بررسی تخصصی سوییچ سیسکو Catalyst C1300-16XTS؛ راهکار مدیریتی ۱۶ پورت 10G

ما اخیراً سوییچ‌های ارزان‌قیمت 10GbE متعددی را بررسی کرده‌ایم، اما Cisco Catalyst C1300-16XTS دستگاه متفاوتی است. این یک سوییچ مدیریتی 10GbE است که نرم‌افزار و پشتیبانی قدرتمند سیسکو (Cisco) را در پشت خود دارد و صرفاً یک جعبه غیرمدیریتی ارزان با چند پورت ساده نیست. در این دستگاه، ما با ۱۶ پورت 10Gbase-T به همراه آپلینک‌های SFP+ روبرو هستیم؛ بنابراین سوال اصلی این است که آیا عمق و امکانات مدیریتی این دستگاه ارزش پرداخت هزینه بیشتر نسبت به جایگزین‌های ارزان‌تر را دارد یا خیر.

بررسی سخت‌افزار بیرونی و پنل جلو

با نگاهی به جلوی سوییچ، متوجه می‌شویم که سیسکو چیدمان را بسیار ساده و کاربردی نگه داشته است. پورت‌ها، LEDهای وضعیت و درگاه‌های دسترسی مدیریتی همگی در لبه جلویی قرار دارند که کابل‌کشی و نظارت بر C1300-16XTS را در رک یا روی میز کار بسیار آسان می‌کند. شاسی به اندازه‌ای جمع‌وجور است که اصلاً حس یک سوییچ تجمیعی (Aggregation Switch) بزرگ سازمانی را القا نمی‌کند.

نگاهی به پورت‌های RJ45 و SFP+

تصویر نزدیک زیر، سمت RJ45 سوییچ را نشان می‌دهد. برای بسیاری از کاربران، دلیل اصلی خرید این دستگاه همین بخش است. یک ردیف کامل از پورت‌های 10Gbase-T که می‌توانند ورک‌استیشن‌ها، سرورها، ذخیره‌سازهای تحت شبکه (NAS) یا نودهای آزمایشگاهی را بدون نیاز به استفاده از آداپتورهای گران‌قیمت SFP+ در سمت کاربر، به شبکه متصل کنند.

با کمی فاصله گرفتن، می‌توانیم کل بلاک پورت‌های RJ45 را ببینیم. سیسکو پورت‌ها را به صورت کاملاً واضح برچسب‌گذاری کرده و نشانگرهای لینک/اکتیویتی در زیر پورت‌ها قرار گرفته‌اند تا در هنگام عیب‌یابی به سرعت قابل بررسی باشند.

در سمت راست پنل جلویی، محفظه‌های SFP+ انعطاف‌پذیری بالایی را برای ارتباطات آپلینک (Uplink) فراهم می‌کنند. این پورت‌ها برای کشیدن کابل‌های فیبر نوری، استفاده از کابل‌های DAC یا اتصال به سوییچ‌های سطح بالاتر که پورت‌های SFP+ در آن‌ها رایج‌تر است، بسیار مفید هستند. داشتن ترکیبی از پورت‌های دسترسی 10Gbase-T و آپلینک‌های SFP+ یکی از کاربردی‌ترین ویژگی‌های این دستگاه است.

طراحی کناری، تهویه و پنل پشتی

با نگاهی به کناره‌های شاسی، می‌توان دید که این سوییچ عمق چندان زیادی ندارد. این ویژگی در رک‌های کم‌عمق، قفسه‌های آزمایشگاهی و نصب در دفاتر کاری که قرار دادن یک سوییچ سازمانی با عمق کامل (Full-Depth) دشوار است، بسیار کمک‌کننده خواهد بود. دریچه‌های تهویه در امتداد شاسی نیز اهمیت زیادی دارند، زیرا پورت‌های 10GbE به دفع حرارت و مسیر خنک‌کننده واقعی نیاز دارند.

در قسمت زیرین دستگاه، سیسکو فضای برچسب‌های نظارتی و همچنین پایه‌های لاستیکی برای استفاده روی میز را تعبیه کرده است. جزئیات کوچکی مانند پایه‌ها و محل قرارگیری برچسب‌ها شاید در داخل رک اهمیت چندانی نداشته باشند، اما اگر سوییچ در محیط آزمایشگاهی روی قفسه یا میز قرار گیرد، بسیار مفید هستند.

