10GbE成為服務器卡的標準接口 恢復機制亟需完善
2014-04-11 20:27:00 本站原創隨著云計算的出現，越來越多的應用轉移到網絡上進行，不再由臺式電腦處理。企業級的大量應用以及個人業務逐漸遷移到網絡上，人們對帶寬的要求正在迅速提高，這對以太網造成了不小的影響。
云計算是一種新的運算模式，它需要建設大規模的數據中心來服務程序應用和存儲需求。以太網提供了最經濟有效的網絡互連，將提供云計算的大型系統整合在一起。這個龐大的系統在服務器連接方面要求10Gbps的傳輸速率，甚至40Gbps和100Gbps的傳輸速率來滿足大型網絡的協作需要。
10GbE成為服務器卡的標準接口
以太網部署于眾多云虛擬主機互聯的環境中，這樣的系統需要虛擬化網絡和虛擬專網（VPN）的支持。很多網絡服務供應商現在必須根據云計算數據中心的要求來定制網絡的新屬性。所以在很大程度上，云數據中心已經成為互聯網的延伸，它必須滿足應用于互聯網的眾多協議和運作可靠性需求。Broadcom（博通）公司企業網絡事業部副總裁兼首席技術官Nicholas Ilyadis認為，以太網已經具備了網絡服務的新屬性，且能很好的迎合云數據中心的運行要求。
高帶寬已經成為以太網發展的一個重要方向。從最初的百兆到千兆再到萬兆，以太網不斷增加帶寬以滿足著人們快速增長的需求。比如，需要額外的原始帶寬來應對終端用戶訪問數據中心帶來的流量增長。Xelerated公司產品市場總監Per Lembre指出，現在10GbE（萬兆以太網）正在成為服務器卡的標準接口。不僅如此，數據中心的架頂式（top-of-rack）和列末（End-of-row）交換機的設計也開始面向40GbE和100GbE。
不過，以太網的進化并不只是帶寬的增長。Per Lembre認為，云應用日益受到關注，也使得大型數據中心的設計方式趨于合理化。他指出，其好處是營運成本和功耗下降，而以太網是促成這些進展的關鍵技術因素。
Exar（艾科嘉）公司市場總監Rob Reiner同樣認為，隨著云計算的出現，更有效地利用網絡帶寬變得更加重要。他介紹，Exar公司的X3100系列10GbE適配器為虛擬工作負荷開發，是面向云環境的理想網絡技術。X3100系列支持根據虛擬網卡來動態配置帶寬和QoS，從而允許根據云環境下的虛擬應用需要來分配網絡吞吐量。
隨著以太網帶寬升向新的臺階，比如從100Mbit/s到1G，鋪設網絡和實現合適的性價比都需要時間。一旦實現這兩點，過渡速度就會加快。10GE技術目前已經成熟，占有率很高。而向40GE和100GE的過渡還處于早期階段，Per Lembre預計，大概在2014-2015年左右，這些技術就會得到大規模采用。
服務器虛擬化驅動10GbE出貨成倍增長
當前，10GbE（萬兆以太網）市場主要受服務器虛擬化所驅動。虛擬化下一代的數據中心在傳輸方面，不僅要求交換機能支持萬兆以太網和統一交換架構，還必須適應虛擬化、Web2.0應用和云計算等技術對網絡架構的改變.
