IEEE P802.3ba, standard pro přenos dat přes 100gigabitové Ethernet kanály (100GbE), byl vyvíjen v období od roku 2007 do 2010 [3], ale široce se rozšířil až v roce 2018 [5]. Proč právě v roce 2018 a ne dříve? A proč hned masově? Je na to alespoň pět důvodů...
Standard IEEE P802.3ba byl vyvíjen především k uspokojení potřeb datových center a míst výměny internetového provozu (mezi nezávislými operátory); také pro zajištění plynulého provozu náročných webových služeb, jako jsou portály s velkým množstvím videa (například YouTube); a k provádění vysoce výkonných výpočtů. [3] Běžní uživatelé internetu také přispívají k měnícím se požadavkům na šířku pásma: mnozí mají digitální kamery a lidé chtějí sdílet natočený obsah přes internet. Tím se objem obsahu cirkulujícího po internetu v průběhu času stále zvyšuje. A to jak na profesionální, tak na spotřebitelské úrovni. Ve všech těchto případech, při přenosu dat mezi doménami, celková šířka pásma klíčových síťových uzlů už dávno překračuje možnosti portů 10GbE. [1] To je hlavním důvodem vzniku nového standardu: 100GbE.
Velká datová centra a poskytovatelé cloudových služeb již aktivně používají 100GbE a plánují postupně přechod na 200GbE a 400GbE během příštích několika let. Zároveň již zvažují rychlosti přesahující terabit. [6] I mezi velkými poskytovateli jsou takoví, kteří přešli na 100GbE teprve minulý rok (například Microsoft Azure). Datová centra, která provádějí vysoce výkonné výpočty pro finanční služby, státní platformy, oblasti těžby ropy a plynu a utility, také začala přecházet na 100GbE. [5]
V firemních datových centrech je poptávka po šířce pásma o něco nižší: teprve nedávno se 10GbE stala zde nutností, nikoli luxusem. Nicméně, vzhledem k rostoucímu tempu spotřeby provozu je nepravděpodobné, že 10GbE vydrží v firemních datových centrech alespoň 10 nebo dokonce 5 let. Místo toho uvidíme rychlý přechod na 25GbE a ještě rychlejší na 100GbE. [6] Protože, jak poznamenávají analytici Intel, intenzita provozu uvnitř datových center roste každý rok o 25%. [5]
Analytici Dell a Hewlett Packard konstatují [4], že rok 2018 je rokem 100GbE pro datová centra. Již v srpnu 2018 dodávky zařízení 100GbE dvakrát převýšily dodávky za celý rok 2017. A tempo dodávek stále roste, protože datová centra začala masově přecházet z 40GbE. Očekává se, že do roku 2022 bude ročně dodáváno 19,4 milionu 100GbE portů (v roce 2017, pro srovnání, bylo toto číslo 4,6 milionu). [4] Co se týče nákladů, v roce 2017 bylo za 100GbE porty utraceno 7 miliard dolarů, zatímco v roce 2020 se očekává, že částka dosáhne přibližně 20 miliard dolarů (viz obr. 1). [1]
Obrázek 1. Statistika a předpovědi poptávky po síťovém vybavení
Proč právě teď? 100GbE není taková novinka, tak proč se kolem ní právě teď vytváří takový rozruch?
1) Protože tato technologie dozrála a zlevnila. Právě v roce 2018 jsme překročili mez, kdy použití platforem s 100-gigabitovými porty začalo být rentabilnější než "stohování" několika 10-gigabitových platforem. Příklad: Ciena 5170 (viz obr. 2) – kompaktní platforma, která poskytuje souhrnnou propustnost 800GbE (4x100GbE, 40x10GbE). Pokud je pro zajištění požadované propustnosti potřeba více 10-gigabitových portů, náklady na další hardware, dodatečně zabraný prostor, nadbytečná spotřeba elektrické energie, pravidelná údržba, další náhradní díly a další chladicí systémy se sečtou do pořádné částky. [1] Například odborníci Hewlett Packard, analyzující potenciální výhody přechodu z 10GbE na 100GbE, dospěli k následujícím číslům: výkon vyšší (o 56 %), celkové náklady nižší (o 27 %), nižší spotřeba elektrické energie (o 31 %), zjednodušení kabelových spojení (o 38 %). [5]
Obrázek 2. Ciena 5170: příklad platformy se 100-gigabitovými porty
2) Juniper a Cisco konečně vyvinuli své vlastní ASIC čipy pro 100GbE switche. [5] To je výmluvným potvrzením toho, že technologie 100GbE skutečně dospěla. Faktem je, že ASIC čipy jsou ekonomicky životaschopné vyrábět pouze tehdy, když, za prvé, logika implementovaná na nich nebude potřebovat změny v dohledné budoucnosti, a za druhé, když se vyrábí velké množství identických čipů. Juniper a Cisco by tyto ASIC nevyráběli, kdyby si nebyli jisti vyspělostí 100GbE.
