以太网发展:性能是基础 功能及开放是进阶

简介:

当互联网发展到了互联网+,传统数据中心发展到了云,企业数据不论从规模还是数据结构的复杂度上都是以往所不能比的。面向未来的业务和应用,企业需要能够对数据进行实时分析和处理,从而第一时间从数据中挖掘到数据价值,所以数据中心就需要有更高的性能,更快的速度,更大的容量,这对我们现有的云基础设施提出了挑战。

事实上硬件技术的高速发展已经做到了这点,处理器性能根据摩尔定律呈现出周期性的提升,闪存替换了大量低性能的磁盘从而消除了存储的性能瓶颈。而各种网络技术和解决方案更是呈现出飞速发展的趋势,这点可以从三个方面来讲。

首先是网络速度的周期性提升。以以太网为例,当下万兆以太网已经非常普及,并且朝着25G、40G以及100G方向演进,由于生态非常完善,以太网也被众厂商看好。与处理器性能的提升一样,网速周期性的提升是数据中心基础架构演进的一个基础,网络设备在功能上的丰富也都是建立在网络速度提升这个基础之上的。

说到网络速度的提升需要进一步提到数据中心的流量,造成数据中心流量增长的因素很多,其中移动终端及社交网络的发展造成了数据中心南北流量的提升。而IDC中国企业级研究部研究经理胡向东先生提到大数据带来了大量的东西向流量,在大型的数据中心内部,我们可以看到实际已经逐渐不能够满足需求。他认为40G是更适合于交换机之间互联,对于服务器来讲,25G由于部署的方便性,成本更低,拥有一个更好的性价比,所以25G取得了在10G和40G之间比较好的平衡,所以它会是未来发展的一个方向。

其次是硬件技术的提升使得网络设备的功能愈加丰富。随着硬件技术的不断发展,网络设备的功能也愈加强大。就最常见的网卡来讲,当下以太网卡早已不是单纯的数据接收和转发的角色,对于虚拟化和RDMA的支持是以太网卡技术的关键突破。

Mellanox最新发布的ConnectX-4 Lx就是当下以太网卡的一个典型代表,在其产品亮点中,对SR-IOV 的支持非常关键。SR-IOV 是基于硬件的一种虚拟化解决方案,由于SR-IOV 标准允许在虚拟机之间高效共享 PCIe设备,并且它是在硬件中实现的,这意味着ConnectX-4 Lx的虚拟化功能在性能和成本(SR-IOV在节能、简化配线及减少交换机端口上有非常大的优势)上都非常具有优势。在对SR-IOV的支持上,ConnectX-4 Lx支持最大512个虚拟功能,同时最多每个主机16个物理功能(这里指一个物理端口上虚拟出的物理功能)。

另一方面,对于RoCE(基于融合以太网的RDMA)的支持是另一个亮点,RDMA当下被公认为降低网络对CPU资源消耗,同时提高系统网络数据交换速度的重要技术。Mellanox可以说是RDMA技术理解最为深刻的网络厂商。不仅是在ConnectX-4 Lx中体现了对于RDMA的支持,在Mellanox众多数据中心解决方案中都体现了RDMA的优势,比如之前FMS2015上,Mellanox就演示了一个NBDx解决方案,这一解决方案将RDMA与NVMe以及传统的网络协议结合在一起打造高速、高效的新一代存储网络。

不论是基于硬件的虚拟化技术SR-IOV还是能够有效降低CPU压力的RDMA技术都意味着当前以太网卡承担了更多系统的功能,变得更加智能。与之前第一点谈到的网络速度的提升相比,这些功能上的丰富和升级是未来网卡技术的一个重要发展方向,也是硬件技术高度发展的必然结果。

最后是基于硬件的网络产品向更注重软件作用的SDN方向转变。硬件技术的高速发展一定程度上造成了硬件性能过剩,同时基于硬件的解决方案在功能的丰富程度及灵活度上都表现较差,所以软件的重要性得到了高度重视。这也是SDN当今能够大行其道的一个重要基础。当今SDN的讨论是一个生态级别的话题,因为SDN的关键优势在于开放,而只有整个生态链上的合作伙伴都对SDN报以支持,这种开放才有价值。

而Mellanox新一代的Spectrum交换机就是定位在开放以太网交换系统上。Spectrum所做的首先是在功能及性能上做到最好,Spectrum最高可做到6.4Tb/s的传输带宽,每秒47.7亿数据包吞吐量,高密度方面1U机架内可以实现32个40/56/100GbE端口,同时100GbE版本两端口之间的延迟仅为300ns。而从架构上,Spectrum是开放的,允合作伙伴可以再Spectrum的基础上做系统级的开发。

Mellanox公司市场副总裁 Gilad Shainer 先生就开放网络架构谈了自己的看法,他认为这个世界正在朝开放以太网发展,因为它可以支持我们的灵活性、创新性,同时还有非常好的竞争优势,Mellanox是创建开放以太网的早期生态系统的一个组成部分。而Mellanox在开发新的办法来给客户开放解决方案以及更高性能方面投入了大量的研发,因为这个需求还在不断增长。

以太网的发展趋势非常明显,首先就是性能的提升,其次是网络设备对于虚拟化等功能的支持,并通过RDMA这样的技术释放处理器资源并提升系统性能,最后是围绕SDN等技术建立网络生态。从Mellanox发布的ConnectX-4 Lx以太网卡及Spectrum以太网交换机新品上都可以看到对以上三个发展趋势的支持。

从角色上来讲,网络设备也已经从数据包接收和转发的底层角色上升到对数据中心流量的监控和管理。这使得当前以太网解决方案在追求高速和高效的同时更加智能。Mellanox作为能够提供从板卡、线缆到交换机及更完整的端到端网络解决方案的厂商,其对于数据中心流量是尤其深刻的。这也奠定了ConnectX-4 Lx以太网卡及Spectrum以太网交换机能够得到云、Web 2.0、数据分析、人工智能等行业客户的青睐的基础,同时Mellanox也将在与服务器、存储、软件以及云服务商等合作伙伴共同构造数据中心生态过程中更有话语权。

本文转自d1net(转载)

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