資料中心佈線架構 – 三種常見架構解析

資料中心，作為現代數位世界的基礎設施，承載著海量數據的儲存、運算與傳輸任務。 為了確保資料中心內伺服器、儲存設備以及網路設備之間的高效互聯，佈線架構 (Cabling Architecture) 的設計至關重要。 資料中心佈線不僅僅是將線纜連接起來，更是一門精深的學問，它直接影響著網路效能、擴展性、可靠性、管理維護成本，甚至資料中心的整體營運效率。

試想一下，一個大型資料中心，內部可能部署成千上萬台伺服器，以及數量龐大的網路設備。 這些設備之間需要透過密集的線纜相互連接，才能構成一個完整、高效的網路系統。 如果佈線規劃不當，就可能導致線路雜亂無章、難以管理維護，甚至影響網路訊號傳輸品質，造成效能瓶頸。 反之，一個設計優良的佈線架構，則能讓資料中心網路井然有序、易於管理、高效可靠，為各種應用服務提供穩固的基礎。

如同建築物的骨架，資料中心佈線架構是支撐網路暢通的基石。 不同的佈線架構，各有其特性、優缺點以及適用場景。 常見的資料中心佈線架構主要有列末端 (End of Row – EoR)、列中端 (Middle of Row – MoR) 以及櫃頂式 (Top of Rack – ToR) 三種。 本文將深入探討這三種主流佈線架構，剖析其設計理念、優勢與劣勢，並進行綜合比較，幫助讀者更全面地了解資料中心佈線的奧秘，為資料中心網路的規劃與建置提供參考。

引言

在現代資料中心的心臟地帶，高效穩定的網路架構是資料高速流動的基石，也是確保應用程式效能和業務連續性的關鍵。資料中心網路架構的設計，直接影響著延遲、頻寬、可擴展性、管理複雜度以及成本效益。在眾多網路架構設計中，End of Row (EOR, 列末端)、Middle of Row (MOR, 列中間) 和 Top of Rack (TOR, 機櫃頂端)，是目前最主流且廣泛應用的三種架構。這三種架構各有千秋，適用於不同的資料中心規模、應用場景和預算考量。本文將深入剖析 EOR、MOR、TOR 三種網路架構的原理、優缺點，並比較其適用場景，為資料中心網路架構的選型提供專業的參考指南。

資料中心佈線區域 (學習前需要先知道的)

在深入探討資料中心佈線架構之前，我們需要先了解資料中心佈線中幾個重要的區域劃分概念。 根據 TIA-942 標準，一個完善的資料中心結構化佈線系統，通常包含五個關鍵的功能區域。 在本文中，我們將聚焦於最核心的三個區域：主配線區 (MDA)、設備配線區 (EDA) 以及水平配線區 (HDA)。 理解這三個區域的定義和功能，有助於我們更好地理解各種佈線架構的設計理念。(這裡刻意跳過ZDA，因為用不到)

主配線區 (Main Distribution Area – MDA)

MDA，主配線區，是資料中心佈線系統的中心樞紐。 它通常位於資料中心的核心位置，是結構化佈線系統的 主要配線點 (point of distribution)。 MDA 的主要功能是 容納核心網路設備，例如路由器、大型 LAN/SAN 交換器、專用小型交換器以及多工器。 MDA 負責 彙集來自各個區域的線纜，並 實現資料中心內外部網路的互聯互通。 簡而言之，MDA 就像資料中心網路的 “大腦”，負責核心的資料交換和路由功能。

設備配線區 (Equipment Distribution Area – EDA)

EDA，設備配線區，是資料中心內 終端設備 (end equipment) 的部署區域。 它指的是資料中心內 實際放置伺服器、儲存設備、機櫃等 IT 設備的空間。 EDA 的主要功能是 提供終端設備的網路連接。 在不同的佈線架構中，EDA 的網路連接方式會有所不同，例如在集中式佈線中，EDA 的線纜需要長距離拉回 MDA；而在櫃頂式佈線中，EDA 的設備則直接連接到機櫃頂端的交換器。 簡單來說，EDA 是資料中心網路的 “神經末梢”，負責將網路訊號傳輸到每一台終端設備。

