سوئیچ نکسوس چیست؟

سوئیچ نکسوس چیست؟ سوئیچ های سری Nexus سیسکو یا سوئیچ نکسوس، سوئیچ های شبکه مدولار و پورت ثابت هستند که برای مرکز داده طراحی شده اند. سیسکو سیستمز سوئیچ های سری Nexus را در 28 ژانویه 2008 معرفی کرد.

سوئیچ نکسوس چیست؟ همنه چیز درباره سوئیچ Nexus 

سوئیچ سیسکو نکسوس برای اولین بار در سال 2008 رونمایی شد تا دسترسی همه سرورها به منابع ذخیره سازی و شبکه فراهم شود.از طرف دیگر، این سوئیچ ها به رفع نیاز شبکه های محاسباتی یا ذخیره موازی کمک کرده اند. امروزه، سوئیچ های Nexus از NX-OS به عنوان سیستم عامل خود استفاده می کنند. اینها در داشتن یک بستر مرکز داده با بسته های نرم افزاری ماژولار عملکرد خوبی دارند. همچنین این سیستم عامل برای اجرا در دیتاسنترهای حساسی مناسب است که تحمل خطا و قابلیت اطمینان در آن ها از اهمیت بالایی برخوردارند.

مزایای سوئیچ نکسوس سیسکو:

محصولات Cisco Nexus در مراکز داده کوچک و بزرگ به علت قابلیت یکپارچه سازی و ذخیره سازی داده و خدمات شبکه بسیار محبوب شده است. محاسبات چند هسته ای و مجازی سازی به طور عمده در مراکز داده استفاده می شود، که نیاز به سوئیچینگ با پهنای باند بالا و تاخیر کم دارد.

بسیاری از فناوری ها در یکپارچه سازی برای برآورده کردن تقاضای شبکه هایی با سرعت بالا و تاخیر کم استفاده می شوند که به طورغیرمستقیم به غلبه برمشکل bottleneck کمک می کند. همچنین نیاز به منابع محاسباتی را می توان با کاهش تعداد گره های محاسباتی فیزیکی بهینه کرد که این ویژگی با مجازی سازی سرور به دست می آید.

زیر ساخت شبکه را می توان با انتخاب توپولوژی که در آن لینکِ بلااستفاده وجود ندارد، کاهش داد.  همان طور که می دانیم پروتکل Spanning Tree  لینک ها را مسدود می کند، در این هنگام این توپولوژی های سوئیچ نکسوس (نحوه اتصال و چیدمان شبکه) ناکارآمد می شود و برای برطرف کردن این نیاز از فناوری چند منظوره لایه 2 مانند: Virtual Port-Channels استفاده می شود.

از ویژگی های اصلی سری جدید Cisco Nexus 9000 می توان به پشتیبانی از فناوری Fabric Extender (FEX)، کانال پورت مجازی(VPC) و شبکه قابل توسعه مجازی (VXLAN) اشاره کرد.

1. VPC: این ویژگی دارای ۲ سوئیچ Cisco nexus از دید پروتکل های لایه ۲ به عنوان یک سوئیچ در شبکه شناخته می شوند. به طوری که پروتکل STP دیگر لینکی را بین سوییچ ها بلاک نمی کند. همچنین قطع شدن فیزیکی لینک و یا Down  شدن سوییچ ها، هیچ وقفه ای در شبکه ایجاد نمی کند.
2. Fabric Path: ویژگی ‎های روتینگ در لایه ۳ نظیر Load Sharing ،Equal Path  را می‎توان با این ویژگی به لایه ۲ منتقل کرد.
3. OTV: این ویژگی بین دیتاسنترهای مختلف ارتباط لایه دو فراهم می کند.
4. LISP:با این قابلیت به هر نود یک آدرس دوم تخصیص داده خواهد شد که با تغییر رنج IP بین سایت های مختلف دیتاسنتر، پالیسی های سایت قبلی به نود در سایت جدید اعمال می شود.

از دیگر مزایای سوئیچ های سیسکو نکسوس Nexus Cisco میتوانیم به استفاده از FEX اشاره کنیم. FEX خلاصه شده عبارت Fabric Extender است که یک Remote Line Card از سوییچ های Nexus است که امکان اعمال سیاست ها، پیکربندی ها و دیگر امکانات سوئیچ  را از راه دور فراهم می کند.

