L'IEEE P802.3ba, norme pour la transmission de données sur des canaux Ethernet à 100 gigabits (100GbE), a été développé entre 2007 et 2010 [3], mais a connu une large adoption seulement en 2018 [5]. Pourquoi 2018 et pas plus tôt ? Et pourquoi en si grand nombre ? Il y a au moins cinq raisons...
L'IEEE P802.3ba a été principalement développé pour répondre aux besoins des Data Centers et aux points d'échange de trafic Internet (entre opérateurs indépendants); ainsi que pour assurer le bon fonctionnement de services web gourmands en ressources, comme les portails avec un large éventail de contenus vidéo (par exemple, YouTube); et pour réaliser des calculs haute performance. [3] Les utilisateurs d'Internet jouent également un rôle dans l'évolution des exigences de bande passante : beaucoup possèdent des caméras numériques et souhaitent transmettre leur contenu en ligne. Ainsi, le volume de contenu circulant sur Internet augmente avec le temps, tant sur le plan professionnel que personnel. Dans tous ces cas, lors du transfert de données d'un domaine à un autre, la capacité totale des principaux nœuds réseau dépasse depuis longtemps celle des ports 10GbE. [1] C'est la raison d'être de l'apparition de la nouvelle norme : 100GbE.
Les grands Data Centers et les fournisseurs de services cloud utilisent déjà activement le 100GbE et prévoient de passer progressivement au 200GbE et au 400GbE dans quelques années. Pendant ce temps, ils envisagent déjà des vitesses dépassant le téraoctet. [6] Bien qu'il y ait parmi les grands fournisseurs ceux qui n'ont migré vers le 100GbE que l'année dernière (par exemple, Microsoft Azure). Les Data Centers effectuant des calculs haute performance pour les services financiers, les plateformes gouvernementales, les plateformes pétrolières et gazières et les services publics ont également commencé à adopter le 100GbE. [5]
Dans les Data Centers d'entreprise, la demande de bande passante est légèrement inférieure : il y a peu de temps, le 10GbE est devenu une nécessité plutôt qu'un luxe. Cependant, étant donné que le rythme de consommation du trafic augmente rapidement, il est douteux que le 10GbE survive dans les Data Centers d'entreprise pendant au moins 10 ou même 5 ans. Au lieu de cela, nous assisterons à une migration rapide vers le 25GbE et une transition encore plus rapide vers le 100GbE. [6] Car, comme le notent les analystes d'Intel, l'intensité du trafic au sein des Data Centers augmente de 25 % chaque année. [5]
Les analystes de Dell et de Hewlett Packard constatent [4] que l'année 2018 est celle du 100GbE pour les centres de données. Dès août 2018, les livraisons d'équipement 100GbE ont doublé par rapport à l'ensemble des livraisons de 2017. Et les rythmes de livraison continuent de croître, puisque les centres de données commencent massivement à se détourner du 40GbE. On s'attend à ce qu'en 2022, 19,4 millions de ports 100GbE soient livrés chaque année (en 2017, pour comparaison, ce chiffre était de 4,6 millions). [4] En ce qui concerne les coûts, 7 milliards de dollars ont été dépensés pour les ports 100GbE en 2017, et en 2020, selon les prévisions, environ 20 milliards de dollars seront dépensés (voir fig. 1). [1]
Figure 1. Statistiques et prévisions de la demande pour les équipements réseau
Pourquoi maintenant ? Le 100GbE n'est pas une technologie si nouvelle, alors pourquoi tout cet engouement autour de celle-ci en ce moment ?
1) Parce que cette technologie a mûri et est devenue moins chère. C'est en 2018 que nous avons franchi le seuil où l'utilisation dans les centres de données de plates-formes avec des ports à 100 gigabits est devenue plus rentable que le « stacking » de plusieurs plates-formes à 10 gigabits. Exemple : Ciena 5170 (voir fig. 2) – une plateforme compacte offrant une capacité totale de 800GbE (4x100GbE, 40x10GbE). Si plusieurs ports à 10 gigabits sont nécessaires pour garantir la capacité requise, les coûts en matériel supplémentaire, en espace occupé, en consommation d'énergie excessive, en maintenance courante, en pièces de rechange et en systèmes de refroidissement supplémentaires, s'accumulent en une somme assez ronde. [1] Par exemple, des spécialistes de Hewlett Packard, en analysant les avantages potentiels du passage de 10GbE à 100GbE, sont arrivés aux chiffres suivants : performance supérieure (de 56 %), coûts totaux inférieurs (de 27 %), consommation d'énergie inférieure (de 31 %), simplification des connexions câblées (de 38 %). [5]
Figure 2. Ciena 5170 : exemple de plateforme avec des ports à 100 gigabits
2) Juniper et Cisco ont enfin créé leurs propres puces ASIC pour les commutateurs 100GbE. [5] Cela constitue une preuve éloquente que la technologie 100GbE est réellement mûre. En effet, les puces ASIC ne deviennent rentables que lorsque, d'une part, la logique qu'elles implémentent ne nécessite pas de changements dans un avenir proche, et d'autre part, lorsqu'un grand nombre de puces identiques sont fabriquées. Juniper et Cisco ne produiraient pas ces ASIC sans être sûrs de la maturité de 100GbE.
