提高大型資料中心效率 25G/50G新乙太網路規格勢起

2014-12-16
25G/50G乙太網路規格可望成為資料中心互連設計新標準。未來,光纖網路升級至100G時,乙太網路下載鏈路的布線成本將成問題,透過25G/50G規格,可擴大SerDes通道效能,進而讓機櫃互連的成本大幅精簡。
雲端運算與橫向擴充資料中心的興起帶動了近期乙太網路速度的發展。在更高網路效能的需求刺激下,10G埠的伺服器與40G的枝葉--主幹式資料中心架構都呈現巨幅成長。2014年40G的部署預計將超過250萬埠。

隨著巨量資料不斷增加、虛擬機器數量持續成長,加上雲端工作負載日益繁重,大型雲端業者的網路主幹層轉換到100G架構已指日可待。

當主幹光纖網路升級到100G,而且中央處理器(CPU)/儲存端點需要10Gbit/s以上的網路連線時,伺服器與儲存設備端的乙太網路下載鏈路會遭遇什麼情況呢?這些鏈路通常位於超大型資料中心(MSDC)中最多電纜線的位置,因此也是布線成本最高的地方。

IEEE 802.3標準已將40G定義為接續10G的新一代高速連結技術。此技術是透過四個10Gbit/s實體通道與連線設備通訊,因此伺服器網路介面控制器(NIC)的實體通道數與機櫃頂(Top-Of-Rack, TOR)交換器連接的銅纜線數量,以及交換器使用的串列器/解串列器(SerDes)通道數也增加了四倍。

雖然40G的效能比10G高四倍,但實體連線元件的數量也多了四倍。對於每個端點工作負載僅超出10Gbit/s一點點的資料中心業者而言,40Gbit/s的互連成本似乎大大削減了它的優勢。

隨著晶片技術進步到可支援100G的連線,機櫃內的乙太網路連線需要比40G更好的解決方案,那就是25G。100G和40G一樣(CAUI-4、100GBASE-CR4、100GBASE-SR4),都使用四個實體通道與連線設備通訊,不過現在每個通道的速率更高,可以達到25Gbit/s,因此依照單通道容量擴充的原則,伺服器/儲存端點與機櫃頂交換器之間可以使用多個25G連接埠。

Arista Networks、博通(Broadcom)、Google、微軟(Microsoft)與Mellanox Technologies已組成聯盟,共同發展新25G標準,希望能提升大型資料中心的乙太網路效能與電纜設備效率。

提升SerDes通道效能 25G/50G創造MSDN利潤

25G乙太網路聯盟提出25Gbit/s與50Gbit/s的新乙太網路規格,目的是讓業者能以最具成本效益的擴充方式,將伺服器與儲存設備頻寬推展至10Gbit/s 以上,同時讓資料中心網路的其他上行鏈路保持在最佳的100G。

該聯盟已開放其25G與50G規格給資料中心生態圈內的所有廠商與消費者,讓他們在免付權利金的情況下,使用此規格開發與部署相容、可協作的解決方案。

除了重新定義乙太網路技術,這些深具影響力的雲端技術廠商還希望利用現有的乙太網路標準,讓機櫃之間的互連達到最佳的性價比,為資料中心內的網路速度與流量建構更佳的藍圖。

透過25G乙太網路聯盟的25G與50G連線規格,每個SerDes通道與Twinax銅纜線的效能都比現有10G或40G連線高2.5倍,因此機櫃互連的頻寬單位成本可以節省50%,大幅提升MSDN業者的利潤。

此外,網路規模(又稱為基數)提高,機櫃內可容納的伺服器數量也高於40G的伺服器與機櫃頂交換器連線架構。

25G/50G規格具顯著成本優勢

25G連線是透過一個交換器/網路介面控制器SerDes通道提供比10Gbit/s連線高2.5倍的頻寬,但SFP+直接附加銅纜線(DAC)中用到的Twinax銅纜數量維持不變(兩對)。

50G連線則是使用兩個25Gbit/s的交換器/網路介面控制器SerDes通道,來提供比40G連線高25%的頻寬,而且只用到四對Twinax銅纜線,是目前QSFP+DAC配線方式的一半。 此規格能讓交換器與網路介面控制器晶片以更高速度運作。雖然每通道在25Gbit/s時的耗電量略高,但在正常流量時,此規格具有明顯的成本與節能優勢。

在機櫃端點,使用25Gbit/s晶片的新一代網路介面控制器提供一或兩個25G/50G的連接埠,讓伺服器/儲存設備節點與機櫃頂交換器進行連線。機櫃頂前面板上可使用小型的SFP28接頭與3公尺的DAC電纜線,支援25G的下行,並使用QSFP28連接埠支援上行鏈路。交換器前面板也可以配置為QSFP28 4×25G。

如此一來使用者就能自由分配伺服器下行鏈路與100G的上行鏈路,並使用DAC擴充連接線為端點提供彈性的25G(1通道)或50G(2通道)連接埠。此布線方式與使用高密度SFP+和QSFP+模組的交換器一樣。由於25G與50G都能使用平價的兩對或四對Twinax銅纜線進行機櫃級的互連,因此業者可以達到最佳經濟效益。

MSDC業者通常占據大量的網際網路流量,因此必須根據謹慎規畫的技術藍圖建置網路,以獲得最佳化的效能與資本轉換率。25G乙太網路聯盟相信資料中心存取層將不再是10/40/100G的互連,因此該聯盟正致力推動25G與50G埠的部署,以配合100G雲端架構的建置,預計乙太網路性價比將會出現新的轉折點。

(本文作者為博通網路交換器產品行銷總監)

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