🥇100GbE: luxua ala ezinbestekoa?

IEEE P802.3ba, 100 Gigabit Ethernet (100GbE) baino gehiagoko datuak transmititzeko estandarra, 2007 eta 2010 artean garatu zen [3], baina 2018an bakarrik zabaldu zen [5]. Zergatik 2018an eta ez lehenago? Eta zergatik berehala pilatuta? Gutxienez bost arrazoi daude horretarako...

IEEE P802.3ba datu-zentroen beharrak eta Interneteko trafikoa trukatzeko puntuen (operadore independenteen arteko) beharrei erantzuteko garatu zen batez ere; baita baliabideak kontsumitzen dituzten web-zerbitzuen etenik gabeko funtzionamendua bermatzeko ere, hala nola, bideo-eduki ugari duten atariak (adibidez, YouTube); eta errendimendu handiko konputaziorako. [3] Interneteko erabiltzaile arruntek ere banda-zabaleraren eskakizunak aldatzen ari dira laguntzen: Jende askok kamera digitala dauka, eta jendeak harrapatzen duen edukia Interneten bidez transmititu nahi du. Hori. Interneten zirkulatzen duten edukien bolumena gero eta handiagoa da denborarekin. Bai profesional zein kontsumo mailan. Kasu horietan guztietan, datuak domeinu batetik bestera transferitzean, sareko nodo gakoen guztizko kargak 10GbE portuen gaitasunak gainditu ditu aspaldi. [1] Hau da estandar berri bat agertzearen arrazoia: 100GbE.

Datu-zentro handiak eta hodeiko zerbitzu-hornitzaileak aktiboki erabiltzen ari dira dagoeneko 100GbE, eta apurka-apurka 200GbE eta 400GbEra pasatzeko asmoa dute pare bat urte barru. Aldi berean, terabit-a gainditzen duten abiadura aztertzen ari dira dagoeneko. [6] Iaz bakarrik 100GbEra pasatzen ari diren hornitzaile handi batzuk badira ere (adibidez, Microsoft Azure). Finantza-zerbitzuetarako, gobernu-plataformak, petrolio- eta gas-plataformak eta zerbitzuetarako errendimendu handiko informatika erabiltzen duten datu-zentroak ere 100GbEra pasatzen hasi dira. [5]

Enpresen datu-zentroetan, banda-zabaleraren eskaria zertxobait txikiagoa da: duela gutxi 10GbE luxu bat baino beharrezkoa bihurtu da hemen. Hala ere, trafikoaren kontsumo-tasa gero eta azkarrago hazten den heinean, zalantzan dago 10GbE enpresaren datu-zentroetan gutxienez 10 edo 5 urtez biziko denik. Horren ordez, trantsizio azkarra ikusiko dugu 25GbEra eta are azkarragoa 100GbEra. [6] Izan ere, Intel analistek adierazi dutenez, datu-zentroaren barruko trafikoaren intentsitatea % 25 handitzen da urtero. [5]

Dell eta Hewlett Packard-eko analistek [4] diote 2018 datu-zentroetarako 100GbE-ren urtea dela. 2018ko abuztuan, 100GbE ekipoen bidalketak 2017ko urte osoan bidalketak baino bi aldiz handiagoak izan ziren. Eta bidalketen erritmoak bizkortzen jarraitzen du datu-zentroak 40GbE-tik urruntzen hasten diren heinean. 2022rako, 19,4 milioi 100GbE portu bidaltzea espero da (2017an, konparazio baterako, kopuru hori 4,6 milioikoa izan zen). [4] Kostuei dagokienez, 2017an 100 milioi dolar gastatu ziren 7GbE portuetan, eta 2020an, aurreikuspenen arabera, 20 milioi dolar inguru gastatuko dira (ikus 1. irudia). [1]

1. irudia. Sareko ekipoen eskariaren estatistikak eta aurreikuspenak

Zergatik orain? 100GbE ez da zehazki teknologia berria, beraz, zergatik dago horrenbeste iragarpena orain?

1) Teknologia hau heldu eta merkeago bihurtu delako. 2018an muga gurutzatu genuen datu-zentroan 100 Gigabit ataka duten plataformak erabiltzea 10 Gigabiteko hainbat plataforma "pilatzea" baino kostu eraginkorragoa bihurtu zenean. Adibidea: Ciena 5170 (ikus 2. irudia) 800GbE-ko (4x100GbE, 40x10GbE-ko) (10x1GbE, 10x100GbE) errendimendu agregatua eskaintzen duen plataforma trinkoa da. 56 Gigabit ataka anitz behar badira beharrezkoa den errendimendua eskaintzeko, orduan hardware gehigarriaren, espazio gehigarriaren, gehiegizko energia-kontsumoaren, etengabeko mantentze-lanaren, ordezko pieza gehigarrien eta hozte-sistema osagarrien kostuak nahiko txukuna da. [27] Adibidez, Hewlett Packard-eko espezialistak, 31GbEtik 38GbEra pasatzeak izan ditzakeen onurak aztertuta, honako zifra hauetara iritsi ziren: errendimendu handiagoa (%5), guztizko kostu txikiagoak (%XNUMX), energia-kontsumo txikiagoa (%XNUMX), sinplifikazio kable konexioak (% XNUMX). [XNUMX]

