IEEE P802.3ba, lo standard per la trasmissione di dati su canali Ethernet a 100 gigabit (100GbE), è stato sviluppato tra il 2007 e il 2010 [3], ma ha trovato una diffusione significativa solo nel 2018 [5]. Perché proprio nel 2018 e non prima? E perché in modo così massiccio? Ci sono almeno cinque motivi…
L'IEEE P802.3ba è stato sviluppato principalmente per soddisfare le esigenze dei data center e dei punti di scambio del traffico Internet (tra operatori indipendenti); e per garantire il funzionamento continuo di servizi web ad alta intensità di risorse, come portali con un'ampia quantità di contenuti video (ad esempio, YouTube); e per eseguire calcoli ad alte prestazioni. [3] Anche gli utenti di Internet contribuiscono a modificare le richieste di larghezza di banda: molti possiedono macchine fotografiche digitali e desiderano trasferire i contenuti registrati attraverso Internet. Pertanto, il volume di contenuti che circolano su Internet continua a crescere nel tempo. Sia a livello professionale che per i consumatori. In tutti questi casi, durante il trasferimento di dati da un dominio all'altro, la larghezza di banda complessiva dei nodi di rete principali ha da tempo superato le capacità delle porte 10GbE. [1] È per questo motivo che è emerso un nuovo standard: 100GbE.
Grandi data center e fornitori di servizi cloud stanno già utilizzando attivamente il 100GbE e pianificano di passare gradualmente al 200GbE e 400GbE nei prossimi anni. Già si guarda a velocità superiori al terabit. [6] Tuttavia, ci sono grandi fornitori che sono passati al 100GbE solo l'anno scorso (ad esempio, Microsoft Azure). I data center che forniscono calcoli ad alte prestazioni per servizi finanziari, piattaforme governative, piattaforme per il settore petrolifero e del gas e servizi pubblici hanno anche iniziato a passare al 100GbE. [5]
Nei data center aziendali, la domanda di larghezza di banda è leggermente inferiore: solo di recente il 10GbE è diventato una necessità e non un lusso. Tuttavia, poiché il tasso di consumo del traffico cresce rapidamente, è poco probabile che il 10GbE rimanga nei data center aziendali per almeno 10 o anche 5 anni. Invece, assisteremo a una rapida transizione al 25GbE e un'ancora più rapida al 100GbE. [6] Perché, come notano gli analisti di Intel, l'intensità del traffico all'interno dei data center aumenta annualmente del 25%. [5]
Gli analisti di Dell e Hewlett Packard affermano [4] che il 2018 è l'anno del 100GbE per i data center. Già nell'agosto 2018, le consegne di attrezzature 100GbE hanno superato di due volte quelle dell'intero 2017. E il ritmo delle consegne continua a crescere, poiché i data center stanno passando in massa da 40GbE. Si prevede che entro il 2022 saranno consegnati annualmente 19,4 milioni di porte 100GbE (nel 2017, a titolo di confronto, questo numero era di 4,6 milioni). [4] Per quanto riguarda i costi, nel 2017 sono stati spesi $7 miliardi per porte 100GbE, e nel 2020 si prevede che saranno spesi circa $20 miliardi (vedi fig. 1). [1]
Figura 1. Statistiche e previsioni della domanda di attrezzature di rete
Perché adesso? Il 100GbE non è una tecnologia del tutto nuova, quindi perché ora c'è tanto entusiasmo attorno a essa?
1) Perché questa tecnologia è matura e si è abbassato il costo. Proprio nel 2018 abbiamo superato quel limite in cui l'uso nei data center di piattaforme con porte a 100 gigabit è diventato più conveniente rispetto allo "stacking" di più piattaforme a 10 gigabit. Esempio: Ciena 5170 (vedi fig. 2) - una piattaforma compatta che fornisce una larghezza di banda complessiva di 800GbE (4x100GbE, 40x10GbE). Se per garantire la larghezza di banda necessaria sono necessari più porti a 10 gigabit, allora i costi per l'hardware aggiuntivo, lo spazio occupato, il consumo elettrico eccessivo, la manutenzione corrente, le parti di ricambio e i sistemi di raffreddamento aggiuntivi, si sommano a una cifra piuttosto consistente. [1] Ad esempio, gli esperti di Hewlett Packard, analizzando i potenziali vantaggi della transizione da 10GbE a 100GbE, sono giunti alle seguenti cifre: prestazioni superiori (del 56%), costi totali inferiori (del 27%), minore consumo energetico (del 31%), semplificazione delle connessioni cablate (del 38%). [5]
Figura 2. Ciena 5170: un esempio di piattaforma con porte a 100 gigabit
2) Juniper e Cisco hanno finalmente creato i propri chip ASIC per switch 100GbE. [5] Questo è una chiara conferma che la tecnologia 100GbE è realmente matura. Infatti, i chip ASIC sono economicamente sostenibili solo quando, da un lato, la logica implementata su di essi non richiede cambiamenti nel prossimo futuro e, dall'altro, quando vengono prodotti grandi volumi di chip identici. Juniper e Cisco non avrebbero iniziato a produrre questi ASIC senza essere certi della maturità del 100GbE.
