100GbE: 고급스러움인가 필수품인가?

802.3기가비트 이더넷(100GbE)을 통해 데이터를 전송하기 위한 표준인 IEEE P100ba는 2007년부터 2010년 사이에 개발되었지만[3], 2018년에야 널리 보급되었습니다[5]. 왜 2018년에 하고 그 이전에는 안 합니까? 그리고 왜 즉시 떼를 지어? 여기에는 적어도 다섯 가지 이유가 있습니다.

IEEE P802.3ba는 주로 데이터 센터의 요구 사항과 인터넷 트래픽 교환 지점(독립 운영업체 간)의 요구 사항을 충족하기 위해 개발되었습니다. 또한 대량의 비디오 콘텐츠가 포함된 포털(예: YouTube)과 같이 리소스 집약적인 웹 서비스의 중단 없는 운영을 보장합니다. 고성능 컴퓨팅을 위한 것입니다. [3] 일반 인터넷 사용자도 대역폭 수요 변화에 기여하고 있습니다. 많은 사람들이 디지털 카메라를 가지고 있고, 캡처한 콘텐츠를 인터넷을 통해 스트리밍하기를 원합니다. 저것. 인터넷에 유통되는 콘텐츠의 양은 시간이 지남에 따라 점점 더 커지고 있습니다. 전문가 수준과 소비자 수준 모두에서. 이러한 모든 경우에 한 도메인에서 다른 도메인으로 데이터를 전송할 때 주요 네트워크 노드의 총 처리량은 오랫동안 10GbE 포트의 용량을 초과했습니다. [1] 이것이 바로 100GbE라는 새로운 표준이 등장한 이유입니다.

대규모 데이터 센터와 클라우드 서비스 제공업체는 이미 100GbE를 적극적으로 사용하고 있으며 몇 년 안에 점차적으로 200GbE 및 400GbE로 전환할 계획입니다. 동시에 그들은 이미 테라비트를 초과하는 속도를 기대하고 있습니다. [6] 작년에야 100GbE로 전환하는 일부 대규모 공급업체가 있지만(예: Microsoft Azure). 금융 서비스, 정부 플랫폼, 석유 및 가스 플랫폼, 유틸리티를 위한 고성능 컴퓨팅을 실행하는 데이터 센터도 100GbE로 전환하기 시작했습니다. [5]

엔터프라이즈 데이터 센터에서는 대역폭에 대한 수요가 다소 낮습니다. 최근에야 10GbE가 사치품이 아닌 필수품이 되었습니다. 그러나 트래픽 소비율이 점점 더 빠르게 증가함에 따라 10GbE가 기업 데이터 센터에서 최소 10년 또는 심지어 5년 동안 지속될지는 의문입니다. 대신 25GbE로의 급속한 전환과 100GbE로의 훨씬 더 빠른 전환을 보게 될 것입니다. [6] Intel 분석가가 지적한 것처럼 데이터 센터 내부의 트래픽 강도가 매년 25%씩 증가하기 때문입니다. [5]

Dell과 Hewlett Packard의 분석가들은 4년이 데이터 센터 2018GbE의 해라고 말합니다[100]. 2018년 100월, 2017GbE 장비 배송량은 40년 전체 배송량의 두 배였습니다. 그리고 데이터 센터가 2022GbE에서 점차 멀어지기 시작하면서 출하 속도는 계속해서 가속화되고 있습니다. 19,4년까지 연간 100만 개의 2017GbE 포트가 출하될 것으로 예상됩니다(비교를 위해 4,6년에는 이 수치가 4만 개였습니다). [2017] 비용 측면에서는 100년 7GbE 포트에 2020억 달러가 지출되었으며, 예측에 따르면 20년에는 약 1억 달러가 지출될 것으로 예상됩니다(그림 1 참조). [XNUMX]

그림 1. 네트워크 장비 수요 통계 및 전망

왜 지금? 100GbE는 엄밀히 말하면 새로운 기술이 아닌데 왜 지금은 이에 대해 그렇게 많은 과대광고가 벌어지고 있는 걸까요?

1) 기술이 성숙해지고 저렴해졌기 때문이다. 2018년에는 데이터 센터에서 100기가비트 포트가 있는 플랫폼을 사용하는 것이 여러 개의 10기가비트 플랫폼을 "스태킹"하는 것보다 비용 효율적이게 되면서 선을 넘었습니다. 예: Ciena 5170(그림 2 참조)은 800GbE(4x100GbE, 40x10GbE)의 총 처리량을 제공하는 소형 플랫폼입니다. 필요한 처리량을 제공하기 위해 여러 개의 10기가비트 포트가 필요한 경우 추가 하드웨어, 추가 공간, 초과 전력 소비, 지속적인 유지 관리, 추가 예비 부품 및 추가 냉각 시스템 비용이 꽤 합산됩니다. [1] 예를 들어, Hewlett Packard 전문가는 10GbE에서 100GbE로 전환할 때 얻을 수 있는 잠재적 이점을 분석하여 다음과 같은 수치에 도달했습니다. 더 높은 성능(56%), 더 낮은 총 비용(27%), 더 낮은 전력 소비(31%), 케이블 연결 단순화(38%). [5]

그림 2. Ciena 5170: 100기가비트 포트를 갖춘 플랫폼 예

2) 주니퍼와 Cisco는 마침내 100GbE 스위치용 자체 ASIC을 만들었습니다. [5] 이는 100GbE 기술이 진정으로 성숙했다는 사실을 웅변적으로 확증해 주는 것입니다. 사실 ASIC 칩에 구현된 로직이 가까운 미래에 변경이 필요하지 않은 경우와 두 번째로 동일한 칩이 많이 제조되는 경우에만 ASIC 칩을 만드는 것이 비용 효율적입니다. 주니퍼와 Cisco는 100GbE의 성숙도에 대한 확신 없이는 이러한 ASIC을 생산하지 않을 것입니다.

