100GbE: тансаг хэрэглээ эсвэл зайлшгүй хэрэгцээ?

IEEE P802.3ba нь 100 Гигабит Ethernet (100GbE)-ээс дээш өгөгдөл дамжуулах стандартыг 2007-2010 оны хооронд [3] боловсруулсан боловч 2018 онд л өргөн тархсан [5]. Яагаад эрт биш 2018 онд гэж? Тэгээд яагаад тэр даруй бөөн бөөнөөрөө байдаг юм бэ? Үүнд дор хаяж таван шалтгаан бий...

IEEE P802.3ba нь үндсэндээ дата төвүүдийн хэрэгцээ, интернетийн траффик солилцох цэгүүдийн хэрэгцээг хангах зорилгоор боловсруулагдсан (бие даасан операторуудын хооронд); түүнчлэн их хэмжээний видео контент бүхий порталууд (жишээлбэл, YouTube) гэх мэт нөөц их шаарддаг вэб үйлчилгээний тасралтгүй ажиллагааг хангах; болон өндөр хүчин чадалтай тооцоолоход зориулагдсан. [3] Энгийн интернет хэрэглэгчид ч бас зурвасын өргөний эрэлт хэрэгцээг өөрчлөхөд хувь нэмрээ оруулж байна: Олон хүмүүс дижитал камертай бөгөөд хүмүүс авсан контентоо интернетээр дамжуулахыг хүсдэг. Тэр. Интернетэд эргэлдэж буй агуулгын хэмжээ цаг хугацаа өнгөрөх тусам улам бүр нэмэгдэж байна. Мэргэжлийн болон хэрэглэгчийн түвшинд аль алинд нь. Эдгээр бүх тохиолдолд нэг домэйноос нөгөө рүү өгөгдөл дамжуулах үед сүлжээний гол зангилааны нийт нэвтрүүлэх чадвар 10GbE портуудын чадавхийг давсан байна. [1] Энэ нь 100GbE гэсэн шинэ стандарт бий болсон шалтгаан юм.

Томоохон дата төвүүд болон үүлэн үйлчилгээ үзүүлэгчид 100GbE-г аль хэдийн идэвхтэй ашиглаж байгаа бөгөөд хоёр жилийн дараа аажмаар 200GbE болон 400GbE руу шилжихээр төлөвлөж байна. Үүний зэрэгцээ тэд терабитээс давсан хурдыг аль хэдийн харж байна. [6] Хэдийгээр өнгөрсөн жил л 100GbE руу шилжиж байгаа томоохон нийлүүлэгчид байдаг (жишээ нь, Microsoft Azure). Санхүүгийн үйлчилгээ, засгийн газрын платформ, газрын тос, байгалийн хийн платформ, нийтийн аж ахуйн үйлчилгээнд зориулсан өндөр гүйцэтгэлтэй тооцоолол ажиллуулдаг дата төвүүд мөн 100GbE руу шилжиж эхэлсэн. [5]

Байгууллагын мэдээллийн төвүүдэд зурвасын өргөний эрэлт арай бага байна: дөнгөж сая 10GbE нь тансаг хэрэглээ гэхээсээ илүү хэрэгцээ болсон. Гэсэн хэдий ч траффикийн хэрэглээний хэмжээ улам бүр хурдацтай өсөхийн хэрээр 10GbE нь байгууллагын дата төвүүдэд дор хаяж 10 эсвэл бүр 5 жил амьдрах нь эргэлзээтэй байна. Үүний оронд бид 25GbE руу хурдан шилжиж, 100GbE руу илүү хурдан шилжихийг харах болно. [6] Учир нь Intel-ийн шинжээчдийн тэмдэглэснээр дата төвийн доторх хөдөлгөөний эрчим жил бүр 25%-иар нэмэгддэг. [5]

Dell болон Hewlett Packard-ын шинжээчид [4] 2018 оныг дата төвүүдийн хувьд 100GbE-ийн жил гэж мэдэгджээ. 2018 оны наймдугаар сард 100GbE тоног төхөөрөмжийн нийлүүлэлт 2017 оны нийт нийлүүлэлтээс хоёр дахин их байсан. Дата төвүүд 40GbE-ээс бөөнөөрөө холдож эхэлснээр тээвэрлэлтийн хурд нэмэгдсээр байна. 2022 он гэхэд жилд 19,4 сая 100GbE портыг тээвэрлэх төлөвтэй байна (харьцуулбал 2017 онд энэ тоо 4,6 сая байсан). [4] Зардлын хувьд 2017 онд 100 тэрбум долларыг 7GbE портуудад зарцуулсан бол 2020 онд урьдчилсан мэдээгээр 20 орчим тэрбум доллар зарцуулна (1-р зургийг үз). [1]

Зураг 1. Сүлжээний тоног төхөөрөмжийн эрэлт хэрэгцээний статистик, таамаглал

Яагаад одоо гэж? 100GbE бол яг шинэ технологи биш, тэгвэл яагаад одоо ийм их шуугиан тарьж байна вэ?