水平配線區 (Horizontal Distribution Area – HDA)

HDA，水平配線區，是位於 MDA 和 EDA 之間的中間配線區域。 HDA 的主要功能是 作為 MDA 和 EDA 之間的線纜管理點和連接點。 HDA 通常會 容納彙聚層級的網路設備，例如 LAN/SAN 交換器。 在集中式佈線架構中，HDA 通常位於 MDA 附近，作為 MDA 的延伸；而在 EoR 和 MoR 架構中，HDA 則會下沉到伺服器機櫃列的末端或中間位置，更靠近 EDA。 HDA 的作用是 簡化線纜管理，並提供更靈活的網路連接。 可以將 HDA 視為資料中心網路的 “神經中樞”，負責訊息的彙整和轉發。

理解 MDA、EDA 和 HDA 這三個核心區域的概念，有助於我們更深入理解不同資料中心佈線架構的設計思路和特性。 在接下來的章節中，我們將基於 MDA、EDA、HDA 的概念，深入剖析EoR、MoR 以及 ToR 這三種主流的資料中心佈線架構。

EOR (End of Row) 架構

架構概述

列末端佈線 (EoR) 架構，在傳統的 MDA-HDA-EDA 三層架構基礎上進行了優化。 它 將水平配線區 HDA 的位置，從傳統的中央區域，移動到伺服器機櫃列的末端位置。 伺服器機櫃 (EDA) 的線纜，先連接到位於列末端的 HDA，再由 HDA 匯聚後，拉線回到 MDA 的核心交換設備。

EoR 架構可以視為 集中式佈線 (本文最後面面有補充) 的改良版，它透過將 HDA 下沉到列末端，縮短了 EDA 到 HDA 之間的線纜長度，降低了線纜管理的複雜度。

優點

• 集中式管理： EOR 架構 交換器數量大幅減少，網路管理更加集中化，簡化了交換器的配置、監控和維護工作，降低了管理複雜度。 相較於 TOR 架構，EOR 架構可以 節省 70% 以上的交換器管理工作量，大幅降低運維成本。
• 簡潔的水平佈線： 伺服器到 EOR 交換器的線纜 採用水平佈線，機櫃內部佈線整潔，機房整體佈線更為簡潔，易於管理和維護。 簡潔的佈線不僅美觀，更重要的是 降低了線纜管理的複雜度，方便日後的維護和升級。
• 易於維護： 交換器集中部署，方便維護人員進行設備維護和故障排除。 維護人員無需進入每個機櫃進行交換器維護，只需在列末端即可完成所有交換器的維護工作，大幅提升維護效率。
• 高端口密度交換器利用率： EOR 架構通常採用 高端口密度的交換器，可以充分利用交換器的端口資源，提升設備利用率。 高端口密度交換器可以 降低每端口的平均成本，提升整體網路的經濟性。

缺點

• 高延遲： 伺服器需要透過較長的水平線纜連接到列末端的 EOR 交換器，網路路徑較長，延遲相對較高。對於延遲敏感型應用程式，EOR 架構可能不是最佳選擇。 在極端情況下，EOR 架構的網路延遲可能比 TOR 架構 高出 1-2 個數量級，對於延遲敏感型應用程式的效能影響較大。
• 頻寬瓶頸風險： 一列伺服器的所有流量都匯聚到 EOR 交換器，EOR 交換器容易成為頻寬瓶頸，尤其是在高密度運算環境下，可能影響網路效能。 為了緩解頻寬瓶頸風險，可以採用 鏈路聚合 (Link Aggregation) 技術，將多條鏈路捆綁成一條邏輯鏈路，提升 EOR 交換器的上行鏈路頻寬。
• 擴展性受限： EOR 架構的擴展性相對受限，新增伺服器或機櫃可能需要升級 EOR 交換器，甚至需要重新規劃網路架構，擴展性不如 TOR 架構靈活。 當資料中心規模擴展到一定程度時，EOR 架構可能需要 垂直擴展 (Scale-Up) 或 水平擴展 (Scale-Out)，升級或改造網路架構的複雜度較高。
• 故障影響範圍較大： EOR 交換器故障會影響到整列伺服器，故障影響範圍較 TOR 架構更大。 為了提升 EOR 架構的可靠性，通常採用 雙 EOR 交換器冗餘部署，即在列末端部署兩台 EOR 交換器，互為備份，保障整列伺服器的網路連線。
• 初期建置成本較高： EOR 架構通常採用高端口密度、高性能的交換器，初期建置成本相對較高。 高端口密度交換器的價格通常較高，會增加資料中心初期網路設備的投入成本。