3) Parce que Broadcom, Cavium et Mellanox Technologies ont commencé à produire des processeurs prenant en charge 100GbE, et ces processeurs sont déjà utilisés dans des commutateurs de fabricants tels que Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group, etc. [5]
4) Parce que les serveurs montés dans des racks sont de plus en plus équipés des derniers adaptateurs réseau Intel (voir fig. 3), avec deux ports de 25 gigabits, et parfois même des adaptateurs réseau convergents avec deux ports de 40 gigabits (XXV710 et XL710). {Figure 3. Derniers adaptateurs réseau Intel : XXV710 et XL710}
5) Parce que l'équipement 100GbE est rétrocompatible, ce qui facilite le déploiement : on peut réutiliser les câbles déjà installés (il suffit de les connecter à un nouveau transcepteur).
De plus, la disponibilité de 100GbE nous prépare à de nouvelles technologies, telles que « NVMe over Fabrics » (par exemple, Samsung Evo Pro 256 Go NVMe PCIe SSD ; voir fig. 4) [8, 10], « Storage Area Network » (SAN) / « Software Defined Storage » (voir fig. 5) [7], RDMA [11], qui ne pouvaient pas réaliser leur plein potentiel sans 100GbE.
Figure 4. Samsung Evo Pro 256 Go NVMe PCIe SSD
Figure 5. « Storage Area Network » (SAN) / « Software Defined Storage »
Enfin, en tant qu'exemple exotique de la demande pratique pour l'application des technologies 100GbE et des technologies de haute vitesse associées, on peut citer le cloud scientifique de l'Université de Cambridge (voir fig. 6), qui est construit sur la base de 100GbE (commutateurs Ethernet Spectrum SN2700) - notamment pour assurer l'efficacité d'un stockage distribué avec NexentaEdge SDS, capable de saturer facilement un réseau 10/40GbE. [2] De tels nuages scientifiques haute performance se déploient pour résoudre une variété de problèmes scientifiques concrets [9, 12]. Par exemple, les scientifiques médicaux utilisent ces nuages pour déchiffrer le génome humain, et les canaux 100GbE sont employés pour transmettre des informations entre les groupes de recherche des universités.
Figure 6. Extrait du cloud scientifique de l'Université de Cambridge
Bibliographie
- John Hawkins. // 2017.
- Amit Katz. // 2016.
- Margaret Rouse. .
- David Graves. // 2018.
- Mary Branscombe. // 2018.
- Jarred Baker. // 2017.
- Tom Clark. Conception de réseaux de stockage : Une référence pratique pour la mise en œuvre de Fibre Channel et IP SAN. 2003. 572p.
- James O’Reilly. Stockage réseau : Outils et technologies pour le stockage des données de votre entreprise // 2017. 280p.
- James Sullivan. Compétition étudiante de clusters 2017, Équipe de l'Université du Texas à Austin / Université d'État du Texas : Reproduction de la vectorisation du potentiel multi-corps de Tersoff sur les architectures Intel Skylake et NVIDIA V100 // Calcul parallèle. v.79, 2018. pp. 30-35.
- Manolis Katevenis. La prochaine génération de systèmes de classe Exascale : le projet ExaNeSt // Microprocesseurs et microsystèmes. v.61, 2018. pp. 58-71.
- Hari Subramoni. RDMA sur Ethernet : Une étude préliminaire // Actes de l'atelier sur les interconnexions haute performance pour l'informatique distribuée. 2009.
- Chris Broekema. Transferts de données économes en énergie en radioastronomie avec UDP RDMA logiciel // Future Generation Computer Systems. v.79, 2018. pp. 215-224.
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Pourquoi les grands centres de données commencent-ils à adopter massivement le 100GbE ?
En fait, personne n'a encore commencé à adopter…
Parce que cette technologie a mûri et a baissé de prix
Parce que Juniper et Cisco ont créé des ASIC pour les commutateurs 100GbE
Parce que Broadcom, Cavium et Mellanox Technologies ont ajouté le support du 100GbE
Parce que des ports 25 et 40 gigabits sont apparus dans les serveurs
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Source : habr.com