1) Учир нь энэ технологи боловсорч, хямд болсон. 2018 онд бид дата төвд 100 гигабит порттой платформуудыг ашиглах нь хэд хэдэн 10 гигабит платформыг "овоолахаас" илүү хэмнэлттэй болсон үед шугамыг давсан. Жишээ нь: Ciena 5170 (Зураг 2-г үзнэ үү) нь 800GbE (4x100GbE, 40x10GbE) нийт дамжуулах чадварыг хангадаг авсаархан платформ юм. Хэрэв шаардлагатай дамжуулах чадварыг хангахын тулд олон 10 гигабит порт шаардлагатай бол нэмэлт техник хангамж, нэмэлт зай, илүүдэл эрчим хүчний хэрэглээ, байнгын засвар үйлчилгээ, нэмэлт сэлбэг хэрэгсэл, нэмэлт хөргөлтийн систем зэрэг зардал нь нэлээд цэгцтэй нийлбэр болно. [1] Жишээлбэл, Hewlett Packard-ийн мэргэжилтнүүд 10GbE-ээс 100GbE руу шилжих боломжит ашиг тусыг шинжлэн дараах тоон үзүүлэлтүүдэд хүрсэн: илүү өндөр гүйцэтгэл (56%), бага нийт зардал (27%), бага эрчим хүчний зарцуулалт (31%), кабелийн холболтыг хялбаршуулах (38%). [5]

Зураг 2. Ciena 5170: 100 Гигабит порттой платформын жишээ

2) Juniper болон Cisco нар эцэст нь 100GbE шилжүүлэгчд зориулж өөрсдийн ASIC-уудыг бүтээжээ. [5] Энэ нь 100GbE технологи үнэхээр боловсорч гүйцсэний тод баталгаа юм. Баримт нь нэгдүгээрт, тэдгээр дээр хэрэгжсэн логик нь ойрын ирээдүйд өөрчлөлт оруулах шаардлагагүй, хоёрдугаарт, олон тооны ижил төрлийн чип үйлдвэрлэсэн тохиолдолд л ASIC чипийг бий болгох нь хэмнэлттэй байдаг. Juniper болон Cisco нар 100GbE-ийн хугацаатай гэдэгт итгэлтэй байхгүйгээр эдгээр ASIC-уудыг үйлдвэрлэхгүй.

3) Broadcom, Cavium, Mellanox Technologie нар 100GbE-ийн дэмжлэгтэй процессоруудыг үйлдвэрлэж эхэлсэн бөгөөд эдгээр процессоруудыг Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo групп гэх мэт үйлдвэрлэгчдийн унтраалгад аль хэдийн ашигласан байна. [5]

4) Серверийн тавиур дээр байрладаг серверүүд нь Intel-ийн хамгийн сүүлийн үеийн сүлжээний адаптеруудаар (Зураг 3-ыг үз), хоёр 25 Гигабит порт, заримдаа бүр 40 Гигабит хоёр порттой (XXV710 ба XL710) нэгдмэл сүлжээний адаптеруудаар тоноглогдсон тул улам бүр нэмэгдсээр байна. {Зураг 3. Хамгийн сүүлийн үеийн Intel NIC: XXV710 ба XL710}

5) 100GbE төхөөрөмж нь хоцрогдсон нийцтэй тул байршуулалтыг хялбаршуулдаг: та аль хэдийн чиглүүлсэн кабелийг дахин ашиглах боломжтой (тэдгээрт шинэ дамжуулагч холбоно уу).

Нэмж дурдахад, 100GbE-ийн хүртээмж нь биднийг "NVMe over Fabrics" (жишээлбэл, Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD; 4-р зургийг үз) [8, 10], "Хадгалах бүсийн сүлжээ" (SAN) зэрэг шинэ технологид бэлтгэдэг. ) / "Програм хангамжийн тодорхойлогдсон хадгалалт" (5-р зургийг үз) [7], RDMA [11], 100GbE-гүй бол өөрсдийн боломжоо бүрэн ашиглаж чадахгүй.

