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作者：博通公司（Broadcom）網(wǎng)絡(luò )交換機產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監Rochan Sankar 近年來(lái)，人們一直都很關(guān)注以太網(wǎng)速度的發(fā)展。由于以太網(wǎng)速度的發(fā)展往往能夠引發(fā)以太網(wǎng)的快速變化并帶動(dòng)新技術(shù)的采購，網(wǎng)絡(luò )供應商、消費者、市場(chǎng)分析師和其他業(yè)界專(zhuān)家都對以太網(wǎng)的發(fā)展動(dòng)向保持著(zhù)密切地跟蹤。 最近，云計算與可擴展數據中心的興起正在推動(dòng)新一輪以太網(wǎng)速度的演變。更高的網(wǎng)絡(luò )性能需求不僅讓面向服務(wù)器的10千兆以太網(wǎng)端口在過(guò)去十年中獲得了爆炸性增長(cháng)，還在最近推動(dòng)了40千兆以太網(wǎng)的部署，尤其是在數據中心的葉脊層的部署。據預測，40千兆以太網(wǎng)在2014年的部署量已超過(guò)250萬(wàn)個(gè)端口。隨著(zhù)大數據的不斷發(fā)展，虛擬機數量的持續增長(cháng)，人們對云負載的需求也隨之上升。因此，在光纖成本允許的情況下，各大型云運營(yíng)商將選擇采用100千兆以太網(wǎng)架構來(lái)替代原有的網(wǎng)絡(luò )脊層。 當葉脊光鏈路遷移到100千兆以太網(wǎng)且CPU/存儲端點(diǎn)的需求高于10Gbps網(wǎng)絡(luò )連接時(shí)，面向服務(wù)器和存儲的以太網(wǎng)下行鏈路將會(huì )發(fā)生何種變化？對于以布線(xiàn)成本為主要考慮因素的巨型數據中心（MSDC）來(lái)說(shuō)，這些鏈路意味著(zhù)需要最大數量的電纜部署。 目前，IEEE 802.3標準將40千兆以太網(wǎng)定義為繼10千兆以太網(wǎng)之后新一代更高速的網(wǎng)絡(luò )連接。這項標準指定了4條以10Gbps運行的物理通道，用于實(shí)現鏈接伙伴之間的通訊。作為這項規范的基礎，服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )接口控制器（NIC）的物理通道數量增加了4倍，架頂式（TOR）交換機的銅芯線(xiàn)纜數量增加了4倍，交換機配備的串行器/解串器（SerDes）通道數量也增加了4倍。 40千兆以太網(wǎng)的性能是10千兆以太網(wǎng)的4倍，這就導致40千兆以太網(wǎng)所需的物理連接元件數量也增加了4倍�？紤]到相應的成本支出，對于各端點(diǎn)工作負載剛剛超過(guò)10Gbps閥值的數據中心運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，40Gbps可能是大材小用了。 25千兆與50千兆以太網(wǎng)概況 在芯片技術(shù)已經(jīng)能夠支持100千兆以太網(wǎng)鏈接的今天，機架內以太網(wǎng)連接也需要比40千兆以太網(wǎng)更好的解決方案。解決之道很可能就是25千兆以太網(wǎng)技術(shù)。與40千兆以太網(wǎng)相同，100千兆以太網(wǎng)標準（CAUI-4、100GBASE-CR4、100GBASE-SR4）也使用了4條物理通道來(lái)支持鏈接伙伴之間的通訊。由于4條通道的運行速率都高于25Gbps，只要在100千兆的條件下運用按通道拆分的原則，即可在服務(wù)器/存儲端點(diǎn)與TOR交換機之間支持多個(gè)25千兆以太網(wǎng)端口。 包括Arista Networks、博通、谷歌、微軟與Mellanox Technologies在內的公司最近剛剛宣布成立一個(gè)聯(lián)盟，全力推進(jìn)全新的25千兆以太網(wǎng)標準的實(shí)施，提升大型數據中心內以太網(wǎng)的性能和電纜線(xiàn)路的效率。 具體來(lái)說(shuō)，這個(gè)25千兆以太網(wǎng)聯(lián)盟提出了一個(gè)全新的25Gbps和50Gbps以太網(wǎng)規范，充分利用25Gbps芯片技術(shù)和現有的10/40/100Gbps IEEE標準，來(lái)定義TOR與NIC之間全新的高速下行鏈路端口。該規范目的是在10Gbps后，仍能以最具成本效益的方式提高服務(wù)器/存儲帶寬，并將數據中心網(wǎng)絡(luò )的其他部分保持在最佳的100G上行鏈路之上。 