Longitudes poco disponibles Flexibilidad nula Rutas aleatorias y enredadas Obstaculiza el flujo de aire, lo que aumenta el consumo de energía y provoca sobrecalentamiento Rastreo e identificación laboriosa No permite la confiabilidad requerida para implementar esquemas de alta disponibilidad Administración deficiente Desconexiones accidentales Acumulación de contaminantes Se requiere destapar muchas placas de piso para su mantenimiento Top-of-the-Rack (ToR): Conexión Punto a Punto dentro del Gabinete Este esquema es muy promovido por los fabricantes de switches y demás equipos de red, ya que el usuario requiere comprar al menos dos switches -si se desea alta disponibilidad- por cada gabinete de servidores; en compensación, se requieren menos cables hacia los cross-connects del cableado estructurado. Aunque las conexiones entre los switches ToR y los servidores pueden realizarse con par trenzado o incluso con fibra óptica, la solución más consto-efectiva es realizarla con cables de interconexión hechos con cable twinaxial y preterminados en fábrica. Esta opción no posee cableado horizontal ni sigue las especificaciones contenidas en las normas de cableado de la industria. Para más información de la solución ToR, léase el artículo de Carrie Higbie titulado "Data Center Cabling Considerations: Point-to-Point vs Structured Cabling". Para más información de los cables de interconexión de Siemon, consúltese la página http://www.siemon.com/sis/ Esquema Top-of-the-Rack: Esquema Top-of-the-Rack: Top-of-the-Rack (ToR) Ventajas Desventajas Fácil interconexión de servidores y dispositivos Rápido adicionamiento de equipos nuevos Muy baja densidad de cableado lo cual reduce el espacio requerido debajo del piso falso Instalación rápida Poco espacio requerido para distribuidores de cableado Interfaces y cables de interconexión para servidores costo-efectivos Exceso de equipos y puertos de red Administración y mantenimiento segregados en cada gabinete, lo que aumenta su complejidad y reduce su confiabilidad Flexibilidad limitada a los servicios ofrecidos por el switch ToR Segmentación de redes sólo por medios virtuales (VLAN, Fabric SAN), lo cual puede contravenir políticas de seguridad existentes Necesidades adicionales de enfriamiento y energía en cada gabinete Difícil y costoso implementar esquemas de alta disponibilidad Requiere una gran cantidad de enlaces y recursos redundantes tales como fuentes de energía, módulos de administración y puertos de backbone A menos que las redes estén 100% integradas, debe complementarse con otros esquemas de cableado para SAN, respaldos directos, consola, redes de seguridad, etc. No permite monitoreo y administración inteligente de cableado para conexiones de servidores No cumple con normas de cableado ya que no posee cableado horizontal y requiere conexiones directas entre switches de acceso y servidores ubicados en gabinetes distantes Middle-of-the-Row (MoR): Conexión Punto a Punto en La Misma Fila Este esquema es parecido al ToR sólo que en lugar de colocar el equipo de red (switches) en cada gabinete, éste se ubica en los gabinetes centrales de cada fila. Debido a que los cables de interconexión de twinaxial tienen un alcance muy limitado (p. ej., 7 m para 40GBASE-CR4 y 100GBASE-CR10), debe haber switches MoR para filas de máximo 8 gabinetes. Los gabinetes tradicionales no cuentan con pasos entre gabinetes para cables de interconexión o cordones de equipo, por lo que habría que enrutar estos cables saliendo del gabinete origen (por abajo o por arriba) y entrando al gabinete destino; con lo que el número máximo de gabinetes por fila habría que reducirlo a seis. Nuestros gabinetes VersaPOD cuentan con paso ininterrumpido entre gabinetes, optimizando con ello las longitudes de cables y cordones y la administración de los mismos. Aunque este esquema no posee cableado horizontal, se acepta como excepción a la norma, la cual permite conexiones directas entre switches de acceso y servidores ubicados en la misma fila. Esquema Middle-of-the-Row (MoR): Middle-of-the-Row (MoR) Ventajas Desventajas Relativamente fácil interconexión de servidores y dispositivos Rápido adicionamiento de equipos nuevos Muy baja densidad de cableado lo cual reduce el espacio requerido debajo del piso falso Instalación rápida Poco espacio requerido para distribuidores de cableado Interfaces y cables de interconexión para servidores costo-efectivos No requiere tantos puertos de red como el esquema ToR Exceso moderado de equipos y puertos de red Administración y mantenimiento segregados en cada grupo de gabinetes Flexibilidad limitada a los servicios ofrecidos por el switch MoR Segmentación de redes sólo por medios virtuales (VLAN, Fabric SAN), lo cual puede contravenir políticas de seguridad existentes Necesidades adicionales de enfriamiento y energía en cada grupo de gabinetes A menos que las redes estén 100% integradas, debe complementarse con otros esquemas de cableado para SAN, respaldos directos, consola, redes de seguridad, etc. No permite monitoreo y administración inteligente de cableado para conexiones de servidores La interconexión entre distintos gabinetes de la misma fila requiere cables de equipo muy largos, puede implicar levantar placas de piso falso y retrasa la implementación La interconexión entre distintos gabinetes de la misma fila puede implicar la apertura de los gabinetes que estén en medio lo que puede contravenir las políticas de seguridad End-of-the-Row (EoR): Distribuidor de Cableado