Cisco Nexus 5000 シリーズ スイッチを使用した 10 ギガビット

ホワ イ ト ペーパー
Cisco Nexus 5000 シ リ ーズ ス イ ッ チ を使用 し た
10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト の展開
イ ン ト ロダク シ ョ ン
最新のサーバ テ ク ノ ロ ジーがデー タ セ ン タ ーに導入 さ れるのに伴い、今日のデー タ セ ン タ ー
は変革 さ れつつあ り ます。 マルチ コ ア プ ロ セ ッ サを搭載 し たマルチ ソ ケ ッ ト サーバによ り 、
ラ ッ ク マウ ン ト サーバ シ ス テムやブ レ ー ド シ ス テムは非常に高い処理能力を備え てい ま
す。 こ の高度な処理能力によ っ て、 今日のサーバ キ ャパシ テ ィ を よ り 効果的に利用で き る仮
想化ソ フ ト ウ ェ アの展開が促進 さ れて き ま し た。 今日のサーバの処理能力がそのま ま仮想化
テ ク ノ ロ ジーによ る利用効率向上 と 結び付 く こ と で、IP ネ ッ ト ワー ク に対する需要はこ れま
でにな く 大き く な っ ています。
こ れら 2 つ要素に後押 し さ れる形で、 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト は急速に導入が進んでい
ます。現在は、IT 部門がサーバ拡張ス ロ ッ ト にサー ド パーテ ィ のアダプ タ カ ー ド を装着する
こ と で、 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト を展開 し ています。 こ のレ ベルの帯域幅の需要に対 し
てサーバの メ ー カ ーに よ る対応が進めば、 多 く のラ ッ ク マウ ン ト シ ス テムやブ レー ド シ ス
テムのマザーボー ド には複数の 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ポー ト が搭載 さ れる よ う にな る
と 考え ら れます。 現在、 ある ブ レー ド シス テムは、 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ス イ ッ チ を
シ ャ ーシに内蔵 し ています。 他のブ レー ド シ ス テムは、 各ブ レー ド の 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサ
ネ ッ ト ポー ト を ア ク セス レ イヤ ス イ ッ チで利用で き る 10 ギガ ビ ッ ト パススルー接続を提
供 し よ う と し ています。 こ の方法では、 ブ レー ド シ ャ ーシ内でのオーバーサブ ス ク リ プ シ ョ
ンが排除 さ れます。
10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト がどのよ う な形でデー タ セ ン タ ーに導入 さ れるかに関係な く 、IT
部門は 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト がデー タ セ ン タ ーの ラ ッ ク に導入 さ れた際に新たに発生
する ト レー ド オ フ を考慮する必要があ り ます。 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト は、 ギガ ビ ッ ト
イ ーサネ ッ ト のための単な る手段ではあ り ません。 最大限の効果 と 効率を得る ために、 使用
にあた っ ては計画が必要です。 考慮すべき要素には、 次のも のがあ り ます。
･ サーバの密度が高まれば、 I/O 帯域幅の需要も高ま り ます。 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサ
ネ ッ ト は、強力なマルチ コ ア プ ロ セ ッ サを持つサーバが必要 と する帯域幅を提供 し
ます。
･ ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト は多 く の場合、 何列ものサーバ ラ ッ ク に組み込まれた中
間配線盤 （IDF） 内のア ク ス レ イヤ ス イ ッ チでサポー ト さ れます。 ギガ ビ ッ ト イ ー
サネ ッ ト の場合、銅ケーブルが低コ ス ト である こ と から エ ン ド オブ ロー ス イ ッ チ構
成が実用的で し た。 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト の場合は、 フ ァ イバ ト ラ ン シーバ
と ケー ブルの コ ス ト がかな り 高 く な り ま す。 代わ り の選択肢で あ る 10GBASE-T
