100GbE: luksus või hädavajalik vajadus?

IEEE P802.3ba, standard andmete edastamiseks üle 100 Gigabit Etherneti (100 GbE), töötati välja aastatel 2007–2010 [3], kuid levis laialt alles 2018. aastal [5]. Miks aastal 2018 ja mitte varem? Ja miks kohe karjakaupa? Sellel on vähemalt viis põhjust...

IEEE P802.3ba töötati välja eelkõige andmekeskuste vajaduste ja Interneti-liikluse vahetuspunktide vajaduste rahuldamiseks (sõltumatute operaatorite vahel); samuti ressursimahukate veebiteenuste, näiteks suure videosisuga portaalide (näiteks YouTube) katkematu töö tagamiseks; ja suure jõudlusega andmetöötluse jaoks. [3] Tavalised Interneti-kasutajad aitavad kaasa ka muutuvatele ribalaiuse nõudmistele: paljudel inimestel on digikaamerad ja inimesed soovivad voogesitada jäädvustatud sisu Interneti kaudu. See. Internetis ringleva sisu maht muutub aja jooksul aina suuremaks. Nii professionaalsel kui ka tarbija tasandil. Kõigil neil juhtudel on ühest domeenist teise andmete edastamisel võrgu võtmesõlmede kogu läbilaskevõime juba ammu ületanud 10GbE portide võimalused. [1] See on põhjus, miks tekkis uus standard: 100GbE.

Suured andmekeskused ja pilveteenuste pakkujad kasutavad juba praegu aktiivselt 100GbE-d ning plaanivad paari aasta jooksul järk-järgult üle minna 200GbE-le ja 400GbE-le. Samal ajal vaadatakse juba terabiiti ületavaid kiirusi. [6] Kuigi on mõned suured tarnijad, kes lähevad 100GbE-le alles eelmisel aastal (näiteks Microsoft Azure). Finantsteenuste, valitsusplatvormide, nafta- ja gaasiplatvormide ning kommunaalteenuste jaoks suure jõudlusega andmetöötlust kasutavad andmekeskused on samuti hakanud üle minema 100 GbE-le. [5]

Ettevõtete andmekeskustes on nõudlus ribalaiuse järele mõnevõrra väiksem: alles hiljuti on 10 GbE muutunud siin pigem vajaduseks kui luksuseks. Kuna aga liikluse tarbimise tempo kasvab üha kiiremini, on kaheldav, et 10GbE elab ettevõtete andmekeskustes vähemalt 10 või isegi 5 aastat. Selle asemel näeme kiiret liikumist 25GbE-le ja veelgi kiiremat liikumist 100GbE-le. [6] Kuna Inteli analüütikud märgivad, et andmekeskusesisene liikluse intensiivsus suureneb igal aastal 25%. [5]

Delli ja Hewlett Packardi analüütikud väidavad [4], et 2018. aasta on andmekeskuste jaoks 100 GbE aasta. Veel 2018. aasta augustis olid 100GbE seadmete tarned kaks korda suuremad kui kogu 2017. aasta tarned. Ja saadetiste tempo kiireneb jätkuvalt, kuna andmekeskused hakkavad 40 GbE-st hulgakaupa eemalduma. Aastaks 2022 loodetakse veeta 19,4 miljonit 100GbE porti aastas (võrdluseks 2017. aastal oli see näitaja 4,6 miljonit). [4] Mis puutub kuludesse, siis 2017. aastal kulutati 100GbE portidele 7 miljardit dollarit ja 2020. aastal kulub prognooside kohaselt umbes 20 miljardit dollarit (vt joonis 1). [1]

Joonis 1. Võrguseadmete nõudluse statistika ja prognoosid

Miks nüüd? 100GbE pole just uus tehnoloogia, miks siis selle ümber praegu nii palju kära on?

1) Kuna see tehnoloogia on küpsenud ja muutunud odavamaks. Just 2018. aastal ületasime piiri, kui 100-gigabitise pordiga platvormide kasutamine andmekeskuses muutus kuluefektiivsemaks kui mitme 10-gigabitise platvormi "virnastamine". Näide: Ciena 5170 (vt joonis 2) on kompaktne platvorm, mis tagab 800GbE (4x100GbE, 40x10GbE) koondläbilaskevõime. Kui vajaliku läbilaskevõime tagamiseks on vaja mitut 10-gigabitist porti, siis lisariistvara, lisaruumi, liigse energiatarbimise, jooksva hoolduse, täiendavate varuosade ja täiendavate jahutussüsteemide kulud annavad kokku päris korraliku summa. [1] Näiteks Hewlett Packardi spetsialistid jõudsid 10GbE-lt 100GbE-le ülemineku võimalikke eeliseid analüüsides järgmistele arvudele: suurem jõudlus (56%), madalamad kogukulud (27%), väiksem energiatarve (31%), kaabliühenduste lihtsustamine (38%). [5]

Joonis 2. Ciena 5170: 100 Gigabiti pordiga näidisplatvorm

2) Juniper ja Cisco on lõpuks loonud oma ASIC-id 100GbE lülitite jaoks. [5] Mis on kõnekas kinnitus tõsiasjale, et 100GbE tehnoloogia on tõeliselt küps. Fakt on see, et ASIC-kiipe on kulutõhus luua ainult siis, kui esiteks ei nõua nendel rakendatud loogika lähitulevikus muudatusi ja teiseks, kui toodetakse suurel hulgal identseid kiipe. Juniper ja Cisco ei toodaks neid ASIC-e ilma 100 GbE küpsuskindluseta.