en La Misma Fila Una opción para evitar grandes volúmenes de cableado sin que haya necesidad de tener puertos de red en exceso, es colocar un cross-connect por cada grupo de 1 a 4 filas, dependiendo del número que haya de gabinetes por fila y de servidores por gabinete. Esta opción por lo general se debe dimensionar dependiendo de la capacidad máxima de la canalización entre los gabinetes y el cross-connect, incluyendo crecimiento futuro. Por ejemplo, si la canalización tiene capacidad máxima de 500 cables y se requieren 48 cables por gabinete, cada cross-connect podría atender hasta 10 gabinetes hacia cada lado de este, asumiendo que el cross-connect se ubica en medio de la fila. Aunque lo más conveniente es colocar el cross-connect en medio de las fila, lo más común es que éste se ubique en el extremo de la fila; por lo que a este esquema usualmente se le denomina End-of-the-Row (EoR). Este esquema optimiza el costo-beneficio del cableado horizontal de par trenzado hacia gabinetes, ya que ofrece un balance costo-efectivo entre puertos de red y enlaces horizontales requeridos. Como en este esquema hay una mayor cantidad de ZDs, se reduce la longitud requerida por el cableado horizontal, con lo cual los equipos 10GBASE-T pueden operar en short-reach-mode, especificado en la norma IEEE-802.3. Este modo de operación permite el soporte de enlaces de hasta 30 m mínimo clase EA, reduciendo significativamente el consumo de energía requerida. Esquema End-of-the-Row (EoR): Esquema End-of-the-Row (EoR): End-of-the-Row (EoR) Ventajas Desventajas Fácil interconexión de servidores y dispositivos Rápido adicionamiento de equipos nuevos Densidad de cableado limitada a la capacidad planificada de la canalización en cada fila Mucha flexibilidad para administración de cableado No requiere tantos puertos de red como los esquemas ToR o MoR Permite sistemas de monitoreo y administración inteligente Longitudes cortas de cableado horizontal Minimiza la longitud de cordones de equipo y de parcheo Facilidad de asignar capacidad de crecimiento a futuro Un mayor número de cross-connects para administrar y dar mantenimiento Mayor número de enlaces de cableado que en las opciones ToR o MoR Se requieren switches de acceso con puertos de par trenzado o fibra óptica que son más caros que los switches con puertos twinaxiales Any-to-All: Cross-Connect Centralizado El esquema Any-to-All consiste en un solo cross-connect centralizado en donde termina todo el cableado horizontal de los gabinetes de equipos y dispositivos. Si la densidad del cableado utilizado no es muy alta o si las vías de canalización permiten grandes volúmenes de cableado, ésta resulta la solución ideal, ya que se optimiza el uso de los puertos disponibles de equipos de red y se maximiza la flexibilidad de la administración de servicios, ya que cualquier enlace de cableado permite su conexión con cualquier puerto de red. Esquema Any-to-All: Any-to-All Ventajas Desventajas La mayor flexibilidad para la interconexión o conexión cruzada de servidores y dispositivos Ya que todos los switches y demás equipos de red están centralizados, se minimiza el número de puertos de equipos activos requeridos Simplifica la administración del cableado y de los equipos activos Permite sistemas de monitoreo y administración inteligente Minimiza la cantidad de módulos de monitoreo, módulos de administración y puertos de backbone de switches. "Más capacidad en menos cajas" Minimiza el consumo de energía, redundancia y necesidades de enfriamiento Minimiza la longitud de cordones de equipo aunque puede requerir cordones de parcheo más largos dependiendo del acomodo de equipos y paneles en el cross-connect Fácil de implementar esquemas de alta disponibilidad Un mayor número de cross-connects para administrar y dar mantenimiento Mayor número de enlaces de cableado que en las opciones ToR o MoR Se requieres switches de acceso con puertos de par trenzado o fibra óptica que son más caros que los switches con puertos twinaxiales La incorporación de equipos nuevos puede requerir la adición de nuevos enlaces de cableado si no fueron previstos Densidad de cableado muy elevada, lo cual puede ser un impedimento si las canalizaciones no cuentan con la capacidad requerida Conclusión La solución ideal para el cableado estructurado en un centro de datos muchas veces es el resultado de la combinación de los esquemas planteados, implementándolos en aquellas situaciones en donde ofrecen sus mayores beneficios. Por ejemplo, el cableado de fibra óptica para la SAN puede implementarse en un esquema Any-to-All, ya que los cables de fibra óptica ocupan muy poco especio en canalizaciones y permiten el uso de equipos de una gran densidad de puertos (fabrics y directores SAN); el cableado balanceado para LAN puede seguir una combinación de los esquemas EoR y MoR, ubicando un cross-connect por cada 2 ó 3 filas de gabinete, interconectando punto a punto (MoR) los equipos de los gabinetes adyacentes al cross-connect y conectando a través del cableado estructurado (EoR) el resto de los gabinetes; y en aquellos casos en que haya una gran cantidad de puertos por gabinete (>48), puede implementarse un esquema ToR. Acerca del Autor Miguel Aldama es un consultor con más de 25 años de experiencia en Sistemas de Transporte de Información, que cuenta con las certificaciones RCDD, NTS, OSP, WD, TPM y CCRE. Actualmente es Gerente de Servicios Técnicos y Educativos de Siemon para México, Centroamérica y El Caribe. Rev. A 12/10