ویژگی های کلیدی نکسوس N3K-C3164Q-40GE

1. پورت ها و پهنای باند: با دارا بودن 64 پورت 40 گیگابیت بر ثانیه، این سوئیچ قادر است به انتقال داده ها با سرعت بالا بپردازد و به کاربران امکان اتصال به شبکه های پرترافیک را فراهم کند.
2. پشتیبانی از فناوری های پیشرفته: با پشتیبانی از فناوری هایی مانند VXLAN و ACI، این سوئیچ به کاربران امکان مجازی سازی و ایجاد شبکه های پویا و مقیاس پذیر را می دهد.
3. امنیت بالا: با امکانات امنیتی پیشرفته، سوئیچ نکسوس 3164Q 40GE به مدیران شبکه اطمینان می دهد که شبکه های آن ها محافظت شده اند و داده های حساس در امان هستند.
4. مدیریت آسان: با واسط کاربری تحت وب و ابزارهای مدیریتی متنوع، این سوئیچ امکان مدیریت و پیکربندی آسان را فراهم می کند که زمان و هزینه مدیریت را کاهش می دهد.

محصولات خانواده Nexus سیسکو

محصولات خانواده Nexus سیسکو به لطف قابلیت آنها در یکپارچه سازی اطلاعات، ذخیره سازی اطلاعات و خدمات شبکه در دیتاسنترهای کوچک و بزرگ بسیار محبوب واقع شده اند. با وجود Cisco Fabric Interconnect، آنها نه تنها می توانند این خدمات را ارائه کنند، بلکه می توانند پلتفرمی قابل برنامه ریزی که از محیط های مجازی به طور کامل پشتیبانی می کند را ارائه کنند. خانواده محصولات Nexus سیسکو تعدادی از مدل های مختلف Nexus را شامل می شود تا بتواند نیازهای هر دیتاسنتری را برطرف کند.

انواع سوئیچ Nexus سیسکو

انواع سوئیچ Nexus باوجود سخت افزار اختصاصی Cisco Fabric Interconnect یا Cisco FI از پلتفرم قابل برنامه ریزی که برای پشتیبانی از محیط های مجازی ارائه می کنند. این خط از محصولات سیسکو شامل مدل های متنوعی است تا نیازهای هر دیتاسنتری را برطرف کند.

سوئیچ Nexus سیسکو سری 1000v

سری 1000v از نکسوس از نوع سوئیچ software-based است. این سوئیچ از پرکاربردترین سوئیچ ها در شبکه های مجازی است که برای مدیریت ترافیک و ارتباط آن با شبکه های فیزیکی استفاده می شود. همچنین، با استفاده از سرویس های شبکه مجازی لایه 4 – 7، ماشین های مجازی و محیط های ابری را از طریق سرویس های معماری Cisco vPath بهینه می کند.

سوئیچ Nexus سیسکو سری 2000

سری 2000 نکسوس به طور اختصاصی برای توسعه پذیری شبکه ارائه شدند. این سوئیچ های لایه 2، زیرساخت های شبکه ای دیتاسنتر موجود را همانند پیاده سازی Cisco ACI کامل می کنند. با این سوئیچ ها اضافه کردن پورت های access و server به یک دیتاسنتر، کم  هزینه و با انعطاف پذیری بالایی انجام می شود.

باوجود پورت های آپلینک می توان این سوئیچ را به سوئیچ های Nexus 5000، Nexus 7000، Nexus 9000 متصل کرد و شبکه را گسترش داد. سری Nexus 2000 سیسکو بیش از 10 مدل ارائه می کند که از 24 پورت یک گیگ تا 48 پورت 1/10GE SFP/SFP+ را شامل می شود.

سوئیچ Nexus سیسکو سری 3000

سوئیچ Nexus سیسکو سری 3000 امکاناتی مانند latency کمتر از یک میکروثانیه و پشتیبانی از اینترفیس هایی تا 40Gigabit Ethernet را ارائه می کنند و مناسب شبکه های کوچک تا متوسط هستند و منجر به ارتقا عملکرد این شبکه ها می شوند.