3) Perché Broadcom, Cavium e Mellanox Technologies hanno iniziato a produrre processori con supporto per 100GbE, e questi processori sono già utilizzati in switch di produttori come Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group e altri. [5]
4) Perché i server montati in rack sono sempre più dotati dei più recenti adattatori di rete Intel (vedi fig. 3), con due porte da 25 gigabit, e talvolta anche adattatori di rete convergenti con due porte da 40 gigabit (XXV710 e XL710). {Figura 3. I più recenti adattatori di rete Intel: XXV710 e XL710}
5) Perché le attrezzature 100GbE sono rétro-compatibili, il che semplifica il dispiegamento: è possibile riutilizzare i cavi già installati (è sufficiente collegare un nuovo trasmettitore-ricevitore).
Inoltre, la disponibilità di 100GbE ci prepara a nuove tecnologie come "NVMe over Fabrics" (ad esempio, Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD; vedi fig. 4) [8, 10], "Storage Area Network" (SAN) / "Software Defined Storage" (vedi fig. 5) [7], RDMA [11], che senza 100GbE non potrebbero esprimere appieno il loro potenziale.
Figura 4. Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD
Figura 5. "Storage Area Network" (SAN) / "Software Defined Storage"
Infine, come esempio esotico di richiesta pratica per l'uso di 100GbE e tecnologie avanzate correlate, si può citare il cloud scientifico dell'Università di Cambridge (vedi fig. 6), costruito con 100GbE (switch Ethernet Spectrum SN2700) – per garantire, tra le altre cose, un funzionamento efficiente dello storage distribuito NexentaEdge SDS, che può facilmente sovraccaricare una rete 10/40GbE. [2] Questi cloud scientifici ad alte prestazioni vengono attuati per affrontare una vasta gamma di compiti scientifici applicati [9, 12]. Ad esempio, i ricercatori medici utilizzano tali cloud per decifrare il genoma umano, e le connessioni 100GbE vengono impiegate per trasmettere informazioni tra i gruppi di ricerca delle università.
Figura 6. Un frammento del cloud scientifico dell'Università di Cambridge
Bibliografia
- John Hawkins. // 2017.
- Amit Katz. // 2016.
- Margaret Rouse. .
- David Graves. // 2018.
- Mary Branscombe. // 2018.
- Jarred Baker. // 2017.
- Tom Clark. Progettare Reti di Archiviazione: Un Riferimento Pratico per l'Implementazione di Fibre Channel e IP SAN. 2003. 572p.
- James O’Reilly. Archiviazione di Rete: Strumenti e Tecnologie per Archiviare i Dati della Tua Azienda // 2017. 280p.
- James Sullivan. Competizione di cluster studenteschi 2017, Team Università del Texas ad Austin/Università Statale del Texas: Riproduzione della vettorizzazione del potenziale multi-corpo di Tersoff sulle architetture Intel Skylake e NVIDIA V100 // Calcolo Parallelo. v.79, 2018. pp. 30-35.
- Manolis Katevenis. La Prossima Generazione di Sistemi di Classe Exascale: il Progetto ExaNeSt // Microprocessori e Micro sistemi. v.61, 2018. pp. 58-71.
- Hari Subramoni. RDMA su Ethernet: Uno Studio Preliminare // Atti del Workshop su Interconnessioni ad Alte Prestazioni per la Computazione Distribuita. 2009.
- Chris Broekema. Trasferimenti Dati Energeticamente Efficienti in Radioastronomia con Software UDP RDMA // Future Generation Computer Systems. v.79, 2018. pp. 215-224.
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Perché i Grandi Data Center Hanno Iniziato a Passare Massicciamente a 100GbE?
In effetti, nessuno ha ancora iniziato il passaggio…
Perché questa tecnologia è matura e ha abbattuto i costi
Perché Juniper e Cisco hanno creato ASIC per switch 100GbE
Perché Broadcom, Cavium e Mellanox Technologies hanno aggiunto il supporto per 100GbE
Perché nei server sono apparsi porti da 25 e 40 gigabit
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Fonte: habr.com