در بخش پشتی، سوییچ از یک ورودی استاندارد AC برای برق بهره می‌برد. استفاده از پاور داخلی بسیار بهتر از یک آداپتور اکسترنال (Power Brick) است؛ مخصوصاً زمانی که قرار است سوییچ درون رک نصب شود. همچنین، سیسکو یک شیار قفل کنسینگتون (Kensington) نیز در نظر گرفته است که امنیت فیزیکی دستگاه را در فضاهای اشتراکی تامین می‌کند.

کالبدشکافی معماری داخلی سخت‌افزار

با برداشتن درب بالایی دستگاه، چیدمان داخلی به راحتی قابل درک است. بخش‌های منبع تغذیه، سیستم خنک‌کننده و برد اصلی سوییچ به شکلی بسیار تمیز و مهندسی‌شده از یکدیگر تفکیک شده‌اند. این دقیقاً همان نظمی است که از سوییچی که انتظار می‌رود ترافیک سنگین 10GbE را مدیریت کرده و برای مدت طولانی بدون خاموشی کار کند، انتظار داریم.

در فضای داخلی، منبع تغذیه (پاور) منطقه اختصاصی خود را اشغال کرده است. استفاده از پاور داخلی، علاوه بر اینکه ظاهر نصب را تمیزتر می‌کند، با ماهیت تجاری و سازمانی این سوییچ همخوانی بیشتری دارد. این یکی دیگر از نقاطی است که نشان می‌دهد این دستگاه با سوییچ‌های ارزان‌قیمت 10GbE بازار متفاوت است.

عملیات خنک‌سازی توسط یک فن داخلی انجام می‌شود که برای یک سوییچ مدیریتی با این تعداد پورت مسی کاملاً ضروری است؛ زیرا تراشه‌های کنترلر فیزیکی (PHY) پورت‌های 10Gbase-T حرارت زیادی تولید می‌کنند و نیازمند جریان هوای پایدار هستند. همانند سایر مدل‌های سری C1300، سیسکو از یک فن بلوور (Blower) استفاده کرده که با فن‌های معمول ۴۰ میلی‌متری موجود در سوییچ‌های مشابه متفاوت است.

از زاویه داخلی، می‌توانیم ناحیه پورت‌های SFP+ را نیز مشاهده کنیم. این محفظه‌ها به هیت‌سینک‌های کوچکی مجهز شده‌اند که در پورت‌های پرسرعت رایج است. این یک جزئیات باکیفیت دیگر است که طراحی سیسکو را از سایر برندهایی که محفظه‌های SFP+ را بدون خنک‌کننده رها می‌کنند، متمایز می‌سازد.

یک هیت‌سینک بزرگ روی سیلیکون اصلی سوییچ و تراشه‌های PHY قرار گرفته است. از آنجایی که هیت‌سینک‌ها به برد محکم شده بودند، ما آن‌ها را باز نکردیم.

نمای بازتر از داخل دستگاه، ارتباط بین برد اصلی، هیت‌سینک‌ها، منبع تغذیه و فن را بهتر نشان می‌دهد. نکته قابل توجه دیگر این است که سوییچ دارای هدایت‌کننده‌های جریان هوای داخلی (Airflow Guides) است که بار دیگر توجه بالای سیسکو به جزئیات مهندسی حرارتی را برجسته می‌کند.

در اینجا دومین هیت‌سینک را می‌بینیم که آن هم روی برد ثابت شده است. حدس قوی ما این است که سیسکو در این مدل نیز مانند سایر مدل‌های C1300 که بررسی کرده‌ایم، از تراشه‌های شرکت Marvell استفاده کرده است.

یکی از قطعات منطقی قابل مشاهده روی برد، تراشه Lattice LCMXO2 است. ما اغلب می‌بینیم که از این قطعات قابل برنامه‌ریزی (FPGA/CPLD) برای وظایف کنترلی در سطح برد در سخت‌افزارهای شبکه‌ای استفاده می‌شود. وجود این قطعه نشان می‌دهد که ما با یک پلتفرم بسیار پیچیده‌تر از یک سوییچ غیرمدیریتی و ارزان‌قیمت مواجه هستیم.

بررسی رابط کاربری مدیریتی سیسکو (Web UI)

محیط خط فرمان سیسکو (Cisco CLI) برای همه شبکه‌کاران کاملاً شناخته‌شده است؛ بنابراین ما در این بخش بر روی رابط کاربری تحت وب تمرکز می‌کنیم تا نشان دهیم مدیریت دستگاه برای کسانی که علاقه‌ای به استفاده از CLI ندارند، چگونه است. در حالی که مستندات سیسکو اغلب به رمز عبور پیش‌فرض cisco / cisco اشاره دارند، ما IP پیش‌فرض 192.168.1.254 را در دفترچه‌های راهنمای سریع پیدا نکردیم.

