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10GbE成为服务器卡的标准接口 恢复机制亟需完善

2010-10-26 09:28
龙凰
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  随着云计算的出现,越来越多的应用转移到网络上进行,不再由台式电脑处理。企业级的大量应用以及个人业务逐渐迁移到网络上,人们对带宽的要求正在迅速提高,这对以太网造成了不小的影响。

  云计算是一种新的运算模式,它需要建设大规模的数据中心来服务程序应用和存储需求。以太网提供了最经济有效的网络互连,将提供云计算的大型系统整合在一起。这个庞大的系统在服务器连接方面要求10Gbps的传输速率,甚至40Gbps和100Gbps的传输速率来满足大型网络的协作需要。

  10GbE成为服务器卡的标准接口

  以太网部署于众多云虚拟主机互联的环境中,这样的系统需要虚拟化网络和虚拟专网(VPN)的支持。很多网络服务供应商现在必须根据云计算数据中心的要求来定制网络的新属性。所以在很大程度上,云数据中心已经成为互联网的延伸,它必须满足应用于互联网的众多协议和运作可靠性需求。Broadcom(博通)公司企业网络事业部副总裁兼首席技术官Nicholas Ilyadis认为,以太网已经具备了网络服务的新属性,且能很好的迎合云数据中心的运行要求。

  

  Xelerated公司产品市场总监Per Lembre

  高带宽已经成为以太网发展的一个重要方向。从最初的百兆到千兆再到万兆,以太网不断增加带宽以满足着人们快速增长的需求。比如,需要额外的原始带宽来应对终端用户访问数据中心带来的流量增长。Xelerated公司产品市场总监Per Lembre指出,现在10GbE(万兆以太网)正在成为服务器卡的标准接口。不仅如此,数据中心的架顶式(top-of-rack)和列末(End-of-row)交换机的设计也开始面向40GbE和100GbE。

  不过,以太网的进化并不只是带宽的增长。Per Lembre认为,云应用日益受到关注,也使得大型数据中心的设计方式趋于合理化。他指出,其好处是营运成本和功耗下降,而以太网是促成这些进展的关键技术因素。

  Exar(艾科嘉)公司市场总监Rob Reiner同样认为,随着云计算的出现,更有效地利用网络带宽变得更加重要。他介绍,Exar公司的X3100系列10GbE适配器为虚拟工作负荷开发,是面向云环境的理想网络技术。X3100系列支持根据虚拟网卡来动态配置带宽和QoS,从而允许根据云环境下的虚拟应用需要来分配网络吞吐量。

  随着以太网带宽升向新的台阶,比如从100Mbit/s到1G,铺设网络和实现合适的性价比都需要时间。一旦实现这两点,过渡速度就会加快。10GE技术目前已经成熟,占有率很高。而向40GE和100GE的过渡还处于早期阶段,Per Lembre预计,大概在2014-2015年左右,这些技术就会得到大规模采用。

  服务器虚拟化驱动10GbE出货成倍增长

  当前,10GbE(万兆以太网)市场主要受服务器虚拟化所驱动。虚拟化下一代的数据中心在传输方面,不仅要求交换机能支持万兆以太网和统一交换架构,还必须适应虚拟化、Web2.0应用和云计算等技术对网络架构的改变。

  

  Exar(艾科嘉)公司市场总监Rob Reiner

  显而易见,服务器虚拟化提高了数据中心对网络的需求,使得1GbE基础设施不堪重负。Rob Reiner指出,由于服务器变得越来越强大,虚拟机(VM)密度随服务器的换代而不断增加,1GbE难以满足网络要求。此外,服务器主板上的插槽数量不断减少,有些1U服务器只支持一个单一的I/O插槽,因此不可能通过增加多个1GbE卡来满足带宽需求,只能升级到10GbE。另外,10GbE更加经济,以大约3-4倍的成本提供10倍的带宽。

  服务器虚拟化是推动10GbE发展的一个主要因素,它使得系统I/O能够最有效地满足虚拟化环境的带宽需求。服务器每前进一代,计算能力大概提高一倍,每个物理服务器的虚拟机(VM)的数量继续增长。随着计算能力的提高,网络带宽也需要随之增加,因此向10GbE前进是自然结果。

