100Gbps以太网 我们需要么？

ZDNET网络频道 01月07日 综合消息：我们是否需要100Gbps以太网?这个问题实际上归结为我们是否愿意买单，因为无论如何数据中心的流量都已经增长了。

这个标准在2010年批准为IEEE 802.3ba。Xerox PARC的Bob Metcalfe和Dave Boggs在1973年发明了这个协议，当时的水平是2.94Mbps。

40年一闪而过，现在1Gbps以太网(1GbE)已经在LAN中普遍应用，支持以太网端口的芯片效率很高且几乎是免费的，而1GbE也已经足够满足大多数用户的需求。

改变流量模式

然而，在数据中心领域则是另一番景象。根据思科的数据，全球数据中心IP流量将会在未来5年翻两番，每年的复合增长率将达到31%。

这其中有很多原因，但是数据中心流量的容量及类型的大幅增长将是其中最重要的部分。随着数据越来越丰富、规模越来越大——由于移动设备、集中企业桌面或云计算等不断增长，数据中心后台也感受到越来越大的压力。

虚拟化也深远地改变了数据中心的数据模式。传统上，流量包括从数据中心内部服务器向外部来源发送的流量，以及服务器的响应流量。这个模型导致产生了三层网络，访问、聚集和核心交换层就成为数据中心的默认拓扑，其中访问层的流量密度最小，越靠近核心层流量密度越大。

现在这个模式完全改变了。思科的全球云索引报告显示，现在76%的流量位于数据中心内部。大多数流量现在与设施内不同服务器所分配的职能相关，如应用、存储和数据库。然后，它们又生成备份和复制的流量，以及跨越多个数据中心的读/写流量。

VMware vMotion等技术会在数据中心移动虚拟机。存储虚拟化是让多个陈列变成一个管理实体的技术，它也会增加通过数据中心的自动化数据容量。然后，并行处理也会将任务划分为块并分散到各处。

现代网页不仅仅是进出服务器的请求和响应，数据中心内一个网页可能会从多个位置访问数据，因此要复杂得多。

此外，根据Emulex高级销售副总裁Shaun Walsh的观点，高速金融交换、分析、信用卡交易排序等应用都会制造大量的小通信，它们发生在机架内，而且需要使用高速连接。

重塑数据中心网络

数据中心网络也开始调整和适应这些流量模式的变化。数据中心设计不再使用一种在服务器与网络边缘之间传输流量的架构——即所谓南北流量，它们正在向结构演变，即让所有节点实现互连，实现东西向高速连接带宽。

根据分析公司Quocirca创始人Clive Longbottom的观点，这些数据中心网络结构正在驱动超大规模传统网络带宽需求。

他说：“处理东西流量的需求意味着100GbE成为处理数据中心延迟的最佳方法，因为它有保证所有方面都高效运行的正确工具。”

使用的以太网速度

Longbottom补充说：“它会慢慢地替换核心网络的10GbE，而10GbE则会替换1GbE(标准级联技术)。”

所以，新的流量模式和网络结构正在驱动带宽需求——但是，网络技术是否已经做好迎接这些挑战的准备?在服务器方面，答案是否定的。

服务器仍然未准备好

2012年IEEE标准实体发布的行业连接以太网带宽评估报告显示，有大量的数据中心将从1GbE以太网迁移到10Gbps。它的研究表 明，2011年10Gbps服务器端口占总端口数的17%，但是预计在2014年增加到59%，因为将来有更多配备PCIe 3.0总线的服务器上线。

换言之，10GbE现在已经上线——现在有许多的服务器已经标配了4个10GbE端口。

然而，由于每一个虚拟宿主服务器至少需要用两个以太网端口作为冗余，所以为了在两个端口上交付100GbE的最大带宽，必须使用具有更高带宽的下一代服务器总线配置。

IEEE报告指出：“下一代PCIe将在x8配置中支持100Gbps，但是在撰写评估报告时，PCIe的未来仍不明朗。据说PCIe 4.0将在2015年开始支持双100Gbps以太网服务器端口。”

PCIe的管理实体PCI-SIG支持这个评估结果。他说：“最终的PCIe 4.0标准及其形状因素更新预计将在2015年发布。”

现代高端服务器包含10GbE端口，但是IEEE预计一年左右会将它更换为40GbE，而100GbE则会在2015年左右出现。然而，Emulex的Walsh指出，即使PCIe 4.0也无法满足100GbE的需求。

他说：“英特尔表示，2017-18年之前不会出现替代PCIe 4.0的新产品，”而这个新产品将更好地应付更高带宽的网络技术。

但是，IEEE自己主要关注于带宽需求，而不太担心某一种技术是否能够满足这个需求。现在，服务器机架还能够使用聚合链路(10GbE或40GbE)实现每秒发送和接收上百GB的流量。

英特尔LAN访问部门产品销售工程师Brian Yoshinaka说：“这些连接交换机的链路可以实现接入层与聚合层、聚合层与核心层的连接，在中短距离范围中一般使用40GbE和100GbE链路。”

100GbE交换机已经就绪

思科、瞻博和Brocade等主流网络供应商已经开始销售支持100GbE的交换机和路由器，其中大多数主要面向数据中心结构用户，如电信运营商和云提供商。大型企业现在有了创建结构网络的工具，而在这些技术出现之后，我们就可以创建这种高速网络。

但是每一个40GbE交换机端口的平均价格达到2,500美元，这使100GbE离合理的较低价格还有很远距离。

链路聚合是一个替代方案，这个技术已经应用在很多地方，其中包括伊利诺伊大学的国家超级计算应用中心(NCSA)。聚合的一个缺点是所有分组的物理端口都必须位于同一个交换机上，但是有一些方法可以解决这个问题。此外，还有另一个更严重的问题。

Longbottom说：“短期而言，结构网络可以通过链路聚合形成任意带宽量，从而不需要使用100GbE。对于那些还不准备使用结构网络的公司，短期内可能也还用不着100Gbps。”

他说：“但是，如果一定要使用Cat6以太网，那么我们肯定会在有限的空间里配置许多端口，而且如果需要用10个以太网来生成一个端口的容量，那么空间、布线和电源方面的成本的很高。”

企业现在开始大量购买10Gbps端口，所以在不久将来高速端口的价格仍然会居高不下。此外，数据包检测和管理工具等周边设备和技术的费用也会保持较高水平，而且还需要支持100GbE。

所以，在中期而言，40GbE是最具成本效益的路由方案。此外，数据中心网络经理估计企业会将大量的流量外包给各种云提供商，因此他们不需要考虑和购买昂贵的网络升级产品。

在这个阶段， 100GbE技术的采购很可能会是一个非常庞大的财务计划。