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雙活距離太遠為啥用波分,容災鏈路設計關鍵點知多少?

容災通信鏈路設計是保障用戶在合理的通信成本下成功實現容災系統建設的重要步驟。不同的通信鏈路有不同的屬性,如距離支持、帶寬能力等,而不同的容災技術和容災應用對通信鏈路的要求並不相同。

 

容災通信鏈路的選擇

 

對於容災方案,無論採用哪種容災通信鏈路,都需要從信息系統災備的實際需求出發,確定風險的型別,分析各業務系統不同的容災要求,明確災備系統的RTO和RPO的標的。用戶還需要根據應用資料特點、可以承受的成本來選擇合適的資料傳輸方式。容災通信鏈路的選擇需要解答以下問題:

 

  • 容災通信鏈路距離(即生產中心到容災中心的距離),需要根據抵禦的風險型別確定,如區域性災難需要選擇異地災備,站點災難可選擇同城災備,系統或設備故障可選擇同機房災備。
  • 容災通信鏈路帶寬,需要根據業務應用分析,明確RTO和RPO需求,從而確定需要哪種帶寬鏈路和需要多少條。
  • 容災通信鏈路選擇後,還需要根據應用系統的資料變化量、資料傳輸的可靠性,進行驗證確認設計的鏈路是否滿足預期的標的。目前資料遠程傳輸的主要方式、優缺點、適合的傳輸距離如表所示。

     

 

容災鏈路連接方式

 

當前業界容災方案的通信鏈路基本採用“裸光纖直連交換機方式、通過DWDM設備連接裸光纖方式、IP網絡方式”等,每種方式各有利弊,基於應用的容災技術建設容災系統,主要採用標準的IP網絡連接,通信鏈路可以是ATM、E1/E3、IP等,如果採用基於儲存或虛擬儲存的技術來建設容災方案,則可以採用裸光纖、DWDM、SONET、SDH等通信鏈路,也可以通過FCIP設備利用ATM、E1/E3、IP等通信鏈路。

 

目前主要傳輸介質是光纖,按照資料在光纖中的傳輸樣式可分為單模光纖和多模光纖。其中多模光纖由於存在樣式色散,在長距離傳輸時會使光纖的帶寬變窄,降低其傳輸容量,其有效傳輸距離為2~4km。因此在遠距離(大於等於100KM)的傳輸中一般採用單模光纖進行傳輸。

 

準同步數字系列PDH (Plesiochronous Digital  Hierarchy),在使用光信號傳輸前,使用電信號進行傳輸方式。 傳輸速率在150M以內。

 

同步光纖網SONET (Synchronous Optical Network)和同步數字系列SDH (Synchronous Digital Hierarchy)是早期的光傳輸技術,一根光纖只能傳輸一路光信號,目前現網還在大量使用,但已經不在上面進行新技術開發。正在被逐步替代。傳輸速率包括155Mbps、622Mbps、2.5Gbps、10Gbps。

 

波分復用技術WDM(Wavelength Division Multiplex),一根光纖上同時傳輸多路光信號的技術,有DWDM (Dense WDM)和CWDM (Corase WDM)兩種,當前主流是DWDM。

 

單個光信號的傳輸速率包括2.5Gbps、10Gbps、40Gbps、100Gbps、200Gbps,單根光纖可傳輸的光波長數量: 32、40、80、96、106、160。目前主流的應用是40波和80波系統。

 

鏈路復用方式選擇

 

單模光纖具有傳輸帶寬大,傳輸成本高等特點。為了有效地利用傳輸帶寬,降低傳輸成本,通常採用多路復用技術,即將一個物理通道分為多個邏輯信道,使多路傳輸信號同時在一個物理信道內傳輸,以有效地使用傳輸介質的帶寬,提高信道的傳輸效率。

 

多路復用技術主要有頻分多路復用(Frequency Division Multiplexing,FDM),時分多路復用(Time Division Multiplexing,TDM),碼分多路復用(Code Division Multiplexing,CDM)。容災的光纖鏈路中主要採用的復用方式是頻分多路復用和時分多路復用。

 

同步數字系列

 

同步數字系列(Synchronous Digital Hierarchy SDH)是以SONET為基礎,制訂出的國際標準,是一整套可進行同步數字傳輸、復用和交叉連接的標準化數字信號的等級結構,也是一種時分復用技術。SDH是在電路層對信號進行復用,基本原理是將PDH、ATM、IP等信號打包成信息包後,放在STM-N幀中,然後由STM-N信號承載,在SDH網絡上進行傳輸,其所採用的復用方式是同步復用和靈活的映射結構(可以理解為時分復用的方式)。

 

 

在波分復用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技術出現之前,典型的超長距離光傳輸鏈路的每對光纖僅傳送一路SDH或SONET信號。由於光纖存在損耗,信號每傳輸80km就需要進行3R光-電-光(OEO)再生,再生距離的選擇由光纖衰減繫數和接收機的靈敏度來決定。網絡由一連串的OEO再生器組成,OEO再生器的成本高,因此基於該技術的大容量資料傳送網非常昂貴。