は、 さ ら に高価なケーブルを使用 し 、 遅延が大き く 、 消費電力も 非常に大き く な り
ます。 こ のよ う な制約か ら、 ト ッ プ オ ブ ラ ッ ク 構成 と よ り よ いケーブル ソ リ ュ ー
シ ョ ン を組み合わせて使用する こ と を お勧め し ます。
･ 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト を導入する と 、 アグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤへのア ク セス
によ る ア ッ プ リ ン ク キ ャパシ テ ィ の需要が増え る可能性があ り ます。実際、仮想化
ソ フ ト ウ ェ アに よ っ てサーバ間での仮想マ シ ンの移動が容易にな る と 、 IP ネ ッ ト
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ワーキングの要件は流動的にな る と 同時に予測 し に く く な り ます。 こ のよ う な状況
に対応で き る スケー ラ ビ リ テ ィ を備えた ト ッ プオブ ラ ッ ク ス イ ッ チ ング テ ク ノ ロ
ジーが必要です。
Cisco Nexus™ 5000 シ リ ーズは、 デー タ セ ン タ ー ア ク セス レ イヤ ア プ リ ケーシ ョ ン用の 10
ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ス イ ッ チです。 ラ イ ン レ ー ト と 低遅延を実現 し 、 ポー ト 単位の コ
ス ト 効果に優れ、 DCE （Data Center Ethernet） に対応 し ています。 Cisco® Nexus 5000 シ
リ ーズは コ ス ト 効果の高い ト ッ プ オ ブ ラ ッ ク 展開モデルをサポー ト し て お り 、 ト ッ プ オ ブ
ラ ッ ク 環境 と ポ ッ ド 型環境の両方で、 サーバが必要 と す る ポー ト 密度 と 帯域幅を提供 し ま
す。 こ の ド キ ュ メ ン ト では、 い く つかのシナ リ オを例に、 ラ ッ ク マウン ト シ ス テム と ブ レー
ド シ ス テムの両方の高密度構成をサポー ト する ス イ ッ チの有効性を説明 し ます。
1RU サーバの ラ ッ ク のポー ト 密度
Cisco Nexus 5000 シ リ ーズ初の製品である Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チは、 最高密度のラ ッ
ク マウン ト サーバ構成に も対応で き るポー ト 密度 と 低コ ス ト ケーブル オプ シ ョ ン を備えて
います。 最高密度の構成 と は、 1 ラ ッ ク ユニ ッ ト （1RU） サーバがラ ッ ク の限界ま で搭載 さ
れ、それぞれのサーバがデ ュ アル 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト イ ン タ ー フ ェ イ ス を持つ状態
です。 40 ポー ト Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チが 2 台で合計 4RU を占め るので、 標準的な
42RU ラ ッ ク には、 サーバを最大 38 台搭載で き る こ と にな り ます。
図 1 の構成では、 1 つ目のポー ト で各サーバ と 一方のス イ ッ チ を接続 し 、 2 つ目のポー ト で
各サーバ と 他方のス イ ッ チ を接続 し ています。 こ の構成で、 ス イ ッ チに 40 あ る固定ポー ト
の う ち 38 が使用 さ れます。 Cisco Nexus 5020 は、 各ス イ ッ チで最大 2 基の 6 ポー ト 拡張モ
ジ ュ ールをサポー ト するので、 こ の構成のア ッ プ リ ン ク ポー ト 数は 2 ～ 14 にな り ます。 こ
の範囲の中では、 上限の 14 のア ッ プ リ ン ク を設定 し て ラ ッ ク レ ベルのオーバーサブ ス ク リ
プ シ ョ ン比を 2.7:1 ま で下げる こ と がで き ます。 こ れによ り 、 IT 部門は任意のオーバーサブ
ス ク リ プ シ ョ ン比から 始め、 ト ラ フ ィ ッ ク の需要に応 じ て 2.7:1 ま で調整で き ます。
図1
Cisco Nexus 5020 は、 最高密度の 1RU サーバ構成に対応 し てお り 、 適切なオーバーサブ ス ク リ
プ シ ョ ン比を保つ こ と がで き る
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こ のシナ リ オの魅力は、Cisco Nexus 5000 シ リ ーズで高いポー ト 密度を利用で き る こ と だけ
ではあ り ません。 ソ リ ュ ーシ ョ ン全体のコ ス ト 効果の高 さ も重要です。 まず、 ス イ ッ チ自体
