100GbE: विलासिता या आवश्यक आवश्यकता?

IEEE P802.3ba, 100 गीगाबिट ईथरनेट (100GbE) से अधिक डेटा संचारित करने के लिए एक मानक, 2007 और 2010 [3] के बीच विकसित किया गया था, लेकिन केवल 2018 में व्यापक हो गया [5]। 2018 में क्यों और उससे पहले क्यों नहीं? और तुरंत झुंड में क्यों? इसके कम से कम पाँच कारण हैं...

IEEE P802.3ba को मुख्य रूप से डेटा केंद्रों की जरूरतों और इंटरनेट ट्रैफिक एक्सचेंज पॉइंट्स (स्वतंत्र ऑपरेटरों के बीच) की जरूरतों को पूरा करने के लिए विकसित किया गया था; साथ ही संसाधन-गहन वेब सेवाओं, जैसे बड़ी मात्रा में वीडियो सामग्री वाले पोर्टल (उदाहरण के लिए, यूट्यूब) के निर्बाध संचालन को सुनिश्चित करना; और उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग के लिए। [3] आम इंटरनेट उपयोगकर्ता भी बदलती बैंडविड्थ मांगों में योगदान दे रहे हैं: कई लोगों के पास डिजिटल कैमरे हैं, और लोग उनके द्वारा कैप्चर की गई सामग्री को इंटरनेट पर स्ट्रीम करना चाहते हैं। वह। इंटरनेट पर प्रसारित होने वाली सामग्री की मात्रा समय के साथ और भी बड़ी होती जा रही है। पेशेवर और उपभोक्ता दोनों स्तरों पर। इन सभी मामलों में, एक डोमेन से दूसरे डोमेन में डेटा स्थानांतरित करते समय, प्रमुख नेटवर्क नोड्स का कुल थ्रूपुट 10 जीबीई पोर्ट की क्षमताओं से अधिक हो गया है। [1] यही एक नए मानक के उद्भव का कारण है: 100जीबीई।

बड़े डेटा सेंटर और क्लाउड सेवा प्रदाता पहले से ही सक्रिय रूप से 100GbE का उपयोग कर रहे हैं, और कुछ वर्षों में धीरे-धीरे 200GbE और 400GbE तक जाने की योजना बना रहे हैं। साथ ही, वे पहले से ही टेराबिट से अधिक गति पर विचार कर रहे हैं। [6] हालांकि कुछ बड़े आपूर्तिकर्ता हैं जो पिछले साल ही 100 जीबीई की ओर बढ़ रहे हैं (उदाहरण के लिए, माइक्रोसॉफ्ट एज़्योर)। वित्तीय सेवाओं, सरकारी प्लेटफार्मों, तेल और गैस प्लेटफार्मों और उपयोगिताओं के लिए उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग चलाने वाले डेटा केंद्र भी 100 जीबीई पर जाना शुरू कर चुके हैं। [5]

एंटरप्राइज़ डेटा केंद्रों में, बैंडविड्थ की मांग कुछ कम है: हाल ही में 10GbE यहां विलासिता के बजाय एक आवश्यकता बन गई है। हालाँकि, जैसे-जैसे ट्रैफ़िक खपत की दर अधिक से अधिक तेज़ी से बढ़ती है, यह संदिग्ध है कि 10GbE एंटरप्राइज़ डेटा केंद्रों में कम से कम 10 या 5 वर्षों तक रहेगा। इसके बजाय, हम 25GbE की ओर तेजी से और 100GbE की ओर और भी तेजी से बढ़ते हुए देखेंगे। [6] क्योंकि, जैसा कि इंटेल विश्लेषकों ने नोट किया है, डेटा सेंटर के अंदर ट्रैफ़िक की तीव्रता सालाना 25% बढ़ जाती है। [5]

डेल और हेवलेट पैकार्ड के विश्लेषकों का कहना है [4] कि 2018 डेटा केंद्रों के लिए 100 जीबीई का वर्ष है। अगस्त 2018 में, 100GbE उपकरणों की डिलीवरी पूरे 2017 वर्ष की डिलीवरी से दोगुनी थी। और शिपमेंट की गति में तेजी जारी है क्योंकि डेटा सेंटर बड़ी संख्या में 40 जीबीई से दूर जाने लगे हैं। उम्मीद है कि 2022 तक, 19,4 मिलियन 100GbE पोर्ट सालाना शिप किए जाएंगे (2017 में, तुलना के लिए, यह आंकड़ा 4,6 मिलियन था)। [4] जहां तक ​​लागत की बात है, 2017 में 100 जीबीई बंदरगाहों पर 7 अरब डॉलर खर्च किए गए थे, और 2020 में, पूर्वानुमान के अनुसार, लगभग 20 अरब डॉलर खर्च किए जाएंगे (चित्र 1 देखें)। [1]

चित्र 1. नेटवर्क उपकरणों की मांग के आँकड़े और पूर्वानुमान

अब क्यों? 100GbE बिल्कुल नई तकनीक नहीं है, तो अब इसके बारे में इतना प्रचार क्यों है?