適用場景

• 中小型資料中心： EOR 架構的集中式管理和簡潔佈線，更適合中小型資料中心，降低管理和維護成本，例如企業私有雲、託管型資料中心、邊緣資料中心等。
• 對延遲不敏感的應用： 對於延遲要求不高的應用程式 (例如：網頁伺服器、檔案伺服器、電子郵件伺服器、離線分析系統)，EOR 架構可以滿足需求，並提供較高的管理效率。
• 重視管理效率和機房整潔度： EOR 架構更易於管理和維護，機房佈線更簡潔，適合重視管理效率和機房美觀的資料中心，例如企業級資料中心、政府機構資料中心等。

MOR (Middle of Row) 架構

架構概述

列中端佈線 (MoR) 架構，是 EoR 架構的進一步演進。 它 將 HDA 的位置，進一步下沉到伺服器機櫃列的中間位置。 每列機櫃的伺服器 (EDA) 線纜，從列的兩端向中間的 HDA 匯聚，再由 HDA 拉線回到 MDA 的核心交換設備，進一步縮短了 EDA 到 HDA 的線纜長度，並將線纜管理更細緻地分散到每列機櫃的中間位置。

MOR 交換器通常選用 中等端口密度的交換器，端口密度介於 TOR 交換器和 EOR 交換器之間。 MOR 交換器的部署位置可以是在 伺服器列中間的機櫃，也可以是 獨立的配線櫃，具體部署方式取決於機房空間和佈線需求。

優點

• 延遲適中： 相較於 EOR 架構，MOR 架構 伺服器到交換器的網路路徑縮短，延遲降低，但仍略高於 TOR 架構。 MOR 架構的延遲性能介於 TOR 和 EOR 之間，可以滿足一部分對延遲有一定要求，但又非極端敏感的應用程式需求。
• 管理複雜度適中： MOR 架構 交換器數量介於 TOR 和 EOR 之間，管理複雜度也介於兩者之間，相較於 TOR 更易於管理，相較於 EOR 更分散。 MOR 架構在管理複雜度和網路分散性之間取得了一定的平衡。
• 佈線相對簡潔： MOR 架構的佈線 相較於 TOR 架構更簡潔，但仍不如 EOR 架構。 MOR 架構的佈線複雜度介於 TOR 和 EOR 之間，可以兼顧佈線的整潔性和維護性。
• 故障影響範圍適中： MOR 交換器故障會影響到半列伺服器，故障影響範圍介於 TOR 和 EOR 之間。 MOR 架構的故障影響範圍控制在半列伺服器，相較於 EOR 架構有所改善。

缺點

• 延遲仍高於 TOR： 對於極端延遲敏感型應用，MOR 架構的延遲仍然偏高，不如 TOR 架構。 在對延遲要求極高的場景下，MOR 架構可能無法提供最佳的效能。
• 頻寬瓶頸風險依然存在： 雖然相較於 EOR 架構有所改善，但 MOR 交換器仍然可能成為半列伺服器的頻寬瓶頸。 在高密度伺服器部署場景下，MOR 交換器仍然需要具備足夠的端口密度和背板頻寬，以應對流量壓力。
• 擴展性不如 TOR： MOR 架構的擴展性 不如 TOR 架構靈活，新增伺服器或機櫃可能需要調整 MOR 交換器的部署位置或升級交換器。 MOR 架構的擴展性介於 TOR 和 EOR 之間，需要提前規劃好資料中心的擴展方案。
• 管理和佈線複雜度仍高於 EOR： 相較於 EOR 架構，MOR 架構的 管理和佈線複雜度仍然較高。 對於追求極致簡化管理的資料中心，MOR 架構可能不如 EOR 架構更具吸引力。