3) Kuna Broadcom, Cavium ja Mellanox Technologie on alustanud 100GbE toega protsessorite väljapressimist ja neid protsessoreid kasutatakse juba selliste tootjate nagu Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group jne lülitites [5]

4) Kuna serveririiulites asuvad serverid on üha enam varustatud uusimate Inteli võrguadapteritega (vt joonis 3), kahe 25-gigabitise pordiga ja mõnikord isegi kahe 40-gigabitise pordiga (XXV710 ja XL710) ühendatud võrguadapteritega. {Joonis 3. Uusimad Inteli NIC-id: XXV710 ja XL710}

5) Kuna 100GbE seadmed on tagasiühilduvad, mis lihtsustab juurutamist: saate uuesti kasutada juba marsruuditud kaableid (lihtsalt ühendage nendega uus transiiver).

Lisaks valmistab 100 GbE kättesaadavus meid ette uuteks tehnoloogiateks, nagu "NVMe over Fabrics" (näiteks Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD; vt joonis 4) [8, 10], "Storage Area Network" (SAN) ) / “Software Defined Storage” (vt joonis 5) [7], RDMA [11], mis ilma 100GbEta ei saaks oma täit potentsiaali realiseerida.

Joonis 4. Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD

Joonis 5. "Salvestusvõrk" (SAN) / "Tarkvara määratud salvestusruum"

Lõpetuseks võib eksootilise näitena praktilisest nõudlusest 100GbE ja sellega seotud kiirete tehnoloogiate kasutamise järele tuua Cambridge'i ülikooli teaduspilve (vt joonis 6), mis on ehitatud 100GbE (Spectrum) baasil. SN2700 Etherneti lülitid) - muuhulgas selleks, et tagada NexentaEdge SDS hajutatud kettasalvestuse tõhus töö, mis võib kergesti üle koormata 10/40GbE võrku. [2] Selliseid suure jõudlusega teaduspilvi kasutatakse paljude rakenduslike teaduslike probleemide lahendamiseks [9, 12]. Näiteks arstiteadlased kasutavad selliseid pilvi inimese genoomi dešifreerimiseks ja 100GbE kanaleid kasutatakse info edastamiseks ülikoolide uurimisrühmade vahel.

Joonis 6. Cambridge'i ülikooli teaduspilve fragment

Bibliograafia

1. John Hawkins. 100GbE: servale lähemal, tegelikkusele lähemal // 2017.
2. Amit Katz. 100 GbE lülitid – kas olete matemaatikaga hakkama saanud? // 2016.
3. Margaret Rose. 100 Gigabit Ethernet (100 GbE).
4. David Graves. Dell EMC kahekordistab avatud ja kaasaegse andmekeskuse jaoks 100 Gigabit Etherneti // 2018.
5. Mary Branscombe. 100 GbE aasta andmekeskuste võrkudes // 2018.
6. Jarred Baker. Kiirem liikumine ettevõtte andmekeskuses // 2017.
7. Tom Clark. Salvestusvõrkude kujundamine: praktiline viide fiiberoptiliste kanalite ja IP SAN-ide rakendamiseks. 2003. 572lk.
8. James O'Reilly. Võrgusalvestus: tööriistad ja tehnoloogiad teie ettevõtte andmete salvestamiseks // 2017. 280lk.
9. James Sullivan. Tudengite klastrivõistlus 2017, Texase meeskonnaülikool Austini/Texase osariigi ülikoolis: Tersoffi mitme keha potentsiaali vektoriseerimise taasesitamine Intel Skylake'i ja NVIDIA V100 arhitektuurides // Parallel Computing. v.79, 2018. lk. 30-35.
10. Manolis Katevenis. Exascale-klassi süsteemide järgmine põlvkond: ExaNeSti projekt // Mikroprotsessorid ja mikrosüsteemid. v.61, 2018. lk. 58-71.
11. Hari Subramoni. RDMA üle Etherneti: eeluuring // hajutatud andmetöötluse suure jõudlusega ühenduste töötoa materjal. 2009.
12. Chris Broekema. Energiasäästlikud andmeedastused raadioastronoomias tarkvaraga UDP RDMA // Tuleviku põlvkonna arvutisüsteemid. v.79, 2018. lk. 215-224.

PS. See artikkel avaldati algselt aastal "Süsteemiadministraator".

Küsitluses saavad osaleda ainult registreerunud kasutajad. Logi sissepalun.

Miks hakkasid suured andmekeskused massiliselt üle minema 100 GbE-le?

• Tegelikult pole keegi veel kuskil kolima hakanud...

• Sest see tehnoloogia on küpseks saanud ja muutunud odavamaks

• Sest Juniper ja Cisco lõid ASIC-id 100GbE lülitite jaoks

• Kuna Broadcom, Cavium ja Mellanox Technologie on lisanud 100GbE toe

• Sest serveritel on nüüd 25- ja 40-gigabitised pordid

• Teie versioon (kirjutage kommentaaridesse)

12 kasutajat hääletas. 15 kasutajat jäi erapooletuks.

Allikas: www.habr.com