 

波分多路復用

 

波分多路復用技術是基於光層的對傳輸媒介的復用技術,是一種特殊的頻分復用技術,它將兩種或多種不同波長的光載波信號(攜帶各種信息)在發送端經復用器(亦稱合波器,Multiplexer)匯合在一起,並耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸的技術;在接收端,經解復用器(亦稱分波器或稱去復用器,Demultiplexer)將各種波長的光載波分離,然後由光接收機作進一步處理以恢複原信號。

 

 

按照通道間隔的不同,WDM可以細分為CWDM(稀疏波分復用)和DWDM(密集波分復用)。CWDM的信道間隔為20nm,而DWDM的信道間隔從0.2nm 到1.2nm。在WDM的傳輸網中同樣存在光纖損耗,解決方法是每經過80km的光纖跨段後,用一個摻鉺光纖放大器(EDFA)將所有的DWDM光信號功率放大,EDFA可以同時放大40~80個波長信道的光信號,因此其額外成本由所有信道分攤,隨著信道數目的增加,傳送每比特的成本會進一步降低。

 

第一代DWDM系統中,由於技術所允許的最大無電中繼傳輸距離在640km左右,所支持的無電中繼的典型距離為400km,一般運用於城域核心網。新興的第三代LHDWDM網絡採用ULH技術,信號的傳輸距離可以達到3000km甚至更遠而不需要OEO電再生,可運用於長途骨幹網。在到達目的地之前,信號不但處於傳輸層,而且處於光層,可進一步去掉多餘的OEO再生器,進一步降低傳輸成本和傳輸時延。

 

總之,要根據距離和成本來選擇不同的容災通信鏈路復用方式,基於現有的光纖網絡基礎,容災距離在100km左右建議採用城域WDM傳輸網絡,容災距離在1000km及以上則可以採用SDH傳輸網絡、長途骨幹WDM傳輸網絡,或者SDH+WDM混合的傳輸網絡。DWDM設備組成如下:

 

 

  • 波長轉換:把要傳輸的業務,轉換成對應波長的光信號;包含前面介紹的光發射機和光接收機
  • MUX: 把多個波長信號合到一根光纖上
  • DEMUX:把一根光纖上的多個波長信號分開,和MUX使用同樣的器件
  • DCM:色散補償,可選
  • 光放:進行光功率放大
  • 光纖:傳輸介質

 

總之,DWDM系統採用的各種光的波長都是不同的,也就是特定標準波長。為了區別於SDH等系統的普通寬譜波長,有時把WDM系統的波長稱為彩光(Colored),而稱普通光系統的光接口為黑白光(Grey)。WDM波分復用就是將不同顏色的“光”(波長)在同一根光纖中傳輸。

 

雙活容災鏈路知識就先分享但這裡。為了幫助大家進一步理解,筆者把雙活重點知識點做了梳理並整理成電子書,目錄如下:

 

第1章 雙活技術和方案概述

第2章 資料中心雙活該如何構建

  • 2.1 構建資料中心互聯網絡 8

  • 2.2 資料中心內部互聯技術介紹 8

  • 2.3 雙活應用部署方式 9

  • 2.4 雙活仲裁部署方式 9

  • 2.5 雙活應用的外部訪問 9

  • 2.6 基於網關的雙活技術 10

  • 2.7 雙活方案的基本技術條件 11

  • 2.8 基於應用層的雙活技術 11

  • 2.9 基於NAS的雙活技術 12

  • 2.10 雙活的限制和要求 13

第3章 剖析Clustered Metro Cluster雙活方案

第4章 剖析SVC Stretch Cluster雙活方案

第5章 剖析PowerHA/SVC HyperSwap雙活方案

第6章 剖析HDS HAM/GAD雙活方案

第7章 剖析華為VIS/HyperMetro雙活儲存方案

第8章 剖析EMC Vplex雙活資料中心儲存方案

第9章 剖析SRDF/Mtreo和MetroSync雙活方案

第10章 剖析HPE、Dell和Fujitsu雙活儲存方案

第11章 如何在應用層部署應用雙活?

  • 11.1物理應用部署 90

  • 11.2虛擬應用部署 90

第12章 多路徑ALUA如何優化雙活方案I/O處理

  • 12.1 什麼是ALUA多路徑機制 92

  • 12.2 ALUA在雙活中如何應用 93

  • 12.3 ALUA的路徑狀態和相關概念 93

  • 12.4 ALUA技術支持現狀 95

  • 12.5 ALUA主要功能和能力 97

第13章 業界主流廠商雙活架構和技術比較

  • 13.1 儲存網關雙活 98

  • 13.2 Active-Passive雙活 98

  • 13.3 Active-Active雙活 98

 

好了,以上是“業界主流資料中心儲存雙活完全解析”電子書涉及內容,請需感興趣的讀者朋友通過原文鏈接”獲取。

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