2. Irudia. Ciena 5170: 100 Gigabit ataka dituen plataforma adibidea

2) Juniper-ek eta Ciscok azkenean beren ASIC-ak sortu dituzte 100GbE etengailuetarako. [5] 100GbE teknologia benetan heldua dela egiaztatzen da. Kontua da errentagarria dela ASIC txipak sortzea, lehenik eta behin, haietan inplementatutako logikak etorkizun hurbilean aldaketarik behar ez duenean eta, bigarrenik, txip berdin-kopuru handia fabrikatzen denean. Juniper-ek eta Cisco-k ez lukete ASIC hauek ekoiztuko 100GbE-ren heldutasunean konfiantzarik izan gabe.

3) Broadcom, Cavium eta Mellanox Technologie 100GbE euskarria duten prozesadoreak sortzen hasi direlako, eta prozesadore hauek Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group, etab. bezalako fabrikatzaileen etengailuetan erabiltzen dira jada. [5]

4) Zerbitzari-rack-etan kokatutako zerbitzariak Intel sare-egokigailu berrienekin hornituta daudelako (ikus 3. irudia), 25 Gigabit-eko bi atakekin eta batzuetan 40 Gigabit-eko bi ataka dituzten sare-egokitzaile konbergenteekin ere (XXV710 eta XL710). {3. Irudia. Azken Intel NICak: XXV710 eta XL710}

5) 100GbE ekipamendua atzerakoi bateragarria delako, eta horrek hedapena errazten du: dagoeneko bideraturiko kableak berrerabili ditzakezu (haiei transzisore berri bat konektatu besterik ez dago).

Horrez gain, 100GbEren erabilgarritasunak teknologia berrietarako prestatzen gaitu, hala nola "NVMe over Fabrics" (adibidez, Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD; ikus 4. irudia) [8, 10], "Storage Area Network" (SAN). ) / "Software Defined Storage" (ikus 5. irudia) [7], RDMA [11], 100GbErik gabe ezin baitzuten beren potentzial osoa gauzatu.

4. Irudia. Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD

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

Azkenik, 100GbE eta erlazionatutako abiadura handiko teknologien erabileraren eskari praktikoaren adibide exotiko gisa, Cambridgeko Unibertsitateko hodei zientifikoa aipa dezakegu (ikus 6. irudia), 100GbE (Spectrum) oinarrituta eraikita dagoena. SN2700 Ethernet etengailuak) -, besteak beste, NexentaEdge SDS banatutako disko biltegiaren funtzionamendu eraginkorra bermatzeko, 10/40GbE sare bat erraz gainkargatu dezakeena. [2] Errendimendu handiko hodei zientifikoak aplikatzen diren hainbat arazo zientifiko ebazteko erabiltzen dira [9, 12]. Esaterako, mediku zientzialariek hodeiak erabiltzen dituzte giza genoma deszifratzeko, eta 100GbE kanalak unibertsitateko ikerketa taldeen artean informazioa transferitzeko.

6. Irudia Cambridgeko Unibertsitateko zientzia-hodeiaren zatia

bibliografia

John Hawkins. 100GbE: ertzetik gertuago, errealitatetik gertuago // 2017.
Amit Katz. 100GbE etengailuak - Matematika egin al duzu? // 2016.
Margaret Rose. 100 Gigabit Ethernet (100GbE).
David Graves. Dell EMC 100 Gigabit Ethernet bikoiztu egiten da Datu Zentro ireki eta modernorako // 2018.
Mary Branscombe. Datu-zentroen sareetan 100GbE-ren urtea // 2018.
Jarred Baker. Azkarrago mugituz Enterprise Data Center-en // 2017.
Tom Clark. Biltegiratze eremuko sareak diseinatzea: Fibre Channel eta IP SANak ezartzeko erreferentzia praktikoa. 2003. 572 or.
James O'Reilly. Sareko biltegiratzea: zure enpresaren datuak gordetzeko tresnak eta teknologiak // 2017. 280p.
James Sullivan. Ikasleen kluster lehiaketa 2017, Texasko Team Unibertsitatea Austin/Texas State University: Tersoff gorputz anitzeko potentzialaren bektorizazioa erreproduzitzea Intel Skylake eta NVIDIA V100 arkitekturan // Parallel Computing. v.79, 2018. orr. 30-35.
Manolis Katevenis. Exascale mailako sistemen hurrengo belaunaldia: ExaNeSt Proiektua // Mikroprozesadoreak eta Mikrosistemak. v.61, 2018. orr. 58-71.
Hari Subramoni. RDMA Ethernet bidez: Aurretiazko Azterketa // Informatika Banatutako Errendimendu Altuko Interkonexioei buruzko Tailerraren aktak. 2009.
Chris Broekema. Energia-eraginkorra den datu-transferentziak irrati-astronomian UDP RDMA softwarearekin // Future Generation Computer Systems. v.79, 2018. orr. 215-224.