適用場景

• 中大型資料中心： MOR 架構在管理複雜度和效能之間取得平衡，適合中大型資料中心，例如企業級資料中心、區域性雲資料中心、混合雲環境等。
• 對延遲有一定要求，但非極端敏感的應用： 對於延遲要求介於 TOR 和 EOR 之間的應用程式 (例如：企業內部應用系統、中等規模的線上服務)，MOR 架構是一個可行的選擇。
• 希望在管理效率和成本之間取得平衡： MOR 架構在管理複雜度和成本之間取得平衡，適合希望在管理效率和初期投入之間取得折衷的資料中心，既希望降低管理複雜度，又希望兼顧一定的網路效能。

TOR (Top of Rack) 架構

架構概述

櫃頂式佈線 (ToR) 架構，是目前 最為分散式的佈線方案。 它 在每個伺服器機櫃 (Rack) 的頂部，都部署一台交換器 (ToR Switch)。 伺服器 (EDA) 的線纜， 短距離連接到機櫃頂端的 ToR 交換器。 ToR 交換器再透過 上行鏈路 (Uplink) 連接到 MDA 的核心交換設備。 ToR 交換器通常位於機櫃頂端，故得名 “櫃頂式佈線”。

ToR 架構可以視為 完全分散式的佈線方案，它將網路交換功能下沉到每個機櫃，最大程度地縮短了伺服器到交換器的線纜長度，實現了低延遲、高頻寬的網路連接。

優點

• 低延遲： 伺服器與 TOR 交換器直接相連，網路路徑最短，延遲最低。這對於對延遲極為敏感的應用程式 (例如：高效能運算集群、金融交易系統、線上遊戲伺服器) 至關重要。 在 HPC 集群中，TOR 架構可以將節點間的網路延遲降低到 微秒級別，大幅提升分散式運算效率，縮短科學計算和模擬時間 。
• 高頻寬利用率： 每個機櫃內的流量都限制在本地 TOR 交換器，東西向流量 (伺服器之間的流量) 不會跨越核心網路，大幅提升頻寬利用率，降低核心網路的負載。 根據業界測試數據，TOR 架構可以將資料中心核心網路的 頻寬利用率提升 30% 以上，有效降低網路擁塞風險，提升整體網路效能。
• 高可擴展性： TOR 架構的擴展性極佳，新增機櫃只需增加 TOR 交換器即可，對現有網路架構影響小，易於線性擴展，滿足資料中心規模快速成長的需求。 大型雲端服務商和超大規模資料中心，通常採用 TOR 架構，以應對業務的快速擴張和彈性需求。
• 故障隔離性： 每個機櫃的 TOR 交換器都是獨立運作的，單一 TOR 交換器故障只會影響到該機櫃內的伺服器，故障影響範圍小，提升了網路的整體可靠性。 在需要高可用性的關鍵業務場景中，TOR 架構的故障隔離性可以最大限度地降低單點故障帶來的影響，保障業務的連續性。
• 成本效益： 初期建置成本相對較低，TOR 交換器通常採用較低端口密度的交換器，價格相對親民。 對於預算有限的資料中心初期建置，TOR 架構可以提供較高的性價比。

缺點

• 管理複雜度高： TOR 架構需要管理大量的 TOR 交換器，增加了網路管理的複雜度，尤其是在大型資料中心，交換器的配置、監控、維護工作量巨大。 管理數千台 TOR 交換器，需要依賴 自動化管理工具和平台，例如網路配置管理系統、網路監控系統、SDN 控制器等，以簡化配置、監控、故障排查等工作。
• 機櫃內部佈線複雜： 每個機櫃內部都需要額外的電源和管理線路連接到 TOR 交換器，機櫃內部佈線較為密集，增加了佈線和維護的難度。 機櫃內部線纜的整理和標識，對於後期的維護至關重要。
• TOR 交換器單點故障風險： 雖然故障影響範圍小，但 每個機櫃的 TOR 交換器仍然是單點故障，TOR 交換器故障會導致整個機櫃的伺服器失去網路連線。 為了降低單點故障風險，可以採用 雙 TOR 交換器冗餘部署，即在每個機櫃部署兩台 TOR 交換器，互為備份，提升機櫃網路的可靠性。
• 上行鏈路頻寬需求： 雖然東西向流量本地化，但每個 TOR 交換器都需要 足夠的上行鏈路頻寬 連接到核心網路，以滿足南北向流量 (伺服器與外部網路的流量) 的需求。 在設計 TOR 架構時，需要充分評估南北向流量的需求，合理規劃 TOR 交換器的上行鏈路頻寬，避免上行鏈路成為瓶頸。