該聯(lián)盟已將其25千兆與50千兆以太網(wǎng)規開(kāi)放給了所有數據中心生態(tài)系統供應商和消費者，后者將幫助其創(chuàng )建和部署標準化且可互操作的規范，并被免除了版稅。 該聯(lián)盟由極具影響力的云技術(shù)公司組建而成。聯(lián)盟并非要重新定義以太網(wǎng)，而是希望從現有的以太網(wǎng)標準中推斷出機架級互聯(lián)的主要性能和成本優(yōu)化點(diǎn)，為網(wǎng)絡(luò )速度與數據中心輸入提供更好的路線(xiàn)圖。 在數量方面，相對于目前的10千兆或40千兆以太網(wǎng)連接，由“25千兆以太網(wǎng)聯(lián)盟”規范定義的25千兆和50千兆以太網(wǎng)鏈路能夠將各串行器/解串器（SerDes）通道以及雙軸銅纜線(xiàn)纜的性能提升2.5倍。這樣的性能可將每單位帶寬的機架級互聯(lián)成本節約50%以上，顯著(zhù)改善MSDC運營(yíng)商的盈虧水平。此外，該規范的實(shí)施還能夠拓寬網(wǎng)絡(luò )規模（通常被稱(chēng)為基數），并且，相比40千兆以太網(wǎng)服務(wù)器到TOR連接，它能在機架內支持更高的服務(wù)器密度。 用相同的低成本銅芯線(xiàn)纜獲得更快的性能與更高的基數 該規范規定：通過(guò)使用單一交換機/NIC SerDes通道，25千兆以太網(wǎng)鏈路所提供的帶寬相當于目前使用2對雙軸銅纜SFP+直連式銅纜（DAC）的10Gbps鏈路所提供帶寬的2.5倍。通過(guò)使用2條以25Gbps運行的交換機/NIC SerDes通道，50千兆以太網(wǎng)鏈路能夠提供比40千兆以太網(wǎng)鏈路多25%的帶寬。此外，和目前的QSFP+DAC布線(xiàn)相比，規范中僅使用了一半數量（4條）的雙軸銅纜。當各通道速率為25Gbps時(shí)，交換機與NIC芯片運行速度將變得更快，而功耗只會(huì )有略微的上升。然而，在帶寬實(shí)現標準化后，成本與功耗方面的優(yōu)勢將會(huì )更加明顯。 在機架端點(diǎn)，基于25Gbps芯片技術(shù)的新一代NIC能夠從TOR交換機為服務(wù)器/存儲節點(diǎn)提供1個(gè)或2個(gè)25/50千兆以太網(wǎng)端口。在TOR的前面板上，簡(jiǎn)潔的SFP28型連接器和3米DAC銅纜能夠用于25G下行鏈路，QSFP28端口能夠用于上行鏈路。另外，QSFP28 4x25G接口可以橫置于整個(gè)交換機前面板之上。通過(guò)這種方式，用戶(hù)完全可以對服務(wù)器下行鏈路與100G網(wǎng)絡(luò )上行鏈路的分配進(jìn)行配置，并使用DAC分接布線(xiàn)靈活地為端點(diǎn)提供25G（1條通道）或50G（2條通道）以太網(wǎng)端口。布線(xiàn)拓撲與目前配有SFP+與QSFP+的高密度交換機拓撲基本上是相同的。由于25Gbps與50Gbps以太網(wǎng)的機架級互聯(lián)可以通過(guò)采用低成本的2對或4對雙軸銅纜來(lái)實(shí)現，運營(yíng)商得以獲得最具優(yōu)勢的布線(xiàn)成本。 將QSFP28 4x25G接口分接到符合業(yè)內標準的25G與50千兆以太網(wǎng)端口還能帶來(lái)另一個(gè)優(yōu)勢，即能夠在有限的1U前面板尺寸限制下，將TOR交換機的端口密度最大化。目前業(yè)界所部署的1U TOR交換機帶有各種可插的QSFP+機箱，最多可支持32個(gè)40千兆以太網(wǎng)端口。通過(guò)將這些接口遷移至具有通道拆分能力的QSFP28，1U TOR交換機面板上將能夠支持更高的25千兆與50千兆以太網(wǎng)端口密度，并且能夠與目前所部屬的具有最高服務(wù)器密度的機架實(shí)現連接。 MSDC運營(yíng)商通常需要處理超大規模的網(wǎng)絡(luò )數據流量，他們根據精心規劃的技術(shù)路線(xiàn)圖來(lái)建設網(wǎng)絡(luò )，以達到性能與資本支出和運營(yíng)支出控制上的優(yōu)化擴展�！�25千兆以太網(wǎng)聯(lián)盟”的成員認為，只有打破以前構建的10/40/100千兆以太網(wǎng)互聯(lián)路線(xiàn)圖，才能保證數據中心接入層的傳輸。該聯(lián)盟目前致力于在云架構上把廣泛部署的25千兆與50千兆以太網(wǎng)端口與100千兆以太網(wǎng)結合起來(lái)。這將有望成為以太網(wǎng)性能-成本曲線(xiàn)上的新一個(gè)轉折點(diǎn)。 |
