🥇100 GbE: луксуз или потреба?

IEEE P802.3ba, стандард за пренос на податоци преку 100 гигабитен етернет (100 GbE), беше развиен помеѓу 2007 и 2010 година [3], но стана широко распространет дури во 2018 година [5]. Зошто во 2018 година, а не порано? И зошто веднаш во толпа? Постојат најмалку пет причини за ова ...

IEEE P802.3ba беше развиен првенствено за да ги задоволи потребите на центрите за податоци и потребите на точките за размена на интернет сообраќај (помеѓу независни оператори); како и да се обезбеди непречено функционирање на веб-услугите кои бараат ресурси, како што се порталите со голема количина на видео содржина (на пример, YouTube); и за пресметување со високи перформанси. [3] Обичните корисници на Интернет, исто така, придонесуваат за промена на барањата за пропусниот опсег: Многу луѓе имаат дигитални камери, а луѓето сакаат да ја пренесуваат содржината што ја снимаат преку Интернет. Тоа. Обемот на содржината што циркулира на Интернет станува се поголем и поголем со текот на времето. И на професионално и на потрошувачко ниво. Во сите овие случаи, при пренос на податоци од еден домен во друг, вкупната пропусната моќ на клучните мрежни јазли одамна ги надминала можностите на портите од 10 GbE. [1] Ова е причината за појавата на нов стандард: 100GbE.

Големите центри за податоци и давателите на облак услуги веќе активно користат 100 GbE и планираат постепено да се префрлат на 200 GbE и 400 GbE за неколку години. Во исто време, тие веќе гледаат на брзини кои надминуваат терабит. [6] Иако има некои големи добавувачи кои се префрлаат на 100 GbE дури минатата година (на пример, Microsoft Azure). Центрите за податоци што работат на пресметување со високи перформанси за финансиски услуги, владини платформи, платформи за нафта и гас и комунални услуги, исто така, почнаа да се движат до 100 GbE. [5]

Во центрите за податоци на претпријатијата, побарувачката за пропусен опсег е нешто помала: само неодамна 10GbE стана потреба, а не луксуз овде. Сепак, како што стапката на потрошувачка на сообраќај расте сè побргу, сомнително е дека 10 GbE ќе живеат во центрите за податоци на претпријатијата најмалку 10 или дури 5 години. Наместо тоа, ќе видиме брзо движење до 25 GbE и уште побрзо движење до 100 GbE. [6] Бидејќи, како што забележуваат аналитичарите на Интел, интензитетот на сообраќај внатре во центарот за податоци се зголемува годишно за 25%. [5]

Аналитичарите од Dell и Hewlett Packard наведуваат [4] дека 2018 година е година на 100 GbE за центрите за податоци. Во август 2018 година, испораките на опрема од 100 GbE беа двојно повисоки од испораките за целата 2017 година. И темпото на испораките продолжува да се забрзува бидејќи центрите за податоци почнуваат да се оддалечуваат од 40 GbE во мноштво. Се очекува до 2022 година да се испорачуваат 19,4 милиони порти од 100 GbE годишно (во 2017 година, за споредба, оваа бројка беше 4,6 милиони). [4] Што се однесува до трошоците, во 2017 година беа потрошени 100 милијарди долари за порти од 7 GbE, а во 2020 година, според прогнозите, ќе бидат потрошени околу 20 милијарди долари (види слика 1). [1]

Слика 1. Статистика и предвидувања на побарувачката за мрежна опрема

Зошто сега? 100GbE не е баш нова технологија, па зошто сега има толку голема возбуда околу неа?

1) Затоа што оваа технологија созреа и стана поевтина. Во 2018 година ја преминавме границата кога користењето платформи со 100-гигабитни порти во центарот за податоци станаа поисплатливи од „сложувањето“ на неколку платформи од 10 гигабити. Пример: Ciena 5170 (види Слика 2) е компактна платформа која обезбедува агрегатна пропусност од 800 GbE (4x100GbE, 40x10GbE). Ако се потребни повеќе порти од 10 гигабити за да се обезбеди потребната пропусната моќ, тогаш трошоците за дополнителен хардвер, дополнителен простор, вишокот на потрошувачка на енергија, тековно одржување, дополнителни резервни делови и дополнителни системи за ладење се прилично уредна сума. [1] На пример, специјалистите на Hewlett Packard, анализирајќи ги потенцијалните придобивки од преместувањето од 10GbE на 100GbE, дојдоа до следните бројки: повисоки перформанси (56%), помали вкупни трошоци (27%), помала потрошувачка на енергија (31%), приклучоци на кабли за поедноставување (за 38%). [5]

Слика 2. Ciena 5170: пример платформа со 100 гигабитни порти

2) Juniper и Cisco конечно создадоа свои ASIC за прекинувачи од 100 GbE. [5] Што е елоквентна потврда за фактот дека технологијата 100GbE е навистина зрела. Факт е дека е исплатливо да се создадат ASIC чипови само кога, прво, логиката имплементирана на нив не бара промени во догледна иднина, и второ, кога се произведуваат голем број идентични чипови. Juniper и Cisco не би ги произведувале овие ASIC без да бидат сигурни во зрелоста од 100 GbE.