適用場景

• 大型、超大型資料中心： TOR 架構的高可擴展性和頻寬利用率，使其成為大型和超大型資料中心的理想選擇，例如雲端服務商、互聯網巨頭、大型金融機構的資料中心。
• 高密度運算環境： 對於需要極低延遲和高頻寬的應用程式，TOR 架構是最佳方案，例如 HPC 集群、AI 訓練平台、高效能資料庫、金融交易系統、電競遊戲伺服器等。
• 預算有限的初期建置： TOR 架構的初期建置成本相對較低，適合預算有限的資料中心初期建置，可以隨著業務發展逐步擴展網路規模。

TOR、EOR、MOR 架構比較

為了更清晰地比較 TOR、EOR、MOR 三種網路架構的優劣，我們將其關鍵特性整理成下表：

如何選擇最適合的網路架構？

選擇資料中心網路架構，需要綜合考量多種因素，沒有絕對的最佳方案，只有最適合特定需求的方案。以下是一些選型建議：

資料中心規模

• 小型資料中心： EOR 架構可能是更經濟高效的選擇，簡化管理和佈線，降低初期投入和運維成本。
• 中型資料中心： MOR 架構可以在效能和管理之間取得平衡，是一個不錯的折衷方案，兼顧效能和管理效率。
• 大型、超大型資料中心： TOR 架構在可擴展性和效能方面具有明顯優勢，是更長遠的選擇，可以應對未來業務的快速擴張和高密度運算需求。

應用程式需求

• 延遲敏感型應用 (HPC, 金融交易, 遊戲)： TOR 架構是首選，追求極致低延遲，保障應用程式的效能和使用者體驗。
• 一般應用程式 (網頁, 郵件, 檔案)： EOR 或 MOR 架構即可滿足需求，更注重管理效率和成本，降低總體擁有成本。
• 混合型應用： 可以考慮混合部署 TOR 和 EOR/MOR 架構，針對不同應用選擇最合適的架構，例如將延遲敏感型應用部署在 TOR 架構區域，將一般應用部署在 EOR/MOR 架構區域，實現資源的優化配置。

預算考量

• 預算有限： TOR 架構初期建置成本較低，可以作為起步階段的選擇，逐步完善網路架構。
• 長期投資： EOR 和 MOR 架構雖然初期成本較高，但長期來看，在管理和維護成本方面可能更具優勢，降低長期運營成本。 在預算允許的情況下，可以考慮選擇更具長期效益的 EOR 或 MOR 架構。

管理能力

• 管理資源有限： EOR 架構的集中式管理更易於上手，降低管理門檻，適合管理資源有限的企業或機構。
• 專業管理團隊： TOR 架構雖然管理複雜度高，但如果擁有專業的網路管理團隊，可以充分發揮其效能優勢，透過自動化管理工具提升管理效率。

未來發展趨勢

隨著雲端運算、AI、5G 等新技術的快速發展，資料中心網路正朝著 更高頻寬、更低延遲、更智慧化、更開放 的方向演進。新興的 CLOS 架構 (Spine-Leaf Architecture) 和 Fabric 架構 (Data Center Fabric) 正在逐漸取代傳統的 TOR、EOR、MOR 架構，成為下一代資料中心網路的主流 [5]。這些新架構採用 扁平化的網路拓撲，消除了傳統架構中的層級限制和瓶頸，實現了更高的頻寬、更低的延遲和更靈活的可擴展性，更好地滿足未來資料中心對高效能、高彈性網路的需求。

CLOS 架構 (Spine-Leaf Architecture)

CLOS 架構，也稱為 Spine-Leaf 架構，是一種二層 (Layer 2) 網路拓撲，由 Spine 層 (骨幹層) 和 Leaf 層 (葉節點層) 組成。 Leaf 層交換器 位於網路邊緣，負責連接伺服器，類似於傳統 TOR 架構中的 TOR 交換器。 Spine 層交換器 位於網路中心，負責連接所有的 Leaf 層交換器，形成一個星型拓撲。

