100GbE: luksuz ili neophodna potreba?

IEEE P802.3ba, standard za prijenos podataka preko 100 Gigabit Ethernet (100GbE), razvijen je između 2007. i 2010. [3], ali je postao široko rasprostranjen tek 2018. [5]. Zašto u 2018, a ne ranije? I zašto odmah u masama? Za to postoji najmanje pet razloga...

IEEE P802.3ba je razvijen prvenstveno da zadovolji potrebe data centara i potrebe tačaka za razmjenu internet saobraćaja (između nezavisnih operatera); kao i da se osigura nesmetan rad resursno intenzivnih web servisa, kao što su portali sa velikom količinom video sadržaja (na primjer, YouTube); i za računarstvo visokih performansi. [3] Obični korisnici interneta također doprinose promjeni zahtjeva za propusnim opsegom: mnogi ljudi imaju digitalne kamere i ljudi žele da strimuju sadržaj koji snimaju preko Interneta. To. Obim sadržaja koji kruži internetom vremenom postaje sve veći i veći. I na profesionalnom i na potrošačkom nivou. U svim ovim slučajevima, pri prijenosu podataka s jedne domene na drugu, ukupna propusnost ključnih mrežnih čvorova odavno je premašila mogućnosti 10GbE portova. [1] Ovo je razlog za pojavu novog standarda: 100GbE.

Veliki data centri i provajderi usluga u oblaku već aktivno koriste 100GbE i planiraju postupni prelazak na 200GbE i 400GbE za nekoliko godina. Istovremeno, već gledaju na brzine koje prelaze terabite. [6] Iako postoje neki veliki dobavljači koji prelaze na 100GbE tek prošle godine (na primjer, Microsoft Azure). Data centri koji koriste računarstvo visokih performansi za finansijske usluge, vladine platforme, naftne i gasne platforme i komunalna preduzeća takođe su počeli da prelaze na 100GbE. [5]

U poslovnim podatkovnim centrima potražnja za propusnim opsegom je nešto manja: tek nedavno je 10GbE ovdje postao potreba, a ne luksuz. Međutim, kako stopa potrošnje saobraćaja raste sve brže i brže, sumnjivo je da će 10GbE živjeti u poslovnim podatkovnim centrima najmanje 10 ili čak 5 godina. Umjesto toga, vidjet ćemo brzi prelazak na 25GbE i još brži prelazak na 100GbE. [6] Jer, kako analitičari kompanije Intel primećuju, intenzitet saobraćaja unutar data centra raste godišnje za 25%. [5]

Analitičari iz Della i Hewlett Packarda navode [4] da je 2018. godina 100GbE za podatkovne centre. Još u avgustu 2018. godine isporuke 100GbE opreme bile su dvostruko veće od isporuka za cijelu 2017. godinu. I tempo isporuke nastavlja da se ubrzava kako se centri podataka masovno udaljavaju od 40GbE. Očekuje se da će do 2022. godine biti isporučeno 19,4 miliona 100GbE portova godišnje (u 2017. godini, za poređenje, ova brojka je bila 4,6 miliona). [4] Što se tiče troškova, 2017. godine potrošeno je 100 milijardi dolara na 7GbE portove, a 2020. godine, prema predviđanjima, biće potrošeno oko 20 milijardi dolara (vidi sliku 1). [1]

Slika 1. Statistika i prognoze potražnje za mrežnom opremom

Zašto sada? 100GbE nije baš nova tehnologija, pa zašto je sada tolika reklama oko toga?

1) Zato što je ova tehnologija sazrela i postala jeftinija. U 2018. smo prešli granicu kada je korištenje platformi sa 100-Gigabitnim portovima u podatkovnom centru postalo isplativije od "slaganja" nekoliko 10-Gigabitnih platformi. Primjer: Ciena 5170 (vidi sliku 2) je kompaktna platforma koja pruža ukupnu propusnost od 800GbE (4x100GbE, 40x10GbE). Ako je potrebno više 10-Gigabitnih portova za pružanje potrebne propusnosti, onda troškovi dodatnog hardvera, dodatnog prostora, viška potrošnje energije, tekućeg održavanja, dodatnih rezervnih dijelova i dodatnih sistema za hlađenje zbrajaju prilično urednu sumu. [1] Na primjer, stručnjaci Hewlett Packarda, analizirajući potencijalne prednosti prelaska sa 10GbE na 100GbE, došli su do sljedećih brojki: veće performanse (56%), niži ukupni troškovi (27%), manja potrošnja energije (31%), pojednostavljenje kablovskih priključaka (za 38%). [5]

Slika 2. Ciena 5170: primjer platforme sa 100 gigabitnih portova

2) Juniper i Cisco su konačno kreirali sopstvene ASIC-ove za 100GbE svičeve. [5] Što je elokventna potvrda činjenice da je 100GbE tehnologija zaista zrela. Činjenica je da je isplativo kreirati ASIC čipove samo kada, prvo, logika implementirana na njima ne zahtijeva promjene u doglednoj budućnosti, i drugo, kada se proizvodi veliki broj identičnih čipova. Juniper i Cisco ne bi proizvodili ove ASIC-ove bez uvjerenja u zrelost 100GbE.

