我們是否需要100Gbps以太網(wǎng)?這個(gè)問題實(shí)際上歸結(jié)為我們是否愿意買單，因?yàn)闊o論如何數(shù)據(jù)中心的流量都已經(jīng)增長了。

這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在2010年批準(zhǔn)為IEEE 802.3ba。Xerox PARC的Bob Metcalfe和Dave Boggs在1973年發(fā)明了這個(gè)協(xié)議，當(dāng)時(shí)的水平是2.94Mbps。

40年一閃而過，現(xiàn)在1Gbps以太網(wǎng)(1GbE)已經(jīng)在LAN中普遍應(yīng)用，支持以太網(wǎng)端口的芯片效率很高且?guī)缀跏敲赓M(fèi)的，而1GbE也已經(jīng)足夠滿足大多數(shù)用戶的需求。

改變流量模式

然而，在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域則是另一番景象。根據(jù)思科的數(shù)據(jù)，全球數(shù)據(jù)中心IP流量將會(huì)在未來5年翻兩番，每年的復(fù)合增長率將達(dá)到31%。

這其中有很多原因，但是數(shù)據(jù)中心流量的容量及類型的大幅增長將是其中最重要的部分。隨著數(shù)據(jù)越來越豐富、規(guī)模越來越大——由于移動(dòng)設(shè)備、集中企業(yè)桌面或云計(jì)算等不斷增長，數(shù)據(jù)中心后臺(tái)也感受到越來越大的壓力。

虛擬化也深遠(yuǎn)地改變了數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)模式。傳統(tǒng)上，流量包括從數(shù)據(jù)中心內(nèi)部服務(wù)器向外部來源發(fā)送的流量，以及服務(wù)器的響應(yīng)流量。這個(gè)模型導(dǎo)致產(chǎn)生了三層網(wǎng)絡(luò)，訪問、聚集和核心交換層就成為數(shù)據(jù)中心的默認(rèn)拓?fù)?，其中訪問層的流量密度最小，越靠近核心層流量密度越大。

現(xiàn)在這個(gè)模式完全改變了。思科的全球云索引報(bào)告顯示，現(xiàn)在76%的流量位于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。大多數(shù)流量現(xiàn)在與設(shè)施內(nèi)不同服務(wù)器所分配的職能相關(guān)，如應(yīng)用、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫。然后，它們又生成備份和復(fù)制的流量，以及跨越多個(gè)數(shù)據(jù)中心的讀/寫流量。

VMware vMotion等技術(shù)會(huì)在數(shù)據(jù)中心移動(dòng)虛擬機(jī)。存儲(chǔ)虛擬化是讓多個(gè)陳列變成一個(gè)管理實(shí)體的技術(shù)，它也會(huì)增加通過數(shù)據(jù)中心的自動(dòng)化數(shù)據(jù)容量。然后，并行處理也會(huì)將任務(wù)劃分為塊并分散到各處。

現(xiàn)代網(wǎng)頁不僅僅是進(jìn)出服務(wù)器的請(qǐng)求和響應(yīng)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)一個(gè)網(wǎng)頁可能會(huì)從多個(gè)位置訪問數(shù)據(jù)，因此要復(fù)雜得多。

此外，根據(jù)Emulex高級(jí)銷售副總裁Shaun Walsh的觀點(diǎn)，高速金融交換、分析、信用卡交易排序等應(yīng)用都會(huì)制造大量的小通信，它們發(fā)生在機(jī)架內(nèi)，而且需要使用高速連接。

重塑數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)也開始調(diào)整和適應(yīng)這些流量模式的變化。數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)不再使用一種在服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)邊緣之間傳輸流量的架構(gòu)——即所謂南北流量，它們正在向結(jié)構(gòu)演變，即讓所有節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互連，實(shí)現(xiàn)東西向高速連接帶寬。

根據(jù)分析公司Quocirca創(chuàng)始人Clive Longbottom的觀點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正在驅(qū)動(dòng)超大規(guī)模傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶寬需求。

他說：“處理東西流量的需求意味著100GbE成為處理數(shù)據(jù)中心延遲的***方法，因?yàn)樗斜ＷC所有方面都高效運(yùn)行的正確工具。”

使用的以太網(wǎng)速度

Longbottom補(bǔ)充說：“它會(huì)慢慢地替換核心網(wǎng)絡(luò)的10GbE，而10GbE則會(huì)替換1GbE(標(biāo)準(zhǔn)級(jí)聯(lián)技術(shù))。”

所以，新的流量模式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正在驅(qū)動(dòng)帶寬需求——但是，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是否已經(jīng)做好迎接這些挑戰(zhàn)的準(zhǔn)備?在服務(wù)器方面，答案是否定的。