CLOS 架構的關鍵優勢在於其 水平擴展能力 (Scale-Out) 和 ECMP 多路徑路由 (Equal-Cost Multi-Path Routing)。 水平擴展能力 意味著可以透過簡單地增加 Leaf 層和 Spine 層交換器，線性擴展網路規模，而無需改變現有網路架構。 ECMP 多路徑路由 則可以將流量分散到多條等價路徑上，充分利用網路頻寬，並提供冗餘性和負載均衡。 CLOS 架構非常適合 大型雲資料中心 和 超大規模資料中心，可以提供高頻寬、低延遲、高可擴展性的網路基礎設施，支撐大規模虛擬化、容器化和雲原生應用。

Fabric 架構 (Data Center Fabric)

Fabric 架構，也稱為 Data Center Fabric，是一種 更為先進的資料中心網路架構，它基於 網路虛擬化技術，將底層的物理網路抽象成一個邏輯上的 Fabric (網路 Fabric)。 Fabric 架構通常採用 VXLAN (Virtual Extensible LAN) 或 NVGRE (Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation) 等 隧道技術，將二層網路封裝在三層網路之上，實現 跨越三層網路的二層互聯。 SDN 控制器 (Software-Defined Networking Controller) 在 Fabric 架構中扮演著核心角色，負責 集中控制和管理整個 Fabric 網路，實現網路的自動化配置、策略管理和流量調度。

Fabric 架構的優勢在於其 高度的靈活性、自動化和可程式化。 它可以 快速部署和調整虛擬網路，滿足不同應用程式的網路需求； 自動化網路配置和管理 可以大幅降低運維成本； 可程式化的網路介面 則可以方便地與雲平台和自動化工具整合，實現網路的 DevOps 化。 Fabric 架構廣泛應用於 超融合基礎架構 (Hyper-Converged Infrastructure, HCI) 和 軟體定義資料中心 (Software-Defined Data Center, SDDC)，為雲平台和企業級應用提供彈性、高效、智慧的網路基礎設施。

新興技術的影響

NVMe-oF (NVMe over Fabrics) 和 CXL (Compute Express Link) 等新興技術的出現，正在進一步推動資料中心網路架構的演進。 NVMe-oF 技術允許透過網路共享 NVMe SSD 儲存資源，實現 儲存和運算的分離，提升儲存資源的利用率和彈性。 CXL 技術則是一種 高速互連技術，可以實現 CPU、GPU、記憶體和加速器等組件之間的高速互連，提升伺服器的整體效能。

這些新興技術的應用，將對資料中心網路架構提出更高的頻寬和更低延遲的要求，進一步加速 CLOS 架構和 Fabric 架構的普及。 液冷技術 在新型網路架構中也扮演著重要的角色。 隨著資料中心伺服器和網路設備的功率密度不斷提升，傳統氣冷散熱方案已難以滿足散熱需求。 液冷技術可以有效地解決高密度設備的散熱問題，保障新型網路架構的穩定運行，並提升能源效率，降低資料中心的總體擁有成本。

結論

TOR、EOR、MOR 三種網路架構，各有優劣，在不同的資料中心發展階段和應用場景下，都扮演著重要的角色。選擇最適合的網路架構，需要資料中心管理者深入理解自身的需求，權衡各種因素，做出明智的決策。隨著技術的演進，新興的網路架構正在湧現，資料中心網路的未來充滿變革與創新。唯有不斷學習、擁抱新技術，才能在激烈的數位競爭中，構建出更高效、更穩健、更具競爭力的資料中心網路，為企業的數位化轉型保駕護航。 未來資料中心網路架構的發展趨勢是：更高頻寬、更低延遲、更智慧化、更開放。 CLOS 架構和 Fabric 架構將成為主流，並與 NVMe-oF、CXL、液冷等新興技術深度融合，共同構建下一代高效、綠色、智慧的資料中心網路。