顯而易見，服務器虛擬化提高了數據中心對網絡的需求，使得1GbE基礎設施不堪重負。Rob Reiner指出，由于服務器變得越來越強大，虛擬機（VM）密度隨服務器的換代而不斷增加，1GbE難以滿足網絡要求。此外，服務器主板上的插槽數量不斷減少，有些1U服務器只支持一個單一的I/O插槽，因此不可能通過增加多個1GbE卡來滿足帶寬需求，只能升級到10GbE。另外，10GbE更加經濟，以大約3-4倍的成本提供10倍的帶寬。
服務器虛擬化是推動10GbE發展的一個主要因素，它使得系統I/O能夠最有效地滿足虛擬化環境的帶寬需求。服務器每前進一代，計算能力大概提高一倍，每個物理服務器的虛擬機（VM）的數量繼續增長。隨著計算能力的提高，網絡帶寬也需要隨之增加，因此向10GbE前進是自然結果。
Rob Reiner認為，I/O虛擬化面臨的挑戰是能否有效地在各VM之間分割I/O帶寬，并維持分割好的寬帶。如果在高I/O流量環境下也能做到這點，就能保證維護客戶服務水平協議（SLA）。
10GE已在網絡產業得到廣泛采用，正在成為光纖接入節點和OLT的上行鏈路連接標準。它也被用于企業級交換網絡和數據中心，以及服務提供商基礎設施的聚集和邊緣部分。目前，主要有四個領域在積極地部署10G以太網，它們分別是數據中心、企業核心網、城域網和網絡服務供應商核心網。由于網絡服務供應商的不斷發展和數據中心建成，10G以太網芯片市場增長得很快。
Nicholas Ilyadis透露，博通（Broadcom）正在對這一領域進行戰略投資。他更大膽預計，整個2010年度全球市場部署于企業核心網和數據中心的10GbE端口數將超過300萬。網絡服務提供商，核心網，包括城域網都將部署超過100萬個端口。
另有分析師預計，今年將一共出貨500萬個10GbE端口，其中約有三分之一采取網卡形式，其余的采取交換機的形式。預計未來幾年10GbE端口數量將急劇增長，端口出貨量每年大約增長一倍，這種勢頭將持續到2013年。
10GbE的恢復機制亟需完善
20年來，以太網一直是事實上的LAN標準，而且在企業數據中心繼續向新的方向發展。在企業數據中心，以太網的性能正不斷改善：一方面通過數據中心橋接提供更高的可靠性和QoS，另一方面利用FCoE來實現網絡與存儲的融合。虛擬化和云計算是數據中心的主要趨勢，而且是促使10GbE得到采納的主要因素。
目前，光纖通道和無線寬帶技術在運行速度上可以與以太網媲美，但在成本和靈活性方面卻處于劣勢。諸如FCoE和iWARP等協議均在以太網的頂層開發，可以提供與光纖通道和無線寬帶技術同樣的功能，且更經濟和靈活。以太網正往聚集多個數據中心的方面發展。
不過，仍然存在不少問題困擾萬兆以太網技術進一步推廣和應用。Rob Reiner認為，虛擬化工作負荷需要在不損失非虛擬化環境能力的情況下才能運行，因此需要更好的I/O虛擬化能力來推動10GbE的發展。此外，在企業中，10GbE一直缺乏能夠完全支持虛擬化環境I/O要求的適配器。
也有人持不同意見，Nicholas Ilyadis表示，以太網作為一種在全球部署的網絡技術，它是成熟的。隨著技術的不斷進步和發展，以太網將有更快的運行速率和更多新的功能。“我們看不出有任何力量可以阻礙10G以太網的發展，它是被廣泛接受的技術”，他說。
Per Lembre表示，作為一項成熟的技術，10GbE已被廣泛應用于一系列以太網芯片之中，從服務器中的10G以太網控制器和適配器，到ASIC交換機和更先進的可編程網絡處理器及可編程以太網交換機。現代可編程以太網設備，如Xelerated AX系列可編程以太網交換芯片，則能夠提供10-12個10GE MAC控制器。他介紹，在高達20Gbps的超速版本中也有這些設備，使得該技術可以用于背板配置之中。
目前，10G以太網技術廣泛應用于網絡產業的各個領域，根據產品類別的不同，競爭情況也會有所不同。在固定功能ASIC交換領域，有Centec、博通（Broadcom）、Fulcrum和Marvell等公司，它們具有面向10GE的多種產品。而Xelerated則提供可編程芯片，用于GPON/EPON OLT和PTN設備等服務提供商光纖接入基礎設施。
以太網作為支持數據中心的所有網絡需求的標準正在發展，面向連接、存儲與分布式計算。光纖通道（FCoE）和iSCSI協議正在整合到以太網之中，以實現高性能存儲，而40GbE和100GbE預計也將用于集群計算環境。Per Lembre認為，在集群計算環境下，專用Inifiband網絡一直是滿足帶寬和等待時間要求的唯一選擇。不過在未來幾年內，這種情況將發生變化。
“當初開發以太網的時候，是把它作為一種無連接協議，對于等待時間沒有硬性要求。”Per Lembre指出，該技術的恢復機制很弱。在數據中心，隨著應用響應或交易的分布式計算增加，必須采用低等待交換，并開發更快的恢復機制，以應對故障情況的發生。