3) Zato što su Broadcom, Cavium i Mellanox Technologie počeli da proizvode procesore sa 100GbE podrškom, a ovi procesori se već koriste u prekidačima proizvođača kao što su Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group, itd. [5]

4) Zato što su serveri smešteni u serverske police sve više opremljeni najnovijim Intel mrežnim adapterima (vidi sliku 3), sa dva 25-Gigabitna porta, a ponekad čak i konvergentnim mrežnim adapterima sa dva 40-Gigabitna porta (XXV710 i XL710). {Slika 3. Najnoviji Intel NIC: XXV710 i XL710}

5) Zato što je 100GbE oprema kompatibilna unatrag, što pojednostavljuje primenu: možete ponovo da koristite već usmeravane kablove (samo povežite novi primopredajnik na njih).

Osim toga, dostupnost 100GbE nas priprema za nove tehnologije kao što su “NVMe over Fabrics” (na primjer, Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD; vidi sliku 4) [8, 10], “Storage Area Network” (SAN ) / “Software Defined Storage” (vidi sliku 5) [7], RDMA [11], koji bez 100GbE ne bi mogli ostvariti svoj puni potencijal.

Slika 4. Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD

Slika 5. “Storage Area Network” (SAN) / “Software Defined Storage”

Konačno, kao egzotičan primjer praktične potražnje za korištenjem 100GbE i srodnih tehnologija velike brzine, možemo navesti naučni oblak Univerziteta u Cambridgeu (vidi sliku 6), koji je izgrađen na bazi 100GbE (Spectrum SN2700 Ethernet prekidači) - kako bi se, između ostalog, osigurao efikasan rad NexentaEdge SDS distribuiranog diska za skladištenje, koji može lako preopteretiti 10/40GbE mrežu. [2] Ovakvi naučni oblaci visokih performansi se koriste za rešavanje širokog spektra primenjenih naučnih problema [9, 12]. Na primjer, medicinski naučnici koriste takve oblake za dešifriranje ljudskog genoma, a 100GbE kanali se koriste za prijenos informacija između univerzitetskih istraživačkih grupa.

Slika 6. Fragment naučnog oblaka Univerziteta u Kembridžu

Bibliografija

1. John Hawkins. 100GbE: Bliže rubu, bliže stvarnosti // 2017.
2. Amit Katz. 100GbE prekidači – Jeste li završili matematiku? // 2016.
3. Margaret Rose. 100 Gigabit Ethernet (100GbE).
4. David Graves. Dell EMC udvostručuje 100 Gigabit Ethernet za otvoreni, moderni data centar // 2018.
5. Mary Branscombe. Godina 100GbE u mrežama data centara // 2018.
6. Jarred Baker. Brže kretanje u podatkovnom centru preduzeća // 2017.
7. Tom Clark. Dizajniranje mreža za skladištenje podataka: praktična referenca za implementaciju Fiber Channel i IP SAN-a. 2003. 572p.
8. James O'Reilly. Mrežna pohrana: alati i tehnologije za pohranu podataka vaše kompanije // 2017. 280p.
9. James Sullivan. Takmičenje studentskih klastera 2017, Tim Univerziteta Teksas na Univerzitetu Austin/Texas State: Reprodukcija vektorizacije Tersoffovog potencijala više tijela na arhitekturi Intel Skylake i NVIDIA V100 // Parallel Computing. v.79, 2018. str. 30-35.
10. Manolis Katevenis. Sljedeća generacija sistema Exascale klase: ExaNeSt projekat // Mikroprocesori i mikrosistemi. v.61, 2018. str. 58-71.
11. Hari Subramoni. RDMA preko Etherneta: Preliminarna studija // Proceedings of the Workshop on High Performance Interconnects for Distributed Computing. 2009.
12. Chris Broekema. Energetski učinkovit prijenos podataka u radio astronomiji sa softverom UDP RDMA // Računalni sustavi buduće generacije. v.79, 2018. str. 215-224.

PS. Članak je prvobitno objavljen u "Administrator sistema".

Samo registrovani korisnici mogu učestvovati u anketi. Prijavite semolim.

Zašto su veliki data centri počeli masovno prelaziti na 100GbE?

• Zapravo, niko se još nigde nije pomerio...

• Zato što je ova tehnologija sazrela i postala jeftinija

• Zato što su Juniper i Cisco kreirali ASIC-ove za 100GbE svičeve

• Zato što su Broadcom, Cavium i Mellanox Technologie dodali 100GbE podršku

• Zato što serveri sada imaju 25- i 40-gigabitne portove

• Vaša verzija (napišite u komentarima)

Glasalo je 12 korisnika. Uzdržano je bilo 15 korisnika.

izvor: www.habr.com