のポー ト あた り の コ ス ト が比較的低 く な っ ています。 SFP+ 互換 コ ネ ク タ と Twinax ケーブ
ルを統合 し た、 エネルギー効率が良 く 低 コ ス ト で低遅延の革新的な ソ リ ュ ーシ ョ ン に よ り 、
経済性が さ ら に高ま り ます （図 2）。 SFP+ （Small Form-Factor Pluggable Plus） 直接接続 10
ギガ ビ ッ ト 銅ケーブルの場合、 電力消費は 1 接続あた り わずか 0.1 ワ ッ ト （W） 、 遅延は 1
リ ン ク ご と にわずか約 0.25 マ イ ク ロ秒です。 このソ リ ュ ーシ ョ ンは最長 10 m の範囲で利用
で き、 ラ ッ ク 内ケーブル配線の資本コ ス ト と 運用コ ス ト を下げる こ と がで き ます。
図2
SFP+ 直接接続 10 ギガ ビ ッ ト 銅ケーブルに よ っ て ト ッ プオブ ラ ッ ク ア ク セス ス イ ッ チ展開シ
ナ リ オの経済性が高ま り 、 ラ ッ ク レ ベル展開の資本コ ス ト と 運用コ ス ト が低下
Cisco Nexus 7000 シ リ ーズ ス イ ッ チな どのアグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤ ス イ ッ チ と の リ ン ク 用
と し て、 Cisco Nexus 5000 シ リ ーズは、 マルチ モー ド の短距離オプ テ ィ カル SFP+ ト ラ ン
シーバをサポー ト し ます。 こ れら のオプ テ ィ カル ト ラ ン シーバは、 消費電力が ト ラ ン シーバ
ご と に約 1W、 遅延が 0.1 マ イ ク ロ秒未満で、 最長 300 m の範囲に到達可能です。
いずれのオプ シ ョ ン も、 10GBASE-T よ り も遅延が少な く 、 エネルギー効率は高 く な っ てい
ます。 10GBASE-T 標準で使用する ト ラ ン シーバでは、 1 ト ラ ン シーバあた り 4 ～ 8W が消
費 さ れ、1 リ ン ク ご と に最大で 2.5 マ イ ク ロ秒の遅延が生 じ る ため、10GBASE-T 標準はネ ッ
ト ワー ク レ ベルの電力消費の大き な要因 と な っ ています。
2RU サーバの ラ ッ ク のポー ト 構成
1RU サーバの コ ス ト と 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ネ ッ ト ワー ク イ ン タ ー フ ェ イ ス カ ー ド
（NIC） の コ ス ト の比較から 、 企業はよ り 強力な 2RU サーバのラ ッ ク に 10 ギガ ビ ッ ト イ ー
サネ ッ ト を展開する傾向があ り ます。 こ のシナ リ オでは、 2 台の Cisco Nexus 5020 ス イ ッ
チによ っ てポ ッ ド に冗長接続を提供 し ます。 ポ ッ ド は 2 つのラ ッ ク で構成 さ れ、 それぞれの
ラ ッ ク には 2RU サーバが 20 台ずつ収納 さ れます。 帯域幅 と 冗長性を確保する ために、 各
サーバには 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト NIC が 2 枚ずつ装着 さ れます。
図 3 に示すよ う に、 2 つのラ ッ クは、 ま っ た く 同 じ よ う に 2RU サーバ 20 台 と Cisco Nexus
5020 ス イ ッ チ 1 台を収納 し た ト ッ プ オブ ラ ッ ク 構成にな っ ています。 各サーバは、 1 枚の
NIC によ っ てそのラ ッ ク上部のア ク セス レ イ ヤ ス イ ッ チに接続 さ れ、も う 1 枚の NIC によ っ
て隣接する ラ ッ ク のス イ ッ チに接続 さ れます。 ケーブルの長 さ は、 SFP+ 10 ギガ ビ ッ ト 直接
接続銅ケーブル ソ リ ュ ーシ ョ ンの上限である 10 m 以内に収ま り ます。 こ の構成では、 各ス
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イ ッ チに 40 ある固定ポー ト がすべて使用 さ れます。 ア ッ プ リ ン ク は、 最大 2 基の 6 ポー ト
10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト 拡張モ ジ ュ ールでサポー ト さ れます。 た と えば、 ス イ ッ チ ご と
に 6 ポー ト モ ジ ュ ールを 1 基使用 し てア ッ プ リ ン ク を 4 つにする と 、 オーバーサブ ス ク リ
プ シ ョ ン比は 10:1 にな り ます。 拡張モ ジ ュ ールを 2 基使用 し てアグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤへ
のア ッ プ リ ン ク を 12 にする と 、 帯域幅要件の指定に応 じ てオーバーサブ ス ク リ プ シ ョ ン比
を 3.3:1 ま で下げる こ と がで き ます。
図3
Cisco Nexus 5020 は 2RU サーバの 2 ラ ッ ク ポ ッ ド をサポー ト し 、 オーバーサブ ス ク リ プ シ ョ
ン比を 3.3:1 ま で下げる こ と がで き る
ブ レー ド サーバ向け 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ネ ッ ト ワー ク
ブ レー ド サーバでの 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト で一般的な構成は 2 つあ り ます。 10 ギガ
ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ス イ ッ チ を内蔵 し たブ レー ド サーバは、各ブ レー ド と 内部で接続 さ れ、
オーバーサブ ス ク ラ イ ブ型の 10 ギガ ビ ッ ト リ ン ク によ っ てア ク セス レ イヤ ス イ ッ チ と 接続
さ れます。 パススルー構成では、 各ブ レー ド の 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト イ ン タ ー フ ェ イ
ス を ブ レー ド サーバ シ ャ ーシ ま で拡張 し て、 ラ ッ ク上部のア ク セス ス イ ッ チ と 接続で き ま
す。 こ の 2 つのテ ク ノ ロ ジーの間の ト レー ド オ フは、 次の と お り です。
･ ブ レー ド サーバ ス イ ッ チ を使用する と 、 ス イ ッ チ ング と 管理の複雑 さ が増 し ます。
ス イ ッ チ自体のオーバーサブ ス ク リ プ シ ョ ン比が適用 さ れるので、 ア プ リ ケーシ ョ
ン を ブ レー ド に割 り 当て る際は、 シ ャ ーシ レ ベルのス イ ッ チがボ ト ルネ ッ ク にな ら
ない よ う に慎重を期する必要があ り ます。ブ レー ド サーバ ス イ ッ チの利点は、ラ ッ
ク内の配線が少な く な り 、ア ク セス レ イヤ ス イ ッ チに対するポー ト 要件が軽 く な る
こ と です。
･ パススルー構成では、 すべてのネ ッ ト ワー ク
ト ラ フ ィ ッ クはア ク セス レ イヤ ス
イ ッ チ に送信 さ れて、 そ こ か ら デー タ セ ン タ ー ネ ッ ト ワー ク イ ン フ ラ ス ト ラ ク
チ ャの残 り の部分によ る管理が行われます。 また、 ア ッ プ リ ン ク のオーバーサブ ス
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ク ラ イ ブは、 ブ レー ド サーバ ス イ ッ チの制限ではな く 実際の ト ラ フ ィ ッ ク 要件に
基づいて行われます。 パス スルー構成にはポー ト 密度が高い ト ッ プ オブ ラ ッ ク ス
イ ッ チが必要ですが、 これは Cisco Nexus 5020 が優れている分野です。
Cisco Nexus 5020 は、 ブ レー ド サーバ ネ ッ ト ワーキングのど ち ら のシナ リ オに も 理想的な
製品です。
シ ャ ーシにス イ ッ チが内蔵 さ れたブ レー ド サーバのポ ッ ド
Cisco Nexus 5020 は、10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ス イ ッ チ を内蔵する複数のブ レー ド サー
バから のア ッ プ リ ン ク を集約する際、 コ ス ト 効果の高い手段です。 ブ レー ド サーバに 10 ギ
ガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ア ッ プ リ ン ク が 4 つずつあ る場合は、 ス イ ッ チ を2 台展開する こ と
で、 3 つのラ ッ ク で構成 さ れるポ ッ ド に完全な冗長性を提供で き ます。 図 4 では、 3 台のブ
レー ド サーバを格納 し た ラ ッ クが 2 つ と 、2 台のブ レー ド サーバ と 2 台の Cisco Nexus 5020
ス イ ッ チ を格納 し た中央ラ ッ ク が 1 つ示 さ れています。 こ の構成の場合、 ス イ ッ チ ポー ト の
合計数は 32 で、 ア ッ プ リ ン ク用のス イ ッ チ ポー ト は 8 です。 こ の構成のオーバーサブ ス ク
リ プ シ ョ ン比は 4:1 にな り ます。 2 段階の （シ ャ ーシ内 と ト ッ プオブ ラ ッ ク ） オーバーサブ
ス ク リ プ シ ョ ン比によ っ て帯域幅が不足する場合は、 6 ポー ト 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト
拡張モ ジ ュ ールを 1 基か 2 基追加する こ と で、 オーバーサブ ス ク リ プ シ ョ ン比を 1.6:1 ま で
下げる こ と がで き ます。
こ の構成は、 さ ら に高い密度に も 対応で き ます。 各ス イ ッ チに 6 ポー ト 10 ギガ ビ ッ ト イ ー
サネ ッ ト 拡張モ ジ ュ ールを 2 基ずつ追加する と 、 ポ ッ ド は さ ら に 3 台のブ レー ド サーバを
サポー ト で き ます。 こ の場合、 サーバ と の合計接続数は 56、 ア ッ プ リ ン クは最大 8 にな り 、
オーバーサブ ス ク リ プ シ ョ ン比は 5.5:1 にな り ます。
10GBASE-T テ ク ノ ロ ジー と 比較す る と 電力消費 と 遅延が小 さ い SFP+ 10 ギガ ビ ッ ト 直接
接続銅テ ク ノ ロ ジーがブ レー ド ス イ ッ チで利用で き る よ う にな っ た こ と で、ポ ッ ド 内ス イ ッ
チ ングに対応 し たブ レー ド シ ス テムの使用は、 有力な選択肢 と な っ ています。
図4
Cisco Nexus 5020 はブ レー ド サーバの 3 つのラ ッ ク で構成 さ れるポ ッ ド をサポー ト し 、各サー
バにはシ ャ ーシ レ ベル ス イ ッ チへの 4 つの 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ア ッ プ リ ン ク がある
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ネ ッ ト ワー ク パススルー接続を使用する ブ レ ー ド サーバのポー ト 密度
1 つのラ ッ ク に 2 台のブ レー ド サーバが収納 さ れ、各サーバにブ レー ド が 16 ずつ格納 さ れ、
各ブ レー ド に 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト NIC が 2 枚ずつ装着 さ れる構成では、ラ ッ ク 上部
にある 2 台の Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チのそれぞれに 32 のネ ッ ト ワー ク リ ン ク が接続 さ
れます （図 5）。 この構成は完全に冗長化 さ れています。 また、 ス イ ッ チにはアグ リ ゲーシ ョ
ン レ イヤへのア ッ プ リ ン クが 8 つあるので、オーバーサブ ス ク リ プ シ ョ ン比は 4:1 にな り ま
す。 6 ポー ト 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト 拡張モ ジ ュ ールを 1 基または 2 基増設 し て、 オー
バーサブ ス ク リ プ シ ョ ン比を下げる こ と がで き ます。 モ ジ ュ ールを 1 基増設すればア ッ プ リ
ン ク 数は 14、 2 基増設すれば 20 にな り 、 オーバーサブ ス ク リ プ シ ョ ン比はそれぞれ 2.29:1
と 1.6:1 にな り ます。
図5
16 のブ レー ド を格納する ブ レ ー ド サーバ 2 台の構成では、 2 台の Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チ
が完全な冗長性を実現 し 、 オーバーサブ ス ク リ プ シ ョ ン比を 1.6:1 ま で下げる こ と がで き る
ま とめ
Cisco Nexus 5000 シ リ ーズ ス イ ッ チは、 将来の多様なサーバ構成に も対応可能なポー ト 密
度を備え、デー タ セ ン タ ーへの 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト の展開を支援 し ます。今日、デー
タ セ ン タ ーでは、10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト NIC を装着 し たサーバやサーバ ラ ッ ク を個別
に展開 し ていますが、 Cisco Nexus 5020 では高密度の 1RU および 2RU サーバ シナ リ オ を
実現で き ます。10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト パススルー接続 と シ ャ ーシ レ ベル ス イ ッ チが標
準にな る中で、 Cisco Nexus 5020 はブ レー ド サーバのラ ッ クやポ ッ ド をサポー ト するポー
ト 密度を提供 し ます。
関連情報
http://www.cisco.com/jp/go/nexus/
http://www.cisco.com/jp/go/dc/
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