IEEE P802.3ba, normou pre prenos dát prostredníctvom 100-gigabitových kanálov Ethernet (100GbE), sa vyvíjala v období od 2007 do 2010 [3], ale široko sa rozšírila až v roku 2018 [5]. Prečo práve v roku 2018, a nie skôr? A prečo hneď vo veľkom meradle? Na to existuje minimálne päť dôvodov…
IEEE P802.3ba sa vyvíjala predovšetkým na uspokojenie potrieb dátových centier a potrieb výmenných bodov internetového trafiku (medzi nezávislými operátormi); ako aj na zabezpečenie bezproblémovej prevádzky výpočtovo náročných webových služieb, ako sú portály s množstvom video obsahu (napríklad YouTube); a na vykonávanie výpočtov s vysokým výkonom. [3] Bežní internetoví užívatelia tiež prispievajú k zmene požiadaviek na priepustnosť: mnohí majú digitálne kamery a ľudia chcú prenášať obsah, ktorý natočili, cez internet. Tak sa objem obsahu cirkulujúceho na internete časom neustále zvyšuje. Na profesionálnej aj spotrebiteľskej úrovni. Vo všetkých týchto prípadoch, pri prenose dát z jednej domény do druhej, celková priepustnosť kľúčových sieťových uzlov už dávno presahuje možnosti portov 10GbE. [1] Práve to viedlo k vzniku novej normy: 100GbE.
Veľké dátové centrá a poskytovatelia cloudových služieb už aktívne využívajú 100GbE a plánujú v priebehu niekoľkých rokov postupne prejsť na 200GbE a 400GbE. Pri tom už hľadia po rýchlostiach presahujúcich terabit. [6] Hoci medzi veľkými poskytovateľmi sú aj takí, ktorí prešli na 100GbE len minulý rok (napríklad Microsoft Azure). Dátové centrá, ktoré vykonávajú výpočty s vysokým výkonom pre finančné služby, vládne platformy, ropný a plynárenský priemysel a verejné služby, - tiež začali prechod na 100GbE. [5]
V podnikových dátových centrách je potreba prenosovej kapacity o niečo nižšia: nedávno sa 10GbE stala nevyhnutnosťou, a nie luxusom. Avšak, keďže tempo spotreby dát rastie stále rýchlejšie, je pochybné, že 10GbE vydrží v podnikových dátových centrách aspoň 10 alebo aj 5 rokov. Namiesto toho uvidíme rýchly prechod na 25GbE a ešte rýchlejší na 100GbE. [6] Pretože, ako poznamenávajú analytici Intel, intenzita prevádzky v dátových centrách každoročne narastá o 25%. [5]
Analytici Dell a Hewlett Packard konštatujú [4], že rok 2018 je rokom 100GbE pre dátové centrá. Už v auguste 2018 dodávky zariadení 100GbE dvakrát prekonali dodávky za celý rok 2017. A tempo dodávok pokračuje v raste, pretože dátové centrá začali hromadne odchádzať od 40GbE. Očakáva sa, že do roku 2022 sa ročne dodá 19,4 mil. 100GbE portov (v roku 2017, pre porovnanie, toto číslo činilo 4,6 mil.). [4] Pokiaľ ide o náklady, v roku 2017 sa na 100GbE porty vynaložilo 7 miliárd dolárov a v roku 2020, podľa prognóz, sa vynaloží približne 20 miliárd dolárov (pozri obr. 1). [1]
Obrázok 1. Štatistika a predpovede dopytu po sieťových zariadeniach
Prečo práve teraz? 100GbE nie je taká nová technológia, tak prečo sa okolo nej rozvíja taký záujem práve teraz?
1) Pretože táto technológia dozrela a zlacnela. Práve v roku 2018 sme prešli prahom, keď používanie platforiem so 100-gigabitovými portami v dátových centrách sa stalo výhodnejším než "stohovanie" niekoľkých 10-gigabitových platforiem. Príklad: Ciena 5170 (pozri obr. 2) – kompaktná platforma, ktorá poskytuje celkovú prenosovú kapacitu 800GbE (4x100GbE, 40x10GbE). Ak je na zabezpečenie potrebnej prenosovej kapacity potrebné niekoľko 10-gigabitových portov, náklady na dodatočné hardvér, ďalší potrebný priestor, nadmerné spotrebu energie, aktuálnu údržbu, dodatočné náhradné diely a dodatočné chladenie sa sčítajú do celkom významnej sumy. [1] Tak napríklad, odborníci Hewlett Packard pri analýze potenciálnych výhod prechodu z 10GbE na 100GbE dospeli k nasledujúcim číslam: výkon vyšší (o 56%), celkové náklady nižšie (o 27%), menšia spotreba energie (o 31%), zjednodušenie kabelážnych spojení (o 38%). [5]
Obrázok 2. Ciena 5170: príklad platformy s 100-gigabitovými portami
2) Juniper a Cisco konečne vytvorili svoje vlastné ASIC čipy pre 100GbE prepínače. [5] To je presvedčivé potvrdenie toho, že technológia 100GbE je skutočne zrelá. Veci sa majú tak, že ASIC čipy je ekonomicky výhodné vyrábať len v prípade, že logika, ktorá na nich je implementovaná, nebude vyžadovať zmeny v blízkej budúcnosti, a že sa vyrába veľké množstvo identických čipov. Juniper a Cisco by nevyrábali tieto ASIC, keby si neboli istí zrelosťou 100GbE.
