企业采购万兆交换机产品意味着数据中心将减少端口密度,降低网络布线的复杂程度,升级到万兆可为企业的布线节省整体成本。升级到万兆,意味着企业将能够整合原有的FC SAN到FCOE,去掉原来的FC网络,使得网络架构更加扁平化。
在大数据、云计算等趋势的推动下,数据的大小和类型都呈现爆炸式的增长,视频、语音、Web、电子邮件和数据库等,尤其是服务器虚拟化正在吞噬企业的带宽,有效负载、急剧增长的带宽和低延迟成为目前企业IT工作清单中的高优先级项目。同时技术上的重要进展,以及价格、性能的大幅改进,使得万兆以太网不仅被部署到数据中心,还开始被应用于园区网络。随着带宽需求的增长,以及企业应用总数的增加,万兆以太网的部署范围正在加速扩大。
万兆以太网走向成熟
千兆已无法满足当下大中型企业不断增长的业务数据传输需求,服务器虚拟化和融合成为了目前数据中心发展的主要趋势。万兆以太网能克服千兆的容量限制,同时可支持未来数据中心的带宽增长并简化布线成本。
万兆以太网受服务器虚拟化所驱动。首先,传统的20:80原则正在由于虚拟机的动态迁移发生变化,基于第二层的服务器与服务器之间的数据交互在不断壮大,服务器虚拟化提高了数据中心对网络的需求,使得千兆基础设施不堪重负,虚拟机密度随服务器的换代而不断增加;其次,服务器主板上的插槽数量在不断减少,有些1U服务器只支持一个单一的I/O插槽,因此不可能通过增加多个千兆网卡来满足带宽需求,只能升级到万兆。
此外,服务器所处理的数据要远大于千兆数据中心交换机的安装。在通常情况下,使用千兆交换架构要求一台物理服务器在物理LAN上能提供不少于8个千兆端口,显而易见的是这些端口需要增加网络适配器,而这都将会增加服务器的能耗、热量和空间槽位。采用万兆数据中心交换机设计,服务器的连接端口数将从原来的8个千兆端口减少到2个万兆端口。这将明显的降低数据中心LAN的线缆复杂性。
使用万兆产品,企业就可以通过简化服务器网卡和相关网络设备以达到提升带宽,降低延迟和提升可靠性的目的,以替代多千兆网卡汇聚。选择万兆产品,可使数据中心里每机架功耗降低、网络线缆和交换机的接口减少,企业花费在数据中心基础设施上的成本降低,并使每台服务器的联网带宽提升。
所以为了进一步巩固基础架构,企业正在试图从千兆升级到万兆,并从FC SAN迁移到FCoE以消除HBA卡和光线通道线缆。但现在使用FC SAN的大多数企业并不打算选择以万兆FCoE交换架构整合FC SAN,而是等待40G成为更加经济实惠的选择。
以太网标准已经发展到100G,而不同标准从概念化到商用的时间也在逐渐缩短。如图所示,万兆/40GE的商用速度明显快于快速以太网和千兆以太网,这表明了企业信息化的追求的速度在不断加快,人们希望更快的使用最新的技术。
根据Dell’Oro在2013年初发布的调查报告显示,预测到2016年,L2-3以太网交换机市场将达到250亿美元,主要推动因素是向大型数据中心的部署提供优化后的以太网交换机。预测到2015年,万兆以太网将超越千兆,成为主要收入来源。同时也预测到2016年,40GB和100G以太网将实现强劲增长,两者的销售额将达30亿美元。
综上可以看出,万兆进入企业园区和数据中心的条件已经具备,此时企业更关心的是引入万兆后,是否能够给园区网和数据中心业务体验带来质的提升?