服務(wù)器仍然未準(zhǔn)備好

2012年IEEE標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體發(fā)布的行業(yè)連接以太網(wǎng)帶寬評(píng)估報(bào)告顯示，有大量的數(shù)據(jù)中心將從1GbE以太網(wǎng)遷移到10Gbps。它的研究表明，2011年10Gbps服務(wù)器端口占總端口數(shù)的17%，但是預(yù)計(jì)在2014年增加到59%，因?yàn)閷碛懈嗯鋫銹CIe 3.0總線的服務(wù)器上線。

換言之，10GbE現(xiàn)在已經(jīng)上線——現(xiàn)在有許多的服務(wù)器已經(jīng)標(biāo)配了4個(gè)10GbE端口。

然而，由于每一個(gè)虛擬宿主服務(wù)器至少需要用兩個(gè)以太網(wǎng)端口作為冗余，所以為了在兩個(gè)端口上交付100GbE的***帶寬，必須使用具有更高帶寬的下一代服務(wù)器總線配置。

IEEE報(bào)告指出：“下一代PCIe將在x8配置中支持100Gbps，但是在撰寫評(píng)估報(bào)告時(shí)，PCIe的未來仍不明朗。據(jù)說PCIe 4.0將在2015年開始支持雙100Gbps以太網(wǎng)服務(wù)器端口。”

PCIe的管理實(shí)體PCI-SIG支持這個(gè)評(píng)估結(jié)果。他說：“最終的PCIe 4.0標(biāo)準(zhǔn)及其形狀因素更新預(yù)計(jì)將在2015年發(fā)布。”

現(xiàn)代高端服務(wù)器包含10GbE端口，但是IEEE預(yù)計(jì)一年左右會(huì)將它更換為40GbE，而100GbE則會(huì)在2015年左右出現(xiàn)。然而，Emulex的Walsh指出，即使PCIe 4.0也無法滿足100GbE的需求。

他說：“英特爾表示，2017-18年之前不會(huì)出現(xiàn)替代PCIe 4.0的新產(chǎn)品，”而這個(gè)新產(chǎn)品將更好地應(yīng)付更高帶寬的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

但是，IEEE自己主要關(guān)注于帶寬需求，而不太擔(dān)心某一種技術(shù)是否能夠滿足這個(gè)需求?，F(xiàn)在，服務(wù)器機(jī)架還能夠使用聚合鏈路(10GbE或40GbE)實(shí)現(xiàn)每秒發(fā)送和接收上百GB的流量。

英特爾LAN訪問部門產(chǎn)品銷售工程師Brian Yoshinaka說：“這些連接交換機(jī)的鏈路可以實(shí)現(xiàn)接入層與聚合層、聚合層與核心層的連接，在中短距離范圍中一般使用40GbE和100GbE鏈路。”

100GbE交換機(jī)已經(jīng)就緒

思科、瞻博和Brocade等主流網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商已經(jīng)開始銷售支持100GbE的交換機(jī)和路由器，其中大多數(shù)主要面向數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)用戶，如電信運(yùn)營商和云提供商。大型企業(yè)現(xiàn)在有了創(chuàng)建結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的工具，而在這些技術(shù)出現(xiàn)之后，我們就可以創(chuàng)建這種高速網(wǎng)絡(luò)。

但是每一個(gè)40GbE交換機(jī)端口的平均價(jià)格達(dá)到2,500美元，這使100GbE離合理的較低價(jià)格還有很遠(yuǎn)距離。

鏈路聚合是一個(gè)替代方案，這個(gè)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在很多地方，其中包括伊利諾伊大學(xué)的國家超級(jí)計(jì)算應(yīng)用中心(NCSA)。聚合的一個(gè)缺點(diǎn)是所有分組的物理端口都必須位于同一個(gè)交換機(jī)上，但是有一些方法可以解決這個(gè)問題。此外，還有另一個(gè)更嚴(yán)重的問題。

Longbottom說：“短期而言，結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以通過鏈路聚合形成任意帶寬量，從而不需要使用100GbE。對(duì)于那些還不準(zhǔn)備使用結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的公司，短期內(nèi)可能也還用不著100Gbps。”

他說：“但是，如果一定要使用Cat6以太網(wǎng)，那么我們肯定會(huì)在有限的空間里配置許多端口，而且如果需要用10個(gè)以太網(wǎng)來生成一個(gè)端口的容量，那么空間、布線和電源方面的成本的很高。”

企業(yè)現(xiàn)在開始大量購買10Gbps端口，所以在不久將來高速端口的價(jià)格仍然會(huì)居高不下。此外，數(shù)據(jù)包檢測和管理工具等周邊設(shè)備和技術(shù)的費(fèi)用也會(huì)保持較高水平，而且還需要支持100GbE。

所以，在中期而言，40GbE是***成本效益的路由方案。此外，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)經(jīng)理估計(jì)企業(yè)會(huì)將大量的流量外包給各種云提供商，因此他們不需要考慮和購買昂貴的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)產(chǎn)品。

在這個(gè)階段， 100GbE技術(shù)的采購很可能會(huì)是一個(gè)非常龐大的財(cái)務(wù)計(jì)劃。