传统业务结构下，由于多种技术之间的孤立性，使得数据中心服务器总是提供多个对外I/O接口。在云计算模式发展的推动下，数据中心正在从过去的存储处理中心演变成为应用中心，并逐步向服务中心和运营中心转变。而对客户来说，由于技术、经验、资金等限制，在转变过程中会遇到各种挑战，例如：虚拟化带来的技术复杂性，规模扩大带来的运维压力，系统和数据迁移的困难以及数据中心的高能耗等。
传统业务结构存储下的数据中心网络扑结构图如图2-1所示。
图2-1
【问题1】（9分）
（1）如图2-1所示，数据中心有多个网络，一个是前端用户通信网络，一个是后端做数据更新或者做集群计算的通讯网络，还有后台光纤存储网络。针对这三种网络分别举出一个例子。
（ 2）如上所述，除以上三种网络外有的数据中心还有专门用于虚拟机迁移的网络，都会在服务器上做集中。这样一台服务器最多需要几块网卡与之相连 随着TRILL等技术的出现，这个专用网络还需要吗
（3）网络成为数据中心资源的交换枢纽，当前数据中心纷为IP数据网络、存储网络、服务器集群网络。随着数据中心规模的逐步增大，简单分析带来的问题。
【问题2】 （4分）
FCoE采用增强型以太网作为物理网络传输架构，是专门为低延迟性、高性能、二层数据中心网络所设计的网络协议。目前国际标准化组织已经开发了针对以太网标准的扩展协议族，即“融合型增强以太网（CEE）”，这些扩展协议族可以进行所有类型的传输。试简述FCoE技术的优点。
【问题3】（6分）
为了实现统二管理、简化运维，采用基于FCoE技术的数据中心统一I/O能够实现用少数的CNA（Converged Network adapter）代替数量较多的NIC、HBA、HCA，所有的流量通过CNA万兆以太网传输 。
按照18台服务器（单网卡）为例，使用FCoE后每台服务器只需要一块专用适配器（网卡），一套布线（以太网）系统，统一管理维护简单。表2-1为使用FcoE前1 8台服务器需要的网卡、交换机、电缆以及上联端口的数量；请核算出使用FCoE后的相应部件数量，填充表2-2。
表2-1 使用FcoE前
表2-2 使用FcoE后
【问题4】（6分）
（1）随着数据中心的发展，数据中心的能耗已经成为一个严峻的问题，PU已经成为国际上比较通行的数据中心电力使用效率的衡量指标。请问PUE是什么，它的基准是多少，其越接近多少表示一个数据中心的绿色化程度越高
（2）在现代机房的机柜布局中，人们为了美观和便于观察会将所有的机柜朝同一个方向摆放。如果按照这种摆放方式，机柜盲板有效阻挡冷热空气的效果将大打折扣。正确的摆放方式是什么 请简述其原因。
（3）水冷空调系统是目前新一代大型数据中心制冷的首选方案，采用水冷空调在部分地区可以采取免费冷却技术以节能。免费冷却技术是什么
正确答案及解析
正确答案
解析
【问题1】（9分）
（1）主要包含以下三种网络：
1、以太网：前端的用户通信网络。
2、FC光纤网络：后台存储网络光纤的通道。
3、高性能计算Infiniband网络（服务器集群网络）：后端做数据更新或者做集群计算的通讯网络。
（2）最多需要8块网卡与之相连。如使用trill（多链接透明互联）后，该网络无需存在。（实际服务器需与4个网络相连，每个网络需要两块网卡，故需要8块），随着TRILL技术出现，专用网络不需要。
（3）随着数据中心的不断扩大，将带来以下困难：
1、每个服务器要多个专用适配器（网卡），要不同的布线系统。
2、机房要支持更多设备：空间、耗电、制冷。
3、多套网络无法统一管理，不同的维护人员。
4、部署/配置/管理/运维困难。
【问题2】（4分）
FCoE技术有以下的一些优点：光纤存储和以太网共享同一个端口；更少的线缆和适配器;软件配置I/O；与现有的SAN环境可以互操作。
基于FCoE技术的数据中心统一I/O能够实现用少数的CNA（Converged Network adapter）代替数量较多的NIC、HBA、HCA，所有的流量通过CNA万兆以太网传输。
FCoE：FC帧直接映射到以太网上进行承载。
FC数据流和其他数据流共享以太网链路，FCOE 保留原FC网络中 N_Port、F_Port、E_Port 的结构，FCOE 保留原FC的管理模式，保护原有投资。
兼容原有网络：原有FC存储网络（FC交换机）可连接到数据中心以太网交换机上。
下一代网络：FCoE磁盘阵列可直接连接到数据中心交换机上。
使用FcoE的好处：
每个服务器只需要一个专用适配器（网卡），一套布线（以太网）系统（以前需要多个网卡，多套布线（以太网和光纤）系统）。
机房不再要支持更多设备：空间、耗电、制冷，更加节能绿色。
只有一套网络，统一管理维护简单（原来是多套网络无法统一管理，不同的维护人员维护困难）
部署/配置/管理/运维简单。
网卡、交换机、光纤需要的数量减半，投资减少50%，能耗及维护费用极大降低。
【问题3】（6分）
（1）0
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（6）0
（7）0
（8）4
（9）18
（10）2
（11）36
（12）6
【问题4】（6分）
（1）PUE是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比。
PUE = 数据中心总设备能耗/IT设备能耗，PUE是一个比值，基准值是2，越接近1表明能效水平越好。
（2）可以采用冷热通道区分设计，即‘面对面，背靠背’设计。这样设计可更有效提高冷却效率.
数据中心热通道冷通道设计是交叉行排列服务器机架，让冷空气的进口朝一边，热空气的出口朝另一边。机架前端组成的行称为冷通道。通常情况下，冷通道面向空调的输出管道。热空气输出的那一行称为热通道。通常情况下，热通道面向空调的回风管道。有效减低冷热空气混合，达到良好的散热及节能作用。
（3）免费冷却技术指全部或部分使用自然界的免费冷源进行制冷从而减少压缩机或冷冻机消耗的能量。目前常用的免费冷源主要是冬季或春秋季的室外空气。
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Pinging 59.74.111.8 with 32 bytes of data:
Reply from 59.74.111.8: bytes=32 time=3ms TTL=60
Reply from 59.74.111.8: bytes=32 time=5ms TTL=60
Reply from 59.74.111.8: bytes=32 time=3ms TTL=60
Reply from 59.74.111.8: bytes=32 time=5ms TTL=60
Ping statistics for 59.74.111.8:
Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
Minimum = 3ms, Maximum = 5ms, Average = 4ms
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