  Rob Reiner认为,I/O虚拟化面临的挑战是能否有效地在各VM之间分割I/O带宽,并维持分割好的宽带。如果在高I/O流量环境下也能做到这点,就能保证维护客户服务水平协议(SLA)。

  10GE已在网络产业得到广泛采用,正在成为光纤接入节点和OLT的上行链路连接标准。它也被用于企业级交换网络和数据中心,以及服务提供商基础设施的聚集和边缘部分。目前,主要有四个领域在积极地部署10G以太网,它们分别是数据中心、企业核心网、城域网和网络服务供应商核心网。由于网络服务供应商的不断发展和数据中心建成,10G以太网芯片市场增长得很快。

  

  博通公司企业网络事业部副总裁兼首席技术官Nicholas Ilyadis

  Nicholas Ilyadis透露,博通(Broadcom)正在对这一领域进行战略投资。他更大胆预计,整个2010年度全球市场部署于企业核心网和数据中心的10GbE端口数将超过300万。网络服务提供商,核心网,包括城域网都将部署超过100万个端口。

  另有分析师预计,今年将一共出货500万个10GbE端口,其中约有三分之一采取网卡形式,其余的采取交换机的形式。预计未来几年10GbE端口数量将急剧增长,端口出货量每年大约增长一倍,这种势头将持续到2013年。

  10GbE的恢复机制亟需完善

  20年来,以太网一直是事实上的LAN标准,而且在企业数据中心继续向新的方向发展。在企业数据中心,以太网的性能正不断改善:一方面通过数据中心桥接提供更高的可靠性和QoS,另一方面利用FCoE来实现网络与存储的融合。虚拟化和云计算是数据中心的主要趋势,而且是促使10GbE得到采纳的主要因素。

  目前,光纤通道和无线宽带技术在运行速度上可以与以太网媲美,但在成本和灵活性方面却处于劣势。诸如FCoE和iWARP等协议均在以太网的顶层开发,可以提供与光纤通道和无线宽带技术同样的功能,且更经济和灵活。以太网正往聚集多个数据中心的方面发展。

  不过,仍然存在不少问题困扰万兆以太网技术进一步推广和应用。Rob Reiner认为,虚拟化工作负荷需要在不损失非虚拟化环境能力的情况下才能运行,因此需要更好的I/O虚拟化能力来推动10GbE的发展。此外,在企业中,10GbE一直缺乏能够完全支持虚拟化环境I/O要求的适配器。

  也有人持不同意见,Nicholas Ilyadis表示,以太网作为一种在全球部署的网络技术,它是成熟的。随着技术的不断进步和发展,以太网将有更快的运行速率和更多新的功能。“我们看不出有任何力量可以阻碍10G以太网的发展,它是被广泛接受的技术”,他说。

  Per Lembre表示,作为一项成熟的技术,10GbE已被广泛应用于一系列以太网芯片之中,从服务器中的10G以太网控制器和适配器,到ASIC交换机和更先进的可编程网络处理器及可编程以太网交换机。现代可编程以太网设备,如Xelerated AX系列可编程以太网交换芯片,则能够提供10-12个10GE MAC控制器。他介绍,在高达20Gbps的超速版本中也有这些设备,使得该技术可以用于背板配置之中。

  目前,10G以太网技术广泛应用于网络产业的各个领域,根据产品类别的不同,竞争情况也会有所不同。在固定功能ASIC交换领域,有Centec、博通(Broadcom)、Fulcrum和Marvell等公司,它们具有面向10GE的多种产品。而Xelerated则提供可编程芯片,用于GPON/EPON OLT和PTN设备等服务提供商光纤接入基础设施。

  以太网作为支持数据中心的所有网络需求的标准正在发展,面向连接、存储与分布式计算。光纤通道(FCoE)和iSCSI协议正在整合到以太网之中,以实现高性能存储,而40GbE和100GbE预计也将用于集群计算环境。Per Lembre认为,在集群计算环境下,专用Inifiband网络一直是满足带宽和等待时间要求的唯一选择。不过在未来几年内,这种情况将发生变化。

  “当初开发以太网的时候,是把它作为一种无连接协议,对于等待时间没有硬性要求。”Per Lembre指出,该技术的恢复机制很弱。在数据中心,随着应用响应或交易的分布式计算增加,必须采用低等待交换,并开发更快的恢复机制,以应对故障情况的发生。

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