万兆的优势和应用实现
提到万兆的优势,我们首先会想到性能上的提升,而这只是最基本的。万兆与千兆相比拥有绝对的优势,它不仅继承了以太网、快速以太网和千兆以太网技术的MAC协议、以太网帧格式和帧尺寸,并对使用便捷性、互操作性和简易性上都有极大的改进,用户不必担心既有的程序和服务会受到影响,因为升级的风险很低,同时能够为未来升级到40G、100G做好准备。
第一,万兆以太网是一种只采用全双工与光纤的技术,数据中心依赖铜缆和光纤混合布线,可提供足够的灵活性;第二,万兆能够提供更远的传输距离,通过下文的线缆介绍,你可更详细了解;第三,万兆属于两层架构,可简化网络拓扑结构,提升网络性能,并带来更高的可扩展性;第四,万兆可大大提升QoS,更好满足安全、链路保护、简化网络配置复杂度等方面的需求;第五,随着网络应用的深入,万兆能够顺应潮流,可为云计算、电子商务、游戏娱乐、网络视频、分布式计算、CDN分发等应用进行良好的支持;最后,这种扁平化的网络架构,可大大降低布线成本。
目前万兆网技术主要应用在金融、政府、教育、能源、网络服务、高端制造、医疗健康等行业,可用在高频发金融交易,航空航天计算,网络搜索和视频,分子模拟和医学影像等领域。而在人们的工作、生活、学习中也有越来越多的宽带消耗型应用被开发出来,为此数据中心和企业网希望尽快地提升自身网络效能,万兆明显的应用特征属性也将在未来发挥愈发重要的作用。
桌面应用。覆盖整个企业的万兆以太网部署可以支持不断增多的桌面应用,因为这些应用大大提升了企业对于带宽的需求。首先总桌面数据负载量增长和新应用对带宽提出了更高要求,比如企业中频繁的PC备份会个网络带来负担,尤其是大尺寸文件所带来的压力,另外企业正在从传统的客户端/服务器应用转向基于Web的应用,浏览器更多的与服务器进行通信,导致更高的带宽使用量;其次,企业部署高带宽的视频应用,以提高工作效率和降低成本,比如培训、视频监控和协作等,如果企业对视频质量更看重,则会占用更大的带宽;还有在特定行业的应用,比如医疗、教育、媒体与广告、金融、制造等行业。
在这里,不妨看下目前行业主流万兆应用场景。在高校的多媒体网络教学、数字图书馆应用;在城域网的流媒体视频和多媒体互动游戏;在医疗行业的数字成像应用和远程医疗应用;在制造业的大型设计文件的协作和分享;在金融行业,对高频发和实时信息的需求。这些应用示例和其他一些桌面应用的不断发展,都推动了在企业网络中使用万兆以太网的强烈需求。
存储网络。在客户服务、消息传递、电子商务、在线多媒体和目录内容等应用的推动下,企业对于存储容量的需求一直在不断的增长。这样的“信息爆炸”要求CIO找出经济有效地访问、管理和保护这些数据的方法。利用万兆以太网,CIO们现在可以将他们的网络存储环境提升到新的水平。
集群计算和网格计算。集群和网格计算旨在满足那些需要进行大量CPU计算、任务处理和I/O传输的应用的要求,这些应用需要多台服务器才能有效地完成工作负载。集群为将计算需求扩展到多台服务器提供了一种经济高效的方法,可以让多个计算节点作为一个庞大的、虚拟的计算节点协同工作。集群应用可能对计算节点之间的互联性能极为敏感,因而对于连接这些节点的网络基础设施提出了很高的要求。因此,通过借助万兆以太网的低延时特性最大限度地提高网络性能,集群应用可以获得有力的支持。虽然集群计算部署主要供科研机构使用,但是越来越多的商业机构也开始采用这项技术。
满足这些应用需求,并从千兆升级到万兆最好是考虑整体交换架构的线缆、网卡和交换机。如下我们将从这三个角度逐一阐述。
万兆的接口、线缆和传输范围
2002年万兆以太网(10GbE)标准颁布,万兆要完全依赖于光纤标准;2004年万兆双绞线布线方案面世;2006年万兆UTP(铜缆)布线标准确定。不像早期的以太网标准工作在半双工或全双工,万兆仅工作在全双工状态,没有固有距离的限制,万兆以太网与千兆以太网类似,CSMA/CD机制即带碰撞检测的载波监听多重访问的机制不再重要,但保留了以太网帧结构,兼容802.3标准中定义的最小和最大以太网帧长度。