Зураг 4. Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD

Зураг 5. “Хадгалах бүсийн сүлжээ” (SAN) / “Програм хангамжаар тодорхойлогдсон хадгалах сан”

Эцэст нь, 100GbE болон холбогдох өндөр хурдны технологийг ашиглах практик эрэлт хэрэгцээний чамин жишээ болгон бид 6GbE (Спектр) дээр суурилсан Кембрижийн Их Сургуулийн шинжлэх ухааны үүлийг (100-р зургийг үз) дурдаж болно. SN2700 Ethernet свич) - бусад зүйлсийн дотор 10/40GbE сүлжээг амархан хэт ачаалах боломжтой NexentaEdge SDS тархсан дискний хадгалалтын үр ашигтай ажиллагааг хангах зорилгоор. [2] Ийм өндөр хүчин чадалтай шинжлэх ухааны үүл нь өргөн хүрээний хэрэглээний шинжлэх ухааны асуудлыг шийдвэрлэхэд ашиглагддаг [9, 12]. Жишээлбэл, анагаах ухааны эрдэмтэд ийм үүлийг хүний ​​геномыг тайлахын тулд ашигладаг бол 100GbE сувгийг их сургуулийн судалгааны бүлгүүдийн хооронд мэдээлэл дамжуулахад ашигладаг.

Зураг 6. Кембрижийн их сургуулийн шинжлэх ухааны үүлний фрагмент

Ном зүй

1. Жон Хокинс. 100GbE: Ирмэгт ойр, бодит байдалд ойр // 2017 он.
2. Амит Катз. 100GbE шилжүүлэгч - Та тооцоогоо хийсэн үү? // 2016 он.
3. Маргарет Роуз. 100 Гигабит Ethernet (100 ГбЭ).
4. Дэвид Грейвс. Dell EMC нь нээлттэй, орчин үеийн дата төвийн хувьд 100 гигабит Ethernet-ийг хоёр дахин багасгаж байна // 2018 он.
5. Мэри Брэнскомб. Дата төвийн сүлжээн дэх 100 ГбЭ-ийн жил // 2018 он.
6. Жарред Бейкер. Enterprise Data Center-д илүү хурдан хөдөлж байна // 2017 он.
7. Том Кларк. Хадгалах талбайн сүлжээг зохион бүтээх: Шилэн суваг болон IP SAN-ыг хэрэгжүүлэх практик лавлагаа. 2003. 572х.
8. Жеймс О'Рейли. Сүлжээний хадгалалт: Компанийхаа өгөгдлийг хадгалах хэрэгсэл, технологи // 2017. 280p.
9. Жеймс Салливан. Оюутны кластерын тэмцээн 2017, Остин/Техас мужийн их сургуулийн Техасын их сургуулийн баг: Intel Skylake болон NVIDIA V100 архитектурууд дээр Терсоффын олон биеийн потенциалын векторчлолыг хуулбарлах нь // Зэрэгцээ тооцоолох. v.79, 2018. х. 30-35.
10. Манолис Катевенис. Exascale ангиллын системүүдийн дараагийн үе: ExaNeSt төсөл // Микропроцессор ба микросистемүүд. v.61, 2018. х. 58-71.
11. Хари Субрамони. Ethernet дээрх RDMA: Урьдчилсан судалгаа // Тархсан тооцоололд зориулсан өндөр гүйцэтгэлтэй харилцан холболтын талаархи семинарын эмхэтгэл. 2009 он.
12. Крис Брукема. UDP RDMA програм хангамжтай радио одон орон судлалын эрчим хүчний хэмнэлттэй өгөгдөл дамжуулах // Ирээдүйн үеийн компьютерийн системүүд. v.79, 2018. х. 215-224.

PS. Энэ нийтлэлийг анх нийтэлсэн "Системийн админ".

Зөвхөн бүртгэлтэй хэрэглэгчид санал асуулгад оролцох боломжтой. Нэвтрэх, гуйя.

Томоохон дата төвүүд яагаад 100GbE руу бөөнөөр шилжиж эхэлсэн бэ?

• Яг үнэндээ хэн ч хаашаа ч хөдөлж эхлээгүй л байна...

• Учир нь энэ технологи нь боловсорч, хямд болсон

• Учир нь Juniper болон Cisco нар 100GbE шилжүүлэгчд зориулсан ASIC-уудыг бүтээсэн

• Учир нь Broadcom, Cavium, Mellanox Technologie нар 100GbE дэмжлэг нэмсэн.

• Учир нь серверүүд 25 ба 40 гигабит порттой болсон

• Таны хувилбар (сэтгэгдэл дээр бичнэ үү)

12 хэрэглэгч санал өгсөн. 15 хэрэглэгч түдгэлзсэн.

Эх сурвалж: www.habr.com