1) क्योंकि यह तकनीक परिपक्व हो गई है और सस्ती हो गई है। यह 2018 में था जब हमने उस सीमा को पार कर लिया जब डेटा सेंटर में 100-गीगाबिट पोर्ट वाले प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग कई 10-गीगाबिट प्लेटफ़ॉर्म को "स्टैकिंग" करने की तुलना में अधिक लागत प्रभावी हो गया। उदाहरण: सिएना 5170 (चित्र 2 देखें) एक कॉम्पैक्ट प्लेटफ़ॉर्म है जो 800 जीबीई (4x100 जीबीई, 40x10 जीबीई) का समग्र थ्रूपुट प्रदान करता है। यदि आवश्यक थ्रूपुट प्रदान करने के लिए कई 10-गीगाबिट पोर्ट की आवश्यकता होती है, तो अतिरिक्त हार्डवेयर, अतिरिक्त स्थान, अतिरिक्त बिजली की खपत, चल रहे रखरखाव, अतिरिक्त स्पेयर पार्ट्स और अतिरिक्त कूलिंग सिस्टम की लागत काफी अच्छी हो जाती है। [1] उदाहरण के लिए, हेवलेट पैकर्ड विशेषज्ञ, 10 जीबीई से 100 जीबीई तक जाने के संभावित लाभों का विश्लेषण करते हुए, निम्नलिखित आंकड़ों पर पहुंचे: उच्च प्रदर्शन (56%), कम कुल लागत (27%), कम बिजली की खपत (31%), सरलीकरण केबल कनेक्शन (38% तक)। [5]

चित्र 2. सिएना 5170: 100 गीगाबिट पोर्ट वाला उदाहरण प्लेटफ़ॉर्म

2) जुनिपर और सिस्को ने आखिरकार 100 जीबीई स्विच के लिए अपने स्वयं के एएसआईसी बनाए हैं। [5] जो इस तथ्य की स्पष्ट पुष्टि है कि 100 जीबीई तकनीक वास्तव में परिपक्व है। तथ्य यह है कि ASIC चिप्स बनाना केवल तभी लागत प्रभावी होता है, जब सबसे पहले, उन पर लागू किए गए तर्क को निकट भविष्य में बदलाव की आवश्यकता नहीं होती है, और दूसरी बात, जब बड़ी संख्या में समान चिप्स का निर्माण किया जाता है। जुनिपर और सिस्को 100GbE की परिपक्वता के प्रति आश्वस्त हुए बिना इन ASIC का उत्पादन नहीं करेंगे।

3) क्योंकि ब्रॉडकॉम, कैवियम और मेलानॉक्स टेक्नोलॉजी ने 100 जीबीई सपोर्ट वाले प्रोसेसर बनाना शुरू कर दिया है, और ये प्रोसेसर पहले से ही डेल, हेवलेट पैकार्ड, हुआवेई टेक्नोलॉजीज, लेनोवो ग्रुप आदि जैसे निर्माताओं के स्विच में उपयोग किए जा रहे हैं। [5]

4) क्योंकि सर्वर रैक में रखे गए सर्वर तेजी से नवीनतम इंटेल नेटवर्क एडेप्टर (चित्र 3 देखें), दो 25-गीगाबिट पोर्ट के साथ, और कभी-कभी दो 40-गीगाबिट पोर्ट (XXV710 और XL710) के साथ परिवर्तित नेटवर्क एडेप्टर से भी सुसज्जित हैं। {चित्रा 3. नवीनतम इंटेल एनआईसी: XXV710 और XL710}

5) क्योंकि 100 जीबीई उपकरण बैकवर्ड संगत है, जो तैनाती को सरल बनाता है: आप पहले से रूट किए गए केबलों का पुन: उपयोग कर सकते हैं (बस उनसे एक नया ट्रांसीवर कनेक्ट करें)।

इसके अलावा, 100 जीबीई की उपलब्धता हमें नई प्रौद्योगिकियों जैसे "एनवीएमई ओवर फैब्रिक्स" (उदाहरण के लिए, सैमसंग ईवो प्रो 256 जीबी एनवीएमई पीसीआईई एसएसडी; चित्र 4 देखें) [8, 10], "स्टोरेज एरिया नेटवर्क" (एसएएन) के लिए तैयार करती है। ) / "सॉफ्टवेयर डिफाइंड स्टोरेज" (चित्र 5 देखें) [7], आरडीएमए [11], जो 100 जीबीई के बिना अपनी पूरी क्षमता का एहसास नहीं कर सका।

चित्र 4. सैमसंग ईवो प्रो 256 जीबी एनवीएमई पीसीआईई एसएसडी

चित्र 5. "स्टोरेज एरिया नेटवर्क" (SAN) / "सॉफ्टवेयर परिभाषित स्टोरेज"