این سری بیش از 15 مدل دارد و تقریباً تمامی نیازهای یک سازمان را برطرف می کند. این مدل ها از سوئیچ هایی با پورت های 1GE شروع می شوند تا پورت 100GE در سوئیچ Nexus 3232C گسترش می یابند. از مدل های پرکاربرد می توان به سوئیچ 64 پورت نکسوس سیسکو مدل N3K-C3164Q-40GE و سوئیچ 48 پورت نکسوس سیسکو مدل N3K-C3548P-10G اشاره کرد.

سوئیچ Nexus سیسکو سری 4000

سری 4000 تنها شامل سوئیچ Nexus 4001 است و برای استقرار سوئیچینگ line-rate با تأخیر بسیار کم طراحی شده است. این سوئیچ با ماژول blade-switch و 14 پورت DownLink با سرعت 1 گیگابیت بر ثانیه یا 10 گیگابیت و شش پورت Uplink با استفاده از ماژول های 10 گیگابیت بر ثانیه +SFP اجرا می شود. البته برخلاف انتظار تولیدکنندگان، از این سوئیچ استقبال کمی شد و تولید در سال 2010 متوقف شد.

سوئیچ Nexus سیسکو سری 5000

سوئیچ 5000 سیسکو (N5k) خود شامل سه سری هستند و 20 تا 96 اینترفیس را ارائه می دهند و از اترنت 1 تا 10 گیگابیت بر ثانیه و رابط های 10 گیگابیت بر ثانیه FCoE پشتیبانی می کنند. سری 5000 برای لایه Accsess دیتاسنتر End of Row مناسب است و از امکانات لایه 2 و 3 و VXLAN را برای توسعه شبکه دیتاسنتر به طور کامل پشتیبانی می کند.
سری 5000 شامل زیرمجموعه های زیر است:

• سری 5000
• سیسکو سری 5500
•  Nexus 5600

سوئیچ Nexus سیسکو سری 6000

سری 6000 هم مانند 4000 با استقبال بالایی مواجه نشد و تنها شامل دو مدل 6001 و 6004 است. این سری سوئیچ لایه 2 و 2 در سال 2017 معرفی شد و تولید و پشتیبانی از آن به طور کامل در سال 2022 متوقف شد. مدل Nexus 6001 از نوع ثابت با 1 یونیت در رک و 48 پورت 10 گیگابیت و 4 پورت 40 گیگابیت بر ثانیه است. در مقابل، مدل 6004 از نوع ماژولار با 4 یونیت است که در مجموع تا 96 پورت +QSFP یا 384 پورت 10 گیگابیت بر ثانیه +SFP را پشتیبانی می کند.

سوئیچ Nexus سیسکو سری 7000

سری 7000 به عنوان سوئیچ های ماژولار شناخته و در دو مدل 7000 و 7700 عرضه می شود. با این سوئیچ ها، معماری دیتاسنتر end-to-end تنها در یک پلت فرم ارائه می شود و تراکم بالای پورت ها با پهنای باند 10، 40، 100 Gigabit Ethernet فراهم می شود. سری Nexus 7000 در مدل هایی با تعداد 4، 9، 10 و 18 slot ارائه می شوند و سری 7700 در مدل های 2، 6، 10 و 18 slot ارائه می شوند. این سوئیچ ها از تکنولوژی های پیشرفته OTV و LISP و DCI،VXLAN،BGP و EVPN برای توسعه و گسترش شبکه پشتیبانی می کنند.

سوئیچ Nexus سیسکو سری 9000

سوئیچ  سری Nexus 9000 از پیشرفته ترین محصولات سیسکو به شمار می رود و برخلاف سری 7000، از ACI پشتیبانی می کند. این سوئیچ ها به  عنوان راهکاری آینده نگر برای پاسخگویی به نیازهای فعلی و نیازهای آتی و برای چندین مرحله تحول شبکه طراحی شده اند.

تصویر سوئیچ نکسوس Cisco Nexus N9K-C9396PX | نت یک

تفاوت میان سوئیچ های Nexus و Catalyst

سوئیچ های Cisco Nexus اغلب نیاز به نگهداری بیشتری نسبت به سوئیچ های Catalyst و برخی دیگر از محصولات Cisco دارند. شاید دلیل آن استفاده از NX-OS به عنوان سیستم عامل است که بروزرسانی و نگهداری آن دشوار است. گرچه مطمئناً این سوئیچ ها قدرتمند هستند و از بسیاری جهات می توان از آنها استفاده کرد ، اما بدون راهنمایی و دانش متخصص، راه اندازی سوئیچ های Nexus دشوار است. این در حالی است که استفاده از سویئچ های سری کاتالیست به دلیل سیستم عامل IOS آسان تر می باشد.

