IEEE P802.3ba, štandard na prenos dát cez 100 Gigabit Ethernet (100GbE), bol vyvinutý v rokoch 2007 až 2010 [3], ale rozšíril sa až v roku 2018 [5]. Prečo v roku 2018 a nie skôr? A prečo hneď v húfoch? Existuje na to najmenej päť dôvodov...
IEEE P802.3ba bol vyvinutý predovšetkým pre potreby dátových centier a potreby výmenných bodov internetovej prevádzky (medzi nezávislými operátormi); ako aj zabezpečiť nepretržitú prevádzku webových služieb náročných na zdroje, ako sú portály s veľkým množstvom videoobsahu (napríklad YouTube); a pre vysokovýkonnú výpočtovú techniku. [3] Bežní používatelia internetu tiež prispievajú k zmenám požiadaviek na šírku pásma: Mnoho ľudí má digitálne fotoaparáty a ľudia chcú streamovať obsah, ktorý zachytia, cez internet. To. Objem obsahu, ktorý koluje na internete, sa postupom času zväčšuje a zväčšuje. Na profesionálnej aj spotrebiteľskej úrovni. Vo všetkých týchto prípadoch pri prenose dát z jednej domény do druhej celková priepustnosť kľúčových sieťových uzlov dlhodobo presahuje možnosti 10GbE portov. [1] To je dôvod pre vznik nového štandardu: 100GbE.
Veľké dátové centrá a poskytovatelia cloudových služieb už aktívne využívajú 100GbE a v priebehu niekoľkých rokov plánujú postupne prejsť na 200GbE a 400GbE. Zároveň sa už pozerajú na rýchlosti presahujúce terabit. [6] Aj keď niektorí veľkí dodávatelia prechádzajú na 100GbE len minulý rok (napríklad Microsoft Azure). Dátové centrá s vysokovýkonnou výpočtovou technikou pre finančné služby, vládne platformy, ropné a plynárenské platformy a verejné služby sa tiež začali presúvať na 100GbE. [5]
V podnikových dátových centrách je dopyt po šírke pásma o niečo nižší: len nedávno sa tu 10GbE stalo skôr nevyhnutnosťou ako luxusom. Keďže miera spotreby prevádzky rastie čoraz rýchlejšie, je pochybné, že 10GbE bude žiť v podnikových dátových centrách aspoň 10 alebo dokonca 5 rokov. Namiesto toho uvidíme rýchly prechod na 25GbE a ešte rýchlejší prechod na 100GbE. [6] Pretože, ako poznamenávajú analytici spoločnosti Intel, intenzita prevádzky vo vnútri dátového centra sa každoročne zvyšuje o 25 %. [5]
Analytici zo spoločností Dell a Hewlett Packard uvádzajú [4], že rok 2018 je rokom 100 GbE pre dátové centrá. Ešte v auguste 2018 boli dodávky zariadení 100GbE dvakrát vyššie ako dodávky za celý rok 2017. A tempo dodávok sa stále zrýchľuje, pretože dátové centrá sa začínajú húfne vzďaľovať od 40GbE. Očakáva sa, že do roku 2022 sa bude ročne dodávať 19,4 milióna 100GbE portov (v roku 2017 to bolo pre porovnanie 4,6 milióna). [4] Čo sa týka nákladov, v roku 2017 sa na 100GbE porty minulo 7 miliárd USD a v roku 2020 sa podľa prognóz minie okolo 20 miliárd USD (pozri obr. 1). [1]
Obrázok 1. Štatistiky a prognózy dopytu po sieťových zariadeniach
Prečo teraz? 100GbE nie je úplne nová technológia, tak prečo je okolo toho teraz taký humbuk?
1) Pretože táto technológia dozrela a zlacnela. V roku 2018 sme prekročili hranicu, keď sa používanie platforiem so 100-gigabitovými portami v dátovom centre stalo nákladovo efektívnejším ako „skladanie“ niekoľkých 10-gigabitových platforiem. Príklad: Ciena 5170 (pozri obrázok 2) je kompaktná platforma, ktorá poskytuje súhrnnú priepustnosť 800GbE (4x100GbE, 40x10GbE). Ak je na zabezpečenie potrebnej priepustnosti potrebných viacero 10-gigabitových portov, potom náklady na dodatočný hardvér, dodatočný priestor, nadmernú spotrebu energie, priebežnú údržbu, dodatočné náhradné diely a dodatočné chladiace systémy tvoria celkom prehľadnú sumu. [1] Napríklad špecialisti spoločnosti Hewlett Packard, ktorí analyzovali potenciálne výhody prechodu z 10GbE na 100GbE, dospeli k týmto číslam: vyšší výkon (56 %), nižšie celkové náklady (27 %), nižšia spotreba energie (31 %), zjednodušenie káblových pripojení (o 38 %). [5]
Obrázok 2. Ciena 5170: príklad platformy so 100 gigabitovými portami
2) Juniper a Cisco konečne vytvorili svoje vlastné ASIC pre 100GbE prepínače. [5] Čo je výrečné potvrdenie faktu, že technológia 100GbE je skutočne vyspelá. Faktom je, že je nákladovo efektívne vytvárať čipy ASIC iba vtedy, keď po prvé, logika na nich implementovaná nevyžaduje zmeny v dohľadnej budúcnosti a po druhé, keď sa vyrába veľké množstvo identických čipov. Juniper a Cisco by nevyrábali tieto ASIC bez toho, aby si boli istí vyspelosťou 100GbE.