3) Broadcom, Cavium 및 Mellanox Technologie가 100GbE를 지원하는 프로세서를 양산하기 시작했으며 이러한 프로세서는 이미 Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group 등과 같은 제조업체의 스위치에 사용되고 있습니다. [5]

4) 서버 랙에 장착된 서버에는 3개의 25기가비트 포트가 있는 최신 Intel 네트워크 어댑터(그림 40 참조), 때로는 710개의 710기가비트 포트(XXV3 및 XL710)가 있는 통합 네트워크 어댑터가 점점 더 많이 탑재되고 있기 때문입니다. {그림 710. 최신 Intel NIC: XXVXNUMX 및 XLXNUMX}

5) 100GbE 장비는 이전 버전과 호환되므로 배포가 단순화됩니다. 이미 라우팅된 케이블을 재사용할 수 있습니다(새 트랜시버를 연결하기만 하면 됩니다).

또한 100GbE의 가용성으로 인해 "NVMe over Fabrics"(예: Samsung Evo Pro 256GB NVMe PCIe SSD, 그림 4 참조) [8, 10], "Storage Area Network"(SAN)과 같은 새로운 기술에 대비할 수 있습니다. ) / "소프트웨어 정의 스토리지"(그림 5 참조) [7], RDMA [11]. 이는 100GbE 없이는 잠재력을 최대한 실현할 수 없습니다.

그림 4. Samsung Evo Pro 256GB NVMe PCIe SSD

그림 5. “SAN(저장 영역 네트워크)” / “소프트웨어 정의 스토리지”

마지막으로, 100GbE 및 관련 고속 기술의 사용에 대한 실제 수요에 대한 이국적인 예로 6GbE(Spectrum)를 기반으로 구축된 캠브리지 대학의 과학 클라우드(그림 100 참조)를 들 수 있습니다. SN2700 이더넷 스위치) - 무엇보다도 10/40GbE 네트워크에 쉽게 과부하가 발생할 수 있는 NexentaEdge SDS 분산 디스크 스토리지의 효율적인 작동을 보장합니다. [2] 이러한 고성능 과학 클라우드는 다양한 응용 과학 문제를 해결하기 위해 배포됩니다[9, 12]. 예를 들어, 의학자들은 이러한 클라우드를 사용하여 인간 게놈을 해독하고, 100GbE 채널은 대학 연구 그룹 간에 정보를 전송하는 데 사용됩니다.

그림 6. 케임브리지 대학 과학 클라우드의 일부

서지

1. 존 호킨스. 100GbE: 엣지에 더 가깝고 현실에 더 가깝습니다. // 삼.
2. 아미트 카츠. 100GbE 스위치 – 수학을 다하셨나요? // 삼.
3. 마가렛 로즈. 100기가비트 이더넷(100GbE).
4. 데이비드 그레이브스. Dell EMC는 개방형 모던 데이터 센터를 위해 100기가비트 이더넷을 두 배로 늘렸습니다. // 삼.
5. 메리 브랜스콤. 데이터센터 네트워크 100GbE의 해 // 삼.
6. 자레드 베이커. 엔터프라이즈 데이터 센터에서 더 빠르게 이동 // 삼.
7. 톰 클라크. SAN(Storage Area Network) 설계: 파이버 채널 및 IP SAN 구현을 위한 실제 참조. 2003. 572p.
8. 제임스 오라일리. 네트워크 스토리지: 회사 데이터 저장을 위한 도구 및 기술 // 2017. 280p.
9. 제임스 설리반. 학생 클러스터 대회 2017, 오스틴/텍사스 주립 대학의 텍사스 대학 팀: Intel Skylake 및 NVIDIA V100 아키텍처에서 Tersoff 다체 잠재력의 벡터화 재현 // 병렬 컴퓨팅. v.79, 2018. pp. 30-35.
10. 마놀리스 카테베니스. 차세대 Exascale급 시스템: ExaNeSt 프로젝트 // 마이크로프로세서 및 마이크로시스템. v.61, 2018. pp. 58-71.
11. 하리 수브라모니. 이더넷을 통한 RDMA: 예비 연구 // 분산 컴퓨팅을 위한 고성능 상호 연결에 관한 워크숍 진행. 2009.
12. 크리스 브로케마. 소프트웨어 UDP RDMA를 사용한 전파 천문학의 에너지 효율적인 데이터 전송 // 미래 세대 컴퓨터 시스템. v.79, 2018. pp. 215-224.

PS. 이 기사는 원래 다음에서 출판되었습니다. "시스템 관리자".

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대규모 데이터 센터가 대규모로 100GbE로 이동하기 시작한 이유는 무엇입니까?

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• 이 기술이 성숙해지고 저렴해졌기 때문에

• Juniper와 Cisco가 100GbE 스위치용 ASIC을 개발했기 때문입니다.

• Broadcom, Cavium 및 Mellanox Technologie가 100GbE 지원을 추가했기 때문입니다.

• 이제 서버에 25기가비트 및 40기가비트 포트가 있기 때문입니다.

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출처 : habr.com