100GbE: сән-салтанат немесе маңызды қажеттілік?

IEEE P802.3ba, 100 Gigabit Ethernet (100GbE) астам деректерді тасымалдауға арналған стандарт 2007 және 2010 жылдар аралығында әзірленді [3], бірақ 2018 жылы ғана кең тарады [5]. Неліктен ерте емес, 2018 жылы? Неліктен бірден топпен? Мұның кем дегенде бес себебі бар ...

IEEE P802.3ba ең алдымен деректер орталықтарының қажеттіліктерін және Интернет-трафик алмасу нүктелерінің (тәуелсіз операторлар арасындағы) қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін әзірленген; сондай-ақ ресурсты көп қажет ететін веб-қызметтердің, мысалы, бейнеконтенттің үлкен көлемі бар порталдардың (мысалы, YouTube) үздіксіз жұмысын қамтамасыз ету; және өнімділігі жоғары есептеулерге арналған. [3] Қарапайым интернет пайдаланушылары да өткізу қабілеттілігі талаптарының өзгеруіне өз үлесін қосуда: Көптеген адамдарда сандық камералар бар және адамдар интернет арқылы түсірген мазмұнды ағынмен жібергісі келеді. Бұл. Ғаламторда айналымдағы контент көлемі уақыт өткен сайын ұлғайып келеді. Кәсіби деңгейде де, тұтынушы деңгейінде де. Барлық осы жағдайларда деректерді бір доменнен екіншісіне тасымалдау кезінде негізгі желі түйіндерінің жалпы өткізу қабілеті 10GbE порттарының мүмкіндіктерінен әлдеқашан асып кетті. [1] Бұл жаңа стандарттың пайда болуының себебі: 100GbE.

Ірі деректер орталықтары мен бұлттық қызмет провайдерлері қазірдің өзінде 100GbE белсенді түрде пайдалануда және екі жылдан кейін біртіндеп 200GbE және 400GbE-ге көшуді жоспарлап отыр. Сонымен қатар, олар қазірдің өзінде терабиттен асатын жылдамдықтарды қарастыруда. [6] Өткен жылы ғана 100GbE-ге көшкен кейбір ірі жеткізушілер бар болса да (мысалы, Microsoft Azure). Қаржылық қызметтерге, мемлекеттік платформаларға, мұнай-газ платформаларына және коммуналдық қызметтерге арналған жоғары өнімді есептеулерді басқаратын деректер орталықтары да 100 ГбЕ-ге ауыса бастады. [5]

Кәсіпорынның деректер орталықтарында өткізу қабілеттілігіне сұраныс біршама төмен: жақында ғана 10GbE мұнда сән-салтанат емес, қажеттілікке айналды. Дегенмен, трафикті тұтыну қарқыны барған сайын тез өсіп келе жатқандықтан, 10GbE кәсіпорынның деректер орталықтарында кем дегенде 10 немесе тіпті 5 жыл өмір сүретіні күмәнді. Оның орнына біз 25 ГбЕ-ге жылдам көшуді және 100 ГбЕ-ге одан да жылдам өтуді көреміз. [6] Себебі, Intel сарапшылары атап өткендей, деректер орталығының ішіндегі трафик қарқындылығы жыл сайын 25%-ға артады. [5]

Dell және Hewlett Packard сарапшылары [4] 2018 жыл деректер орталықтары үшін 100GbE жылы екенін айтады. 2018 жылдың тамыз айында 100GbE жабдықты жеткізу 2017 жылғы жеткізуден екі есе жоғары болды. Дата орталықтары жаппай 40 ГбЭ-ден алыстай бастағанда жөнелту қарқыны үдей түсуде. 2022 жылға қарай жыл сайын 19,4 миллион 100 ГбЭ порты жөнелтіледі деп күтілуде (2017 жылы салыстыру үшін бұл көрсеткіш 4,6 миллион болған). [4] Шығындарға келетін болсақ, 2017 жылы 100GbE порттарына 7 миллиард доллар жұмсалды, ал 2020 жылы болжамдарға сәйкес, шамамен 20 миллиард доллар жұмсалады (1-суретті қараңыз). [1]

Сурет 1. Желілік жабдыққа сұраныстың статистикасы мен болжамдары

Неге қазір? 100GbE мүлдем жаңа технология емес, сондықтан неге қазір оның айналасында соншалықты көп хайп бар?