سوئیچ های سیسکو نکسوس به دلیل عملکرد، تراکم بالا و ارسال سریع بسته، در دسترس بودن و انعطاف پذیری شناخته می شوند. توابع مرکز داده بسیار کمی (به عنوان مثال سرویس های ابری ، مجازی سازی و غیره) وجود دارد که سوئیچ های Cisco Nexus نمی توانند پشتیبانی کنند.

سوئیچ های Cisco Catalyst دارای انواع سخت افزار مقاوم و قابل انعطاف هستند. کاربران نهایی آنها را به راحتی پیکربندی می کنند. علاوه بر این، سوئیچ های Catalyst کاملاً از VLAN پشتیبانی می کنند و نرم افزار آن برای اهداف مختلف قابل توسعه است.

هنگام انتخاب از میان سوئیچ های Cisco Catalyst و Nexus، باید چند محدودیت را در نظر گرفت. سوئیچ های Cisco Nexus اغلب نیاز به نگهداری بیشتری نسبت به سوئیچ های Catalyst و برخی دیگر از محصولات Cisco دارند. به دلیل استفاده از سیستم عامل NX-OS، بروزرسانی و نگهداری آنها دشوار است. گرچه این سوئیچ ها قدرتمند هستند و از بسیاری جهات می توان از آنها استفاده کرد، اما بدون راهنمایی و دانش لازم راه اندازی سوییچ های Nexus دشوار است.

از لحاظ قیمتی با ورود به فاکتور بازگشت سرمایه، خرید سویچ های Nexus سیسکو امکان دسترسی به هزاران سرور را فراهم می کند ، که به نوبه خود تعداد قابل توجهی از ماشین های مجازی را برای استفاده در یک پورت ارائه می دهد. بنابراین در روی سوییچ های Nexus میزان بازگشت سرمایه خوبی است.

هنگامی که صحبت از ROI (بازگشت سرمایه) به میان می آید، سوئیچ های Cisco Catalyst معمولاً بیشتر دوام می آورند به طوری که می توان این سوئیچ ها را بدون آنکه از شبکه خارج کرد مدت زمان بیشتری استفاده کرد، که این عامل هزینه نگهداری را به شدت کاهش می دهد.

سیستم عامل سوئیچ  های Nexus سیسکو (NX-OS)

نرم افزار NX-OS سیسکو، سیستم عاملی  برای کلاس دیتاسنتر می باشد که از پایه برای ماژولار، انعطاف پذیر و کارآمد بودن ساخته شده است. این سیستم عامل برای اجرا در دیتاسنترهای حساسی مناسب است که تحمل خطا و قابلیت اطمینان در آن ها از اهمیت بالایی برخوردارند.

معماری سیستم عامل NX-OS می تواند سه عملکرد اصلی دیتاسنتر را با داشتن توانایی پردازش پروتکل های ذخیره سازی و پروتکل های لایه دویی و لایه سه ای ارائه کند. هر یک از این سرویس ها در NX-OS به صورت یک پردازش محافظت شده مستقل اجرا می شود.

در واقع هر پردازش non-kernel در فضای محافظت شده مموری خود اجرا می شود، که این موضوع قابلیت تحمل خطا را ارائه می کند به طوریکه هر مشکلی در آن پردازش به وجود آید در همان پردازش ایزوله می شود. برای مثال اگر یک سرویس لایه دویی مانند RSTP 1  از کار بیوفتد، تاثیری روی سرویس های دیگر که همزمان در حال اجرا هستند مانند سرویس لایه سه ای EIGRP نمی گذارد. باید به این نکته هم اشاره کنیم که NX-OS بر پایه کرنل Linux می باشد، بنابراین از مزیت های ارائه شده توسط مطمئن ترین سیستم عامل بهره مند می باشد.

