构建万兆以太网络

网络
万兆以太网时代来临,大量相关产品涌现,万兆代替千兆以太网已经仅仅是个时间问题了。

许多数据中心仍然在使用千兆以太网(1 Gbps或者1 GigE)作为笔记本电脑、台式机、文件服务器和应用服务器间的常用局域网(LAN)通信方式。但许多应用服务器和文件服务器通过使用多个千兆以太网网卡(NIC)以获得更高的带宽。在这些服务器上看到四个、六个或者八个千兆以太网接口的情况并不少见。有些端口是用于管理功能的,其余的是专门用于网络传输的,包括对于文件或者块存储流量的传输。当然,随着虚拟化技术的普及,未来将需要更多的网络带宽。

事实上,解决之道已经潜伏在数据中心很多年了,这就是万兆以太网(10GigE)。就像它的名字所表现出来的一样,这种技术比千兆以太网快十倍,而且事实上早在2002年的时候,它就被作为标准提了出来。然而,其价格也在很长的一段时间里太昂贵了,以至于早些年只限制使用在数据中心的核心网络,而这儿是可以承受其性价比的合理性的。最初,万兆网主要用于交换机和交换机之间的干线网络连接。早期的万兆网实施也需要使用不同的光纤或者专用的铜缆和接头技术。多年以来,万兆网一直不能使用与千兆网和更低速以太网相同的常用线缆。

 

万兆以太网的广泛应用

然而,最近几年,万兆以太网不仅仅在网络交换机,而且在应用服务器上也得到了快速的增长。尽管还是有点儿昂贵,但万兆以太网技术的每端口价格已经降到了更多企业所能承受的范围。最近两三年出产的许多刀片服务器都在其刀箱上包含了两到三个万兆以太网接口,用以提升整个刀箱的总吞吐带宽。最近,随着基于铜缆的万兆以太网(10BASE-T)技术的出现,使得万兆以太网技术的线缆和连接器与现有千兆以太网的超五类和六类线缆更加相似了。

服务器,固态技术的普及

在 2012年初,另外一个事件的发生刺激了万兆以太网的采用。主流的服务器厂商推出了新的服务器,这是一种基于Intel最新处理器(Intel Xeon E5系列,原名为“Romley”),直接在主板或附近的子板上采用了万兆以太网连接的服务器。通过在单独服务器上提供万兆以太网接口的出厂选项,过渡到万兆以太网将会更加容易,同时会吸引大量的用户来采用该技术。

除了服务器虚拟化技术驱动了对于网络带宽的更大