常見問答

引用資料來源

• Anixter. (2023). Network Cabling Architectures For Data Centers.
• CommScope Blog. (2016). Pros and Cons of Different Data Center Architectures.
• FS Community. (n.d.). Data Center Cabling: Top-of-Rack vs. End-of-Row vs. Middle-of-Row.
• Leviton. . OPT-X® Enterprise Data Center System. (Product Brochure).
• Panduit. Data Center Architectures and Topologies. (White Paper).
• Schneider Electric. Data Center Physical Infrastructure Planning: Rack and Room Layout. (White Paper).
• Siemon. (n.d.). VersaPOD Data Center Cabinet. (Product Brochure).
• 知乎專欄2019數據中心佈線方案最佳實踐 (Best Practices for Data Center Cabling Solutions in 2019).

補充說明

沒有寫這一個架構，是因為實務上幾乎沒遇過資料中心想要這樣做，所以一開始的念頭就是直接跳過不要寫，反正大家也用不到，後來要結尾時又掙扎了，想一想基於架構的完整性和文章的專業性，還是把這個集中式補充進來，寫在最後面。

集中式佈線 (Centralized Cabling)

架構解說

集中式佈線，顧名思義，是將資料中心網路的 交換設備集中放置在一個或少數幾個中心位置 (通常是主配線區 MDA – Main Distribution Area)。 伺服器機櫃 (位於設備配線區 EDA – Equipment Distribution Area) 的線纜，需要 長距離拉線 回到 MDA 的集中交換設備。 在 MDA 與 EDA 之間，通常會設置水平配線區 (HDA – Horizontal Distribution Area) 作為中間的線纜管理點。

集中式佈線架構，可以視為 傳統的星狀拓樸 在資料中心佈線上的應用。 所有線纜都像星芒般匯聚到中央的 MDA，形成一個中心化的管理節點。

優點分析

• 易於設計、實施與維護： 集中式佈線架構相對簡單直觀，所有交換設備都集中管理，方便網路管理員進行監控、配置和維護。 線路追蹤和故障排除也相對容易。
• 管理設備集中化： 交換設備集中放置，方便統一管理和監控，節省機房空間，降低管理複雜度。
• 初期建置成本較低： 相較於分散式架構，集中式佈線所需的交換設備數量較少，初期建置成本相對較低。
• 適用於小型至中型資料中心： 集中式佈線架構較適合 小型至中型 (<20k ft²) 的資料中心，伺服器數量和線纜長度在可管理範圍內。

缺點剖析

• 線纜數量龐大且雜亂： 隨著資料中心規模擴大，伺服器數量增加，從 EDA 拉回 MDA 的線纜數量會非常龐大，容易造成線路擁擠、雜亂，增加管理難度。
• 線纜管理與路由複雜： 大量線纜集中於 MDA，線纜管理和路由設計變得複雜，容易出現線纜纏繞、標示不清等問題。
• 擴展性受限： 當資料中心需要擴容時，集中式佈線架構的擴展性較差。 增加伺服器意味著需要鋪設更多長距離線纜，MDA 的空間和交換設備容量也可能面臨瓶頸。
• 網路延遲較高： 由於線纜長度較長，訊號傳輸距離增加，可能導致網路延遲較高，影響對延遲敏感的應用程式效能。
• 散熱問題： MDA 區域交換設備集中，容易產生熱點，需要加強散熱設計。

綜合比較分析

• 線纜管理： 
  • ToR 架構在線纜管理方面最具優勢，線纜用量最少，管理最簡潔；集中式佈線線纜管理最為複雜。
• 網路延遲： 
  • ToR 架構網路延遲最低，集中式佈線網路延遲最高。
• 擴展性： 
  • ToR 架構擴展性最佳，集中式佈線擴展性最差。
• 成本： 
  • 集中式佈線初期建置成本最低，ToR 架構初期建置成本最高 (主要在於交換設備)。 但若考量長期擴展和維運成本，ToR 架構可能更具優勢。
• 管理複雜度： 
  • 集中式佈線管理最為集中化，管理複雜度較低；ToR 架構管理點分散，管理複雜度較高，需要自動化工具輔助。
• 適用規模： 
  • 集中式、EoR、MoR 架構較適合中小型資料中心；ToR 架構則更適合大型、超大型以及雲端資料中心。