برای رسیدن به مصرف بهینه پردازنده و مموری، اکثر امکانات NX-OS به صورت پیش فرض فعال نیستند. پس اگر نیاز باشد که یک تکنولوژی مانند UDLD به کار گرفته شود، این قابلیت باید به صورت دستی فعال شود. نکته ای که در مورد لایسنس NX-OS وجود دارد، NX-OS بازه 120 روزه ای را برای تست در نظر گرفته است. در واقع این بازه زمانی مشتریان را قادر میسازد تا بتوانند امکانات را قبل از خرید لایسنس، تست کنند.

متخصصانی که با محیط CLI سیستم عامل قدیمی تر IOS آشنایی دارند، برای استفاده از کارکردهای پایه NX-OS با مشکلی مواجه نخواهند شد. از طرفی برای کسانی که تجربه کار با IOS را دارند، نرم افزار رسمی سیسکو Cisco IOS to NXOS Configuration Converter می تواند استفاده از NX-OS را ساده تر کند. این نرم افزار آنلاین رایگان می باشد و از پیکرندی IOS سوئیچ های Catalyst 4900 و سوئیچ های Catalyst 6500 پشتیبانی می کند، که می توانند به پیکربندی در سیستم عامل NX-OS برای سوئیچ های Nexus 3000، سوئیچ های Nexus 5000، سوئیچ های Nexus 7000 و سوئیچ های Nexus 9000 تبدیل شوند.

کانفیگ سوئیچ نکسوس

کانفیگ سوئیچ نکسوس به مجموعه ای از تنظیماتی گفته می شود که برای پیکربندی و مدیریت سوئیچ انجام می شود. این تنظیمات شامل تعیین VLAN ها، تنظیمات پورت ها، راه اندازی پروتکل های مسیریابی و تعریف سرویس های شبکه مانند QoS ،ACL و … می شود. برای کانفیگ سوئیچ نکسوس، باید از دستورات CLI (Command Line Interface) یا رابط گرافیکی استفاده کنید. برای پیکربندی سوئیچ نکسوس (Nexus Switch) کافی است مراحل زیر را انجام دهید.

1. با استفاده از کابل کنسول و نرم افزار شبیه ساز ترمینال مانند PuTTY یا از طریق اتصال شبکه از طریق Telnet یا SSH به سوئیچ متصل شوید.
2. سپس وارد حالت EXEC شوید و عبارت «enable» را تایپ کنید. در صورت تنظیم رمز عبور آن را هم تایپ کنید.
3. نام میزبان و نام دامنه سوئیچ را با استفاده از دستورات زیر پیکربندی کنید:

hostname [name]

ip domain-name [domain name]

سپس رابط مدیریت سوئیچ را براساس دستورات زیر پیکربندی کنید:

interface mgmt0

ip address [IP address] [subnet mask]

no shutdown

در این مرحله تنظیمات اصلی سوئیچ مانند منطقه زمانی (time zone)، دروازه پیش فرض (default gateway) و SNMP را بر اساس دستورات زیر پیکربندی کنید:

clock timezone [timezone]

ip default-gateway [IP address]

snmp-server community [community string] RO

سپس VLAN ها را با استفاده از دستورات زیر پیکربندی کنید:

vlan [vlan number]

name [vlan name]

با استفاده از دستورات زیر پورت ها را به VLAN ها اختصاص دهید:

interface [interface type] [interface number]

switchport access vlan [vlan number]

در این مرحله باید پبکربندی مسیریابی در سوئیچ را انجام دهید. برای این کار دستورات زیر را وارد کنید:

interface [interface type] [interface number]

ip address [IP address] [subnet mask]

no shutdown

در این مرحله با دستورات زیر کانال های پورت باید پیکربندی کنید:

interface port-channel [channel number]

switchport mode [access/trunk]

switchport access vlan [vlan number]

پروتکل Spanning Tree یا به اصطلاح STP را با استفاده از دستورات زیر پیکربندی کنید:

spanning-tree mode [mode]

spanning-tree vlan [vlan number] root [priority]

با استفاده از دستور “copy running-config startup-config” پیکربندی را ذخیره کنید. توجه داشته باشید که این مراحل اساسی برای پیکربندی اولیه سوئیچ نکسوس (Nexus Switch) است. دستورات و مراحل خاص ممکن است به مدل سوئیچ و نسخه سیستم عامل متفاوت باشد.