3) Pretože Broadcom, Cavium a Mellanox Technologie začali masovo vyrábať procesory s podporou 100GbE a tieto procesory sa už používajú v prepínačoch od výrobcov ako Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group a ďalších. [5]
4) Pretože servery umiestnené v serverových rackoch sú čoraz častejšie vybavené najnovšími sieťovými adaptérmi Intel (pozri obr. 3), s dvoma 25-gigabitovými portami, a niekedy dokonca konvergentnými sieťovými adaptérmi s dvoma 40-gigabitovými portami (XXV710 a XL710). {Obrázok 3. Najnovšie sieťové adaptéry Intel: XXV710 a XL710}
5) Pretože zariadenia 100GbE sú spätne kompatibilné, čo zjednodušuje nasadenie: môžu sa opätovne použiť už prevlečené káble (stačí pripojiť nový prijímač-vysielač).
Okrem toho dostupnosť 100GbE nás pripravuje na nové technológie, ako sú „NVMe over Fabrics“ (napríklad Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD; pozri obr. 4) [8, 10], „Storage Area Network“ (SAN) / „Software Defined Storage“ (pozri obr. 5) [7], RDMA [11], ktoré bez 100GbE nemohli plne realizovať svoj potenciál.
Obrázok 4. Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD
Obrázok 5. „Storage Area Network“ (SAN) / „Software Defined Storage“
Nakoniec, ako exotický príklad praktickej potreby využitia 100GbE a súvisiacich vysokorýchlostných technológií môžeme uviesť vedecké cloudové prostredie Katedry Cambridge (pozri obr. 6), ktoré je postavené na základe 100GbE (Spectrum SN2700 Ethernet switche) – aby zabezpečilo efektívnu činnosť distribuovaného diskového úložiska NexentaEdge SDS, ktoré môže ľahko preťažiť sieť 10/40GbE. [2] Podobné vysoko výkonné vedecké cloudu sa vytvárajú na riešenie najrozmanitejších aplikovaných vedeckých úloh [9, 12]. Napríklad, lekárski vedci využívajú takéto cloudu na dešifrovanie ľudského genómu, pričom kanály 100GbE používajú na prenos informácií medzi výskumnými skupinami univerzít.
Obrázok 6. Fragment vedeckého cloudu Katedry Cambridge
Bibliografia
- John Hawkins. // 2017.
- Amit Katz. // 2016.
- Margaret Rouse. .
- David Graves. // 2018.
- Mary Branscombe. // 2018.
- Jarred Baker. // 2017.
- Tom Clark. Designing Storage Area Networks: A Practical Reference for Implementing Fibre Channel and IP SANs. 2003. 572p.
- James O’Reilly. Network Storage: Tools and Technologies for Storing Your Company’s Data // 2017. 280p.
- James Sullivan. Student cluster competition 2017, Team University of Texas at Austin/Texas State University: Reproducing vectorization of the Tersoff multi-body potential on the Intel Skylake and NVIDIA V100 architectures // Parallel Computing. v.79, 2018. pp. 30-35.
- Manolis Katevenis. The next Generation of Exascale-class Systems: the ExaNeSt Project // Microprocessors and Microsystems. v.61, 2018. pp. 58-71.
- Hari Subramoni. RDMA over Ethernet: A Preliminary Study // Proceedings of the Workshop on High Performance Interconnects for Distributed Computing. 2009.
- Chris Broekema. Energy-Efficient Data Transfers in Radio Astronomy with Software UDP RDMA // Future Generation Computer Systems. v.79, 2018. pp. 215-224.
PS. Pôvodne bol článok publikovaný v .
Len registrovaní používatelia sa môžu zúčastniť prieskumu. , prosím.
Prečo veľké dátové centrá začali masovo prechádzať na 100GbE?
Vlastne nikto nikam ešte nezačal prechádzať…
Pretože technológia dozrela a zlacnila
Pretože Juniper a Cisco vytvorili ASIC pre switche 100GbE
Pretože Broadcom, Cavium a Mellanox Technologie pridali podporu 100GbE
Pretože v serveroch sa objavili 25- a 40-gigabitové porty
Svoja verzia (napíšte v komentároch)
Hlasovalo 12 používateľov. Zdržalo sa 15 používateľov.
Zdroj: habr.com