3) Protože Broadcom, Cavium a Mellanox Technologie začali masově vyrábět procesory s podporou 100GbE, a tyto procesory jsou již používány ve switchích od výrobců jako Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group a dalších. [5]
4) Protože servery umístěné v datových centrech jsou stále častěji vybavovány nejnovějšími síťovými adaptéry Intel (viz obr. 3), s dvěma 25-gigabitovými porty, a někdy dokonce i konvergentními síťovými adaptéry se dvěma 40-gigabitovými porty (XXV710 a XL710). {Obrázek 3. Nejnovější síťové adaptéry Intel: XXV710 a XL710}
5) Protože hardware 100GbE má zpětnou kompatibilitu, což usnadňuje nasazení: lze znovu použít již položené kabely (stačí je připojit k novému transceiveru).
Kromě toho dostupnost 100GbE nás připravuje na nové technologie, jako je "NVMe over Fabrics" (například Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD; viz obr. 4) [8, 10], "Storage Area Network" (SAN) / "Software Defined Storage" (viz obr. 5) [7], RDMA [11], které nemohly plně realizovat svůj potenciál bez 100GbE.
Obrázek 4. Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD
Obrázek 5. "Storage Area Network" (SAN) / "Software Defined Storage"
Nakonec, jako exotický příklad praktického využití 100GbE a příbuzných vysokorychlostních technologií, lze uvést vědecké cloudové služby Cambridgeské univerzity (viz obr. 6), které jsou postaveny na základě 100GbE (Spectrum SN2700 Ethernet switche) – aby mimo jiné zajišťovaly efektivní provoz distribuovaného diskového úložiště NexentaEdge SDS, které snadno přetíží síť 10/40GbE. [2] Takové vysoce výkonné vědecké cloudy se zavádějí pro řešení nejrůznějších aplikovaných vědeckých úloh [9, 12]. Například lékařští vědci využívají tyto cloudy k dekódování lidského genomu a kanály 100GbE používají k přenosu informací mezi výzkumnými týmy univerzit.
Obrázek 6. Fragment vědeckého cloudu Cambridgeské univerzity
Bibliografie
- John Hawkins. // 2017.
- Amit Katz. // 2016.
- Margaret Rouse. .
- David Graves. // 2018.
- Mary Branscombe. // 2018.
- Jarred Baker. // 2017.
- Tom Clark. Návrh úložných sítí: Praktická příručka pro implementaci Fibre Channel a IP SAN. 2003. 572p.
- James O’Reilly. Síťové úložiště: Nástroje a technologie pro ukládání dat vaší společnosti // 2017. 280p.
- James Sullivan. Studentská soutěž clustera 2017, tým University of Texas at Austin/Texas State University: Reprodukce vektorizace Tersoffovy mnohotělové potenciály na architekturách Intel Skylake a NVIDIA V100 // Paralelní výpočty. v.79, 2018. pp. 30-35.
- Manolis Katevenis. Další generace exascale systémů: projekt ExaNeSt // Mikroprocesory a mikrosystémy. v.61, 2018. pp. 58-71.
- Hari Subramoni. RDMA přes Ethernet: Předběžná studie // Sborník Workshopu o vysoce výkonných interkonečních technologiích pro distribuované výpočty. 2009.
- Chris Broekema. Energeticky efektivní přenos dat v rádiové astronomii s pomocí softwaru UDP RDMA // Budoucí generace počítačových systémů. v.79, 2018. pp. 215-224.
PS. Článek byl původně publikován v .
Pouze registrovaní uživatelé se mohou účastnit ankety. , prosím.
Proč velké datové centrum začalo masivně přecházet na 100GbE?
Ve skutečnosti nikdo nikam ještě nepřešel…
Protože tato technologie dospěla a zlevnila
Protože Juniper a Cisco vyvinuly ASIC pro 100GbE switche
Protože Broadcom, Cavium a Mellanox Technologie přidaly podporu 100GbE
Protože na serverech se objevily 25- a 40-gigabitové porty
Vlastní názor (napište do komentářů)
Hlasovalo 12 uživatelů. Zdrželo se 15 uživatelů.
Zdroj: habr.com