پس از تنظیم لاگین جدید، سیسکو رویکرد متفاوتی را در پیش می‌گیرد. معمولاً در صنعت شبکه پس از لاگین مستقیماً به داشبورد هدایت می‌شوید، اما سیسکو یک صفحه “شروع به کار” (Getting Started) دارد تا دستگاه را به سرعت پیکربندی کنید (البته می‌توانید از طریق یک چک‌باکس نمایش آن را برای دفعات بعد غیرفعال کنید).

سیسکو به شما اجازه می‌دهد تا سوییچ‌ها را با استفاده از پورت‌های پنل جلویی اِستک (Stacking) کنید. این قابلیت در سوییچ‌های رده‌پایین بازار اصلاً رایج نیست.

این سوییچ با Cisco Business Dashboard نیز سازگاری کامل دارد؛ ابزاری که برای پایش و مدیریت متمرکز تجهیزات تجاری سیسکو طراحی شده است.

در تصویر زیر، نمای اصلی داشبورد دستگاه را مشاهده می‌کنید که ظاهری متفاوت از سایر رقبا دارد و به جای تمرکز بصری صرف روی وضعیت پورت‌ها، تمرکز بیشتری روی لاگ‌های سیستم و وضعیت عمومی شبکه دارد.

یکی دیگر از ویژگی‌های فوق‌العاده کاربردی سیسکو، ویزاردهای پیکربندی (Configuration Wizards) آن است. ویزاردهایی برای تنظیمات اولیه، تعریف VLAN و ایجاد لیست‌های کنترل دسترسی (ACL) وجود دارد. این یک راهکار عالی است تا افرادی که دارای مدارک تخصصی سیسکو نیستند نیز بتوانند سوییچ را راه‌اندازی کنند.

طبیعتاً بخش تنظیمات اختصاصی پورت‌ها (Port Settings) با جزئیات کامل در دسترس است.

همچنین قابلیت افزودن و پیکربندی VLANها به صورت کاملاً ساختاریافته وجود دارد.

سیسکو در این دستگاه تنظیمات بسیار جامعی را برای پروتکل Spanning Tree (STP) در نظر گرفته است که بسیار فراتر از آن چیزی است که در سوییچ‌های ارزان‌قیمت می‌بینیم.

تنظیمات لیست کنترل دسترسی (ACL) نیز برای تامین امنیت ترافیک در سطح شبکه، بسیار قدرتمند و دقیق طراحی شده‌اند.

سیسکو همچنین تب ویژه‌ای برای تنظیمات کیفیت خدمات (QoS) قرار داده است تا بتوانید ترافیک‌های حساس شبکه را اولویت‌بندی کنید.

در نهایت، بخش تنظیمات رابط IPv4 به شما اجازه می‌دهد تا دسترسی‌های پایه‌ای سوییچ در شبکه را مدیریت کنید.

بنچمارک‌ها و تست‌های عملکرد (RFC2544)

برای بررسی توان عملیاتی سوییچ، آن را به سیستم تست پیشرفته شبکه خود متصل کردیم. ما از شاسی Keysight XGS2 به همراه کارت NOVUS10/1GE16DP استفاده کرده‌ایم. برای تست توان عملیاتی (Throughput)، آزمون سریع RFC2544 را با کمی تغییرات اجرا کردیم؛ برای مثال، زمان اجرای هر دور را به ۳۰ ثانیه افزایش داده و تست را از ۱۰ درصد نرخ خط (Line Rate) تا ۱۰۰ درصد ادامه دادیم تا هرگونه از دست رفتن بسته (Frame Loss) را رصد کنیم. ما فریم‌هایی با سایز ۶۴، ۱۲۸، ۲۵۶، ۵۱۲، ۱۰۲۴، ۱۲۸۰ و ۱۵۱۸ بایت را به همراه ترکیبی از IMIXهای استاندارد آزمایش کردیم. کار را با تست فریم‌های کوچک 64B آغاز می‌کنیم.