3) Бидејќи Broadcom, Cavium и Mellanox Technologie почнаа да произведуваат процесори со поддршка од 100 GbE, а овие процесори веќе се користат во прекинувачи од производители како Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group итн. [5]

4) Бидејќи серверите сместени во лавици за сервери се повеќе се опремени со најновите мрежни адаптери на Intel (види Слика 3), со две порти од 25 гигабити, а понекогаш дури и конвергирани мрежни адаптери со две порти од 40 гигабитни (XXV710 и XL710) . {Слика 3. Најнови Intel NIC: XXV710 и XL710}

5) Бидејќи опремата од 100 GbE е компатибилна наназад, што го поедноставува распоредувањето: можете повторно да ги користите веќе пренесените кабли (само поврзете нов примопредавател со нив).

Дополнително, достапноста на 100 GbE нè подготвува за нови технологии како што се „NVMe преку ткаенина“ (на пример, Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD; види Сл. 4) [8, 10], „Мрежа на простор за складирање“ (SAN ) / „Софтвер дефинирано складирање“ (види слика 5) [7], RDMA [11], кои без 100 GbE не би можеле да го реализираат својот целосен потенцијал.

Слика 4. Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD

Слика 5. „Мрежа на простор за складирање“ (SAN) / „Софтвер дефинирано складирање“

Конечно, како егзотичен пример за практичната побарувачка за користење на 100 GbE и поврзаните технологии со голема брзина, можеме да го наведеме научниот облак на Универзитетот во Кембриџ (види Сл. 6), кој е изграден врз основа на 100 GbE (Spectrum SN2700 Ethernet прекинувачи) - со цел, меѓу другото, да се обезбеди ефикасно функционирање на дистрибуираното складирање на дискот NexentaEdge SDS, кое лесно може да преоптоварува мрежа од 10/40 GbE. [2] Таквите научни облаци со високи перформанси се распоредени за решавање на широк спектар на применети научни проблеми [9, 12]. На пример, медицинските научници користат такви облаци за да го дешифрираат човечкиот геном, а каналите од 100 GbE се користат за пренос на информации помеѓу универзитетските истражувачки групи.

Слика 6. Фрагмент од научниот облак на Универзитетот во Кембриџ

Библиографија

Џон Хокинс. 100 GbE: Поблиску до работ, поблиску до реалноста // 2017 година.
Амит Кац. Прекинувачи од 100 GbE - Дали сте ја направиле математиката? // 2016 година.
Маргарет Роуз. 100 гигабитен етернет (100 GbE).
Дејвид Грејвс. Dell EMC го удвојува 100 гигабитен етернет за отворен, модерен центар за податоци // 2018 година.
Мери Бренскомб. Година на 100 GbE во мрежите на центрите за податоци // 2018 година.
Џеред Бејкер. Се движи побрзо во Enterprise Data Center // 2017 година.
Том Кларк. Дизајнирање на мрежи за складирање: практична референца за имплементација на оптички канали и IP САН. 2003. 572 стр.
Џејмс О'Рајли. Мрежно складирање: Алатки и технологии за складирање на податоците на вашата компанија // 2017. 280 стр.
Џејмс Саливан. Натпревар за студентски кластер 2017 година, Тимски Универзитет во Тексас во Остин/Државен универзитет во Тексас: Репродукција на векторизација на потенцијалот на повеќе тела Tersoff на архитектурите Intel Skylake и NVIDIA V100 // Паралелно пресметување. т.79, 2018. стр. 30-35.
Манолис Катевенис. Следната генерација на системи од класата Exascale: проектот ExaNeSt // Микропроцесори и микросистеми. т.61, 2018. стр. 58-71.
Хари Субрамони. RDMA преку етернет: прелиминарна студија // Зборник на трудови од работилницата за интерконекции со високи перформанси за дистрибуирани компјутери. 2009 година.
Крис Брукема. Енергетски ефикасни преноси на податоци во радио астрономијата со софтвер UDP RDMA // Компјутерски системи од идните генерации. т.79, 2018. стр. 215-224.