3) Pretože Broadcom, Cavium a Mellanox Technologie začali chrliť procesory s podporou 100GbE a tieto procesory sa už používajú v prepínačoch od výrobcov ako Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group atď. [5]
4) Pretože servery umiestnené v serverových stojanoch sú čoraz viac vybavené najnovšími sieťovými adaptérmi Intel (pozri obrázok 3), s dvoma 25-gigabitovými portami a niekedy dokonca konvergovanými sieťovými adaptérmi s dvoma 40-gigabitovými portami (XXV710 a XL710). {Obrázok 3. Najnovšie karty Intel NIC: XXV710 a XL710}
5) Pretože zariadenie 100GbE je spätne kompatibilné, čo zjednodušuje nasadenie: môžete znova použiť už vedené káble (stačí k nim pripojiť nový vysielač a prijímač).
Navyše, dostupnosť 100GbE nás pripravuje na nové technológie ako „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 by bez 100GbE nemohli využiť svoj plný 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 požiadavky na využitie 100GbE a s tým súvisiacich vysokorýchlostných technológií môžeme uviesť vedecký cloud University of Cambridge (pozri obr. 6), ktorý je postavený na báze 100GbE (Spectrum Ethernetové prepínače SN2700) - s cieľom okrem iného zabezpečiť efektívnu prevádzku distribuovaného diskového úložiska NexentaEdge SDS, ktoré môže ľahko preťažiť 10/40GbE sieť. [2] Takéto vysokovýkonné vedecké cloudy sa používajú na riešenie širokej škály aplikovaných vedeckých problémov [9, 12]. Napríklad lekári používajú takéto oblaky na dešifrovanie ľudského genómu a kanály 100GbE sa používajú na prenos informácií medzi univerzitnými výskumnými skupinami.
Obrázok 6. Fragment vedeckého cloudu University of Cambridge
Bibliografia
- John Hawkins. // 2017.
- Amit Katz. // 2016.
- Margaret Rose. .
- David Graves. // 2018.
- Mary Branscombeová. // 2018.
- Jarred Baker. // 2017.
- Tom Clark. Navrhovanie sietí úložných priestorov: Praktická príručka pre implementáciu sietí Fibre Channel a IP SAN. 2003. 572 s.
- James O'Reilly. Sieťové úložisko: Nástroje a technológie na ukladanie údajov vašej spoločnosti // 2017. 280 s.
- James Sullivan. Študentská klastrová súťaž 2017, Team University of Texas at Austin/Texas State University: Reprodukcia vektorizácie multitelesového potenciálu Tersoff na architektúrach Intel Skylake a NVIDIA V100 // Parallel Computing. v.79, 2018. s. 30-35.
- Manolis Katevenis. Ďalšia generácia systémov triedy Exascale: Projekt ExaNeSt // Mikroprocesory a mikrosystémy. v.61, 2018. s. 58-71.
- Hari Subramoni. RDMA cez Ethernet: Predbežná štúdia // Zborník z workshopu o vysokovýkonných prepojeniach pre distribuované výpočty. 2009.
- Chris Broekema. Energeticky efektívne prenosy údajov v rádiovej astronómii so softvérom UDP RDMA // Počítačové systémy budúcej generácie. v.79, 2018. s. 215-224.
PS. Tento článok bol pôvodne publikovaný v .
Do prieskumu sa môžu zapojiť iba registrovaní užívatelia. Prosím.
Prečo sa veľké dátové centrá začali masovo presúvať na 100GbE?
-
Vlastne sa ešte nikto nikam nezačal sťahovať...
-
Pretože táto technológia dozrela a zlacnela
-
Pretože Juniper a Cisco vytvorili ASIC pre 100GbE prepínače
-
Pretože Broadcom, Cavium a Mellanox Technologie pridali podporu 100GbE
-
Pretože servery majú teraz 25- a 40-gigabitové porty
-
Vaša verzia (napíšte do komentárov)
Hlasovalo 12 užívateľov. 15 užívateľov sa zdržalo hlasovania.
Zdroj: hab.com