نتایج بالا ممکن است برای برخی عجیب به نظر برسد، پس اجازه دهید نکات کلیدی را بررسی کنیم. اول اینکه ما هیچ‌گونه افت فریم (Frame Loss) مشاهده نکردیم. در این تست، توان عملیاتی به حدود ۱۲۲ گیگابیت بر ثانیه رسیده، اما نرخ لایه اول (L1) در آستانه ۱۶۰ گیگابیت بر ثانیه است. تفاوت این دو عدد، سربار (Overhead) لینک شامل هدرها و موارد مشابه است. با این وجود، دستگاه توانست تمام ۱۴ پورت 10GbE متصل را حتی در فریم‌های بسیار سنگین پردازشی ۶۴ بایتی، به طور کامل در Line Rate پاسخگو باشد.

با حرکت به سمت فریم‌های ۱۵۱۸ بایتی که پردازش آن‌ها برای سخت‌افزار بسیار ساده‌تر است، مشاهده می‌کنیم که توان عملیاتی به ۱۵۸ گیگابیت بر ثانیه و نرخ L1 به ۱۶۰ گیگابیت بر ثانیه رسیده است. بسته‌های بزرگتر به معنای سربار ترافیکی کمتر در لوله ارتباطی است. اگر برایتان سوال بود که آیا پورت‌های SFP+ با هم پهنای باند را به اشتراک می‌گذارند یا طراحی عجیبی دارند، این تست به وضوح نشان داد که هر پورت کاملاً مستقل است. ما ترافیک را همزمان از طریق کارت‌های مسی و QSFP هدایت کردیم و هیچ اختلالی در عملکرد پورت‌های SFP+ ندیدیم که این یک خبر عالی است.

سپس آزمون‌های مختلف IMIX از جمله پروفایل استاندارد و پروفایل Cisco IMIX را اضافه کردیم. در این آزمون‌ها، ترکیبی از بسته‌ها با سایزهای مختلف به سمت سوییچ شلیک می‌شود.

به طور کلی، در نتایج IMIX همیشه شاهد افزایش Jitter (لرزش سیگنال) هستیم و در اینجا نیز این اتفاق افتاد. در زمینه تاخیر (Latency) نیز حداقل تاخیرها نزدیک به رکورد فریم‌های 64B و حداکثر تاخیرها نزدیک به نتایج 1518B بودند، زیرا این تست ترکیبی از تمام پورت‌ها را شبیه‌سازی می‌کند.

نکته مهم در نمودارهای بالا این است که نوار سبز رنگ در اجرای نهم تا انتهای سمت راست کشیده شده است. این یعنی تمام ۱۰ پروفایل تست در زمان اجرا موفق شدند به ۱۰۰ درصد نرخ خط (Line Rate) برسند. متدولوژی تست ما در پی یافتن کوچک‌ترین افت فریم (Frame Loss) در شبکه است و سوییچ سیسکو در این آزمون مطلقاً هیچ خطایی نداشت.

مصرف انرژی و میزان نویز

مصرف برق و میزان صدای فن از دغدغه‌های عملیاتی مهم برای یک سوییچ ۱۶ پورت 10GbE محسوب می‌شوند. پورت‌های مسی 10G مصرف برق بالایی دارند و صدای فن مشخص می‌کند که آیا می‌توان سوییچ را روی میز قرار داد یا باید حتماً به رک سرور منتقل شود. صدای این سوییچ در فاصله یک متری در حدود ۴۵ دسی‌بل (dba) است؛ آرام است اما بی‌صدا (Silent) نیست. ما وضعیت برق دستگاه را در سناریوهای مختلف ارزیابی کردیم.

در حالت بی‌کاری (Idle) و بدون ترافیک، سوییچ حدود ۱۶.۳ وات برق مصرف می‌کند که به عنوان یک خط پایه، بسیار منطقی است.

با فعال شدن پورت‌های مسی RJ45 10GbE، مصرف برق تنها حدود ۰.۷ وات افزایش می‌یابد که این یک رکورد عالی است! به طور معمول در سوییچ‌هایی که بررسی می‌کنیم، فعال شدن تراشه‌های 10Gbase-T برق بسیار بیشتری می‌طلبد.

استفاده از پورت‌های SFP+ پروفایل توان مصرفی را تغییر می‌دهد. پورت‌های SFP+ برای ارتباطات آپلینک بسیار جذاب هستند، نه فقط به خاطر مسافت کابل‌کشی فیبر و گزینه‌های متنوع ماژول‌ها، بلکه به این دلیل که بسته به نوع Transceiver مورد استفاده، می‌توانند بسیار بهینه‌تر و کم‌مصرف‌تر از کابل‌های مسی 10GbE عمل کنند.