詳解將企業(yè)網(wǎng)絡(luò)升級為40G 100G以太網(wǎng)

         要把企業(yè)網(wǎng)絡(luò)從10G以太網(wǎng)升級為40G和100G以太網(wǎng)，可不像更換交換機(jī)和線速卡那么簡單。

         有幾件事必須加以考慮，例如為更高的速度需要同步交換機(jī)時鐘，尤其是在有多廠商設(shè)備的情況下;確保時延仍保持在可承受水平;保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是針對40/100G優(yōu)化的;確保現(xiàn)有的布線基礎(chǔ)設(shè)施能夠適應(yīng)帶寬4倍到10倍的增加。

         用戶必須意識到，在從10G向40/100G以太網(wǎng)遷移時，需要確保系統(tǒng)間的精確時鐘同步——尤其在不同廠商的設(shè)備之間需要精確同步。如果在40/100G網(wǎng)絡(luò)中的各個系統(tǒng)沒有精確時鐘同步，就會增加時延，甚至丟包。

         行業(yè)專家稱，時延問題要比大多數(shù)人預(yù)想的更為嚴(yán)重。在10G以太網(wǎng)中，尤其在高密度情況下，各端口間哪怕是最小的時鐘差異都可能導(dǎo)致高時延和丟包。而在40G網(wǎng)絡(luò)中，時鐘差異的數(shù)量級更顯重要。

         這就是對今日數(shù)據(jù)中心的一個至關(guān)重要的要求，因為大量的業(yè)務(wù)創(chuàng)新都要求更低的時延。

         “如果采用RDMA(遠(yuǎn)程直接內(nèi)存存取)，那么最大的挑戰(zhàn)將是不同的時延配置，”Emulex營銷與企業(yè)發(fā)展資深副總裁Shaun Walsh說。RDMA是一種低時延、高吞吐的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，應(yīng)用程序的內(nèi)存可在各網(wǎng)卡之間直接交換，而無須拷貝到操作系統(tǒng)緩沖區(qū)中。

         Emulex去年收購了網(wǎng)絡(luò)性能管理工具開發(fā)商Endace。由于越來越多的數(shù)據(jù)中心和服務(wù)提供商開始從10G向40G升級，所以對Endace產(chǎn)品以及具備40G功能的Emulex XE201 I/O控制器的需求均出現(xiàn)了大幅提升。

         Walsh預(yù)計，40G以太網(wǎng)在未來四五年內(nèi)就會形成一個7億美元的市場，達(dá)到這個數(shù)字所花費的時間大約是10G以太網(wǎng)的一半左右。推動這一市場發(fā)展的主要是下一代刀片服務(wù)器中板接口及架構(gòu)、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、移動視頻及移動數(shù)據(jù)、BYOD和高頻交易等，Walsh稱。

         另一個挑戰(zhàn)是為40/100G準(zhǔn)備布線基礎(chǔ)設(shè)施。光纖的適當(dāng)?shù)燃壓烷L度是確保網(wǎng)絡(luò)平滑、無縫運營的關(guān)鍵。

         對用戶來說，這是一個很重要的考慮因素，因為網(wǎng)絡(luò)升級可能意味著其物理場所的全部或部分需要重新布線。因此網(wǎng)絡(luò)升級有可能意味著一個昂貴的、有破壞性的舉措。

         在物理層，40G以太網(wǎng)基本上就是4x10G的“管道”。但100G以太網(wǎng)則是4x25G管道，后者對于10G和40G基礎(chǔ)設(shè)施來說是具有破壞性的。

         “100G將會是一個更大的挑戰(zhàn)，因為如今我們必須處理一個全新的物理基礎(chǔ)設(shè)施層，”Walsh說。“光纜、布線，所有的一切都得是全新一代的。”

         以快4倍到10倍的速度傳輸數(shù)據(jù)，無差錯本身也將成為一大挑戰(zhàn)。而確保更高等級的系統(tǒng)(路由器和交換機(jī))以這樣的速率交付服務(wù)，提供不間斷的服務(wù)質(zhì)量，是一個同樣巨大的挑戰(zhàn)。

         每個設(shè)備完成這些所花費的時間都只有10G網(wǎng)絡(luò)時的四分之一或十分之一。對路由器來說，這就意味著一方面可執(zhí)行所有的包檢測、排序、查找、過濾、監(jiān)控、優(yōu)先級、表更新和注冊等操作，同時又能在不丟包、不重發(fā)、不增加時延或抖動的前提下滿足SLA的要求。

         “路由器不只是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，”Ixia自資深產(chǎn)品管理經(jīng)理Scott Register說。“還具有運營商級的NAT、應(yīng)用ID、安全流程和諸如此類的功能。”

         有了運營商級的NAT，隨著流量負(fù)載的增加，問題會更加嚴(yán)重，Register說。除了吞吐量，日益增加的會話容量和更多的并發(fā)連接都會隨著帶寬從10G攀升到40/100G而成為問題。

         “我們無法獲得更多的TCP或者UDP端口，因為流量更大了，”Register說。“有些問題在低速時顯現(xiàn)不出來，但在高速時就成了問題。所以當(dāng)速度提升時，我們會看到大量的測試在進(jìn)行。”

         這些測試就是部署前的測試。部署后測試要面對的是它自己的一組問題，尤其是在有非常嚴(yán)格的審計與合規(guī)要求的企業(yè)里。

         “對合規(guī)、記錄e-mail……等安全要求越來越多，這些問題在1G時相當(dāng)輕松，但是在10G、40G或100G時就真的是越來越困難了，”Register說。“所以如果你想做到這些，就必須有能力實現(xiàn)智能的負(fù)載均衡，過濾掉所有不必要的數(shù)據(jù)，這樣你的工具才有可能與高速帶寬相匹配。”

         Register稱，現(xiàn)有的各種過濾和分析工具只能在10G以下速率運行，這更加劇了問題的難度。選擇一條40G鏈路，可能就需要有30個左右的工具，每個工具負(fù)責(zé)監(jiān)測這一40G流量的一小部分。

         Ixia推出了一臺交換機(jī)可以放置在生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和分析工具之間，就是干這個的。

         “可以把我們的交換機(jī)放在生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和各種工具之間，來進(jìn)行過濾等工作，例如只查看webserver的流量，只查看很小一部分流量子集，”Register說。“我可以抓取進(jìn)來的流量，將其在32個分析工具之間進(jìn)行均衡，可以讓流量在一堆聯(lián)網(wǎng)的工具間循環(huán)，如此來保護(hù)企業(yè)在現(xiàn)有工具上的投資。沒有多少工具可以在40G上運行，更沒有工具能在100G上運行。所以我們遇到的一個巨大挑戰(zhàn)就是，如何在企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施升級時保持流量的可視性。”

         然后是40G網(wǎng)絡(luò)中多廠商設(shè)備之間的互操作性挑戰(zhàn)。Walsh說，除了各系統(tǒng)間的時鐘同步以外，還需要增加一些功能或應(yīng)用能夠測試互操作的穩(wěn)定性。

         “基本的以太網(wǎng)連接不會出什么問題，但我們將會在RDMA中遇到不少挑戰(zhàn)，因為此時的時延要比采用RoCE(RDMA over Converged Ethernet)時更低才行。為了滿足特殊的需求就需要加載特殊版本的SDN應(yīng)用，那么當(dāng)SDN交換機(jī)接入通用的以太網(wǎng)時，互操作性還能有保證嗎?”