अंत में, 100 जीबीई और संबंधित उच्च गति प्रौद्योगिकियों के उपयोग की व्यावहारिक मांग के एक आकर्षक उदाहरण के रूप में, हम कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक क्लाउड का हवाला दे सकते हैं (चित्र 6 देखें), जो 100 जीबीई (स्पेक्ट्रम) के आधार पर बनाया गया है। एसएन2700 ईथरनेट स्विच) - अन्य बातों के अलावा, नेक्सेंटाएज एसडीएस वितरित डिस्क स्टोरेज के कुशल संचालन को सुनिश्चित करता है, जो आसानी से 10/40जीबीई नेटवर्क को ओवरलोड कर सकता है। [2] ऐसे उच्च प्रदर्शन वाले वैज्ञानिक बादलों को विभिन्न प्रकार की व्यावहारिक वैज्ञानिक समस्याओं को हल करने के लिए तैनात किया जाता है [9, 12]। उदाहरण के लिए, चिकित्सा वैज्ञानिक मानव जीनोम को समझने के लिए ऐसे बादलों का उपयोग करते हैं, और विश्वविद्यालय अनुसंधान समूहों के बीच जानकारी स्थानांतरित करने के लिए 100 जीबीई चैनलों का उपयोग किया जाता है।

चित्र 6. कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के विज्ञान बादल का टुकड़ा

ग्रंथ सूची

1. जॉन हॉकिन्स. 100जीबीई: किनारे के करीब, वास्तविकता के करीब // 2017।
2. अमित काट्ज़. 100जीबीई स्विच - क्या आपने गणित पूरा कर लिया है? // 2016।
3. मार्गरेट रोज़. 100 गीगाबिट ईथरनेट (100GbE).
4. डेविड ग्रेव्स. डेल ईएमसी ने ओपन, मॉडर्न डेटा सेंटर के लिए 100 गीगाबिट ईथरनेट को दोगुना कर दिया है // 2018।
5. मैरी ब्रैंसकॉम्ब। डेटा सेंटर नेटवर्क में 100जीबीई का वर्ष // 2018।
6. जारेड बेकर. एंटरप्राइज़ डेटा सेंटर में तेज़ी से आगे बढ़ना // 2017।
7. टॉम क्लार्क. स्टोरेज एरिया नेटवर्क डिजाइन करना: फाइबर चैनल और आईपी सैन को लागू करने के लिए एक व्यावहारिक संदर्भ। 2003. 572पी.
8. जेम्स ओ'रेली. नेटवर्क स्टोरेज: आपकी कंपनी के डेटा को स्टोर करने के लिए उपकरण और तकनीक // 2017. 280पी।
9. जेम्स सुलिवान. छात्र क्लस्टर प्रतियोगिता 2017, ऑस्टिन/टेक्सास स्टेट यूनिवर्सिटी में टेक्सास विश्वविद्यालय की टीम: इंटेल स्काईलेक और एनवीआईडीआईए वी100 आर्किटेक्चर // समानांतर कंप्यूटिंग पर टेर्सॉफ़ मल्टी-बॉडी क्षमता का पुनरुत्पादन। v.79, 2018. पीपी. 30-35.
10. मनोलिस कटेवेनिस। एक्सास्केल-क्लास सिस्टम की अगली पीढ़ी: एक्सानेस्ट प्रोजेक्ट // माइक्रोप्रोसेसर और माइक्रोसिस्टम्स। v.61, 2018. पीपी. 58-71.
11. हरि सुब्रमणि. ईथरनेट पर आरडीएमए: एक प्रारंभिक अध्ययन // वितरित कंप्यूटिंग के लिए उच्च प्रदर्शन इंटरकनेक्ट पर कार्यशाला की कार्यवाही। 2009.
12. क्रिस ब्रोकेमा. सॉफ्टवेयर यूडीपी आरडीएमए // भविष्य की पीढ़ी के कंप्यूटर सिस्टम के साथ रेडियो खगोल विज्ञान में ऊर्जा-कुशल डेटा स्थानांतरण। v.79, 2018. पीपी. 215-224.

पी एस। यह आलेख मूलतः में प्रकाशित हुआ था "कार्यकारी प्रबंधक".

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बड़े डेटा केंद्र सामूहिक रूप से 100GbE की ओर क्यों बढ़ने लगे?

• दरअसल, अभी तक किसी ने कहीं आना-जाना शुरू नहीं किया है...

• क्योंकि यह तकनीक परिपक्व हो गई है और सस्ती हो गई है

• क्योंकि जुनिपर और सिस्को ने 100GbE स्विच के लिए ASIC बनाए

• क्योंकि ब्रॉडकॉम, कैवियम और मेलानॉक्स टेक्नोलॉजी ने 100GbE सपोर्ट जोड़ा है

• क्योंकि सर्वर में अब 25- और 40-गीगाबिट पोर्ट हैं

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स्रोत: www.habr.com