1) Өйткені бұл технология жетіліп, арзандады. Дәл 2018 жылы деректер орталығында 100 гигабиттік порттары бар платформаларды пайдалану бірнеше 10 гигабиттік платформаларды «стектеуден» гөрі үнемдірек болды. Мысал: Ciena 5170 (2-суретті қараңыз) 800ГбЕ (4x100ГбЕ, 40х10ГбЕ) жиынтық өткізу қабілетін қамтамасыз ететін ықшам платформа болып табылады. Қажетті өткізу қабілеттілігін қамтамасыз ету үшін бірнеше 10 гигабиттік порттар қажет болса, қосымша жабдық, қосымша орын, артық қуат тұтыну, ағымдағы техникалық қызмет көрсету, қосымша қосалқы бөлшектер мен қосымша салқындату жүйелеріне арналған шығындар өте жинақы соманы құрайды. [1] Мысалы, Hewlett Packard мамандары 10GbE-ден 100GbE-ге көшудің ықтимал артықшылықтарын талдай отырып, келесі көрсеткіштерге келді: жоғары өнімділік (56%), төмен жалпы шығындар (27%), төмен қуат тұтыну (31%), кабельдік қосылымдарды жеңілдету (38%-ға). [5]

2-сурет. Ciena 5170: 100 гигабит порттары бар мысал платформа

2) Juniper және Cisco 100GbE қосқыштары үшін өздерінің ASIC құрылғыларын жасады. [5] Бұл 100GbE технологиясының шын мәнінде жетілгендігінің айқын дәлелі. Өйткені, ASIC чиптерін жасау, біріншіден, оларда жүзеге асырылатын логика жақын болашақта өзгерістерді қажет етпесе, екіншіден, бірдей микросхемалар көп өндірілгенде ғана үнемді. Juniper және Cisco 100GbE жетілгеніне сенімді болмаса, бұл ASIC-терді шығармайды.

3) Broadcom, Cavium және Mellanox Technologie 100GbE қолдауы бар процессорларды шығара бастағандықтан және бұл процессорлар Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group және т.б. сияқты өндірушілердің коммутаторларында қолданылғандықтан. [5]

4) Себебі сервер сөрелеріне орналастырылған серверлер екі 3 гигабиттік порттары бар соңғы Intel желілік адаптерлерімен (25-суретті қараңыз), кейде тіпті екі 40 гигабиттік порттары (XXV710 және XL710) біріктірілген желілік адаптерлермен жабдықталғандықтан. {3-сурет. Соңғы Intel NIC құрылғылары: XXV710 және XL710}

5) 100GbE жабдығы артқа қарай үйлесімді болғандықтан, ол орналастыруды жеңілдетеді: бұрыннан өткізілген кабельдерді қайта пайдалануға болады (оларға жаңа қабылдағышты қосыңыз).

Сонымен қатар, 100GbE қолжетімділігі бізді «NVMe over Fabrics» (мысалы, Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD; 4-суретті қараңыз) [8, 10], «Сақтау аймағы желісі» (SAN) сияқты жаңа технологияларға дайындайды. ) / «Бағдарламалық қамтамасыз етудің анықталған сақтау орны» (5-суретті қараңыз) [7], RDMA [11], олар 100 ГбЭ-сіз өзінің әлеуетін толық жүзеге асыра алмайды.

4-сурет. Samsung Evo Pro 256 ГБ NVMe PCIe SSD

5-сурет. «Сақтау аймағының желісі» (SAN) / «Бағдарламалық құрал анықталған қойма»

Соңында, 100GbE және онымен байланысты жоғары жылдамдықты технологияларды пайдаланудың практикалық сұранысының экзотикалық мысалы ретінде 6GbE (Spectrum) негізінде салынған Кембридж университетінің ғылыми бұлтын (100-суретті қараңыз) келтіруге болады. SN2700 Ethernet коммутаторлары) - басқалармен қатар, 10/40GbE желісін оңай шамадан тыс жүктей алатын NexentaEdge SDS бөлінген дискілік жадының тиімді жұмысын қамтамасыз ету үшін. [2] Мұндай жоғары өнімді ғылыми бұлттар қолданбалы ғылыми мәселелерді шешу үшін қолданылады [9, 12]. Мысалы, медицина ғалымдары мұндай бұлттарды адам геномын ашу үшін пайдаланады, ал 100GbE арналары университеттің зерттеу топтары арасында ақпаратты тасымалдау үшін қолданылады.

Сурет 6. Кембридж университетінің ғылым бұлтының фрагменті

Библиография

1. Джон Хокинс. 100GbE: Шетке жақын, шындыққа жақын // 2017 ж.
2. Амит Катц. 100GbE қосқыштары – Сіз математиканы орындадыңыз ба? // 2016 ж.
3. Маргарет Роуз. 100 гигабит Ethernet (100 ГбЕ).
4. Дэвид Грейвс. Dell EMC ашық, заманауи деректер орталығы үшін 100 гигабит Ethernet желісін екі есе азайтады // 2018 ж.
5. Мэри Брэнскомб. Деректер орталығы желілеріндегі 100 ГбЭ жылы // 2018 ж.
6. Джарред Бейкер. Кәсіпорын деректер орталығында жылдамырақ қозғалу // 2017 ж.
7. Том Кларк. Сақтау аймағы желілерін жобалау: талшықты арна және IP SANs енгізуге арналған практикалық анықтама. 2003. 572б.
8. Джеймс О'Райли. Желіні сақтау: Компанияңыздың деректерін сақтауға арналған құралдар мен технологиялар // 2017. 280б.
9. Джеймс Салливан. Студенттік кластер сайысы 2017, Остин/Техас штатындағы Техас университетінің командалық университеті: Intel Skylake және NVIDIA V100 архитектураларында Терсоф көп денелі потенциалының векторизациясын жаңғырту // Параллельді есептеу. 79 т., 2018. бет. 30-35.
10. Манолис Катевенис. Exascale класындағы жүйелердің келесі ұрпағы: ExaNeSt жобасы // Микропроцессорлар және микрожүйелер. т.61, 2018 ж. 58-71.
11. Хари Субрамони. Ethernet арқылы RDMA: Алдын ала зерттеу // Бөлінген есептеулерге арналған жоғары өнімді өзара байланыстар бойынша семинар материалдары. 2009.
12. Крис Броема. UDP RDMA бағдарламалық құралымен радиоастрономиядағы энергияны үнемдейтін деректерді тасымалдау // Болашақ ұрпақтың компьютерлік жүйелері. 79 т., 2018. бет. 215-224.

PS. Бұл мақала бастапқыда жарияланған «Жүйелік әкімші».

Сауалнамаға тек тіркелген пайдаланушылар қатыса алады. Кіру, өтінемін.

Неліктен ірі деректер орталықтары жаппай 100 ГбЕ дейін қозғала бастады?

• Негізі, әлі ешкім ешқайда қозғала бастаған жоқ...

• Өйткені бұл технология жетіліп, арзандады

• Өйткені Juniper және Cisco 100GbE қосқыштары үшін ASIC құрды

• Broadcom, Cavium және Mellanox Technologie 100GbE қолдауын қосқандықтан

• Өйткені қазір серверлерде 25 және 40 гигабиттік порттар бар

• Сіздің нұсқаңыз (түсініктемеге жазыңыз)

12 пайдаланушы дауыс берді. 15 пайдаланушы қалыс қалды.

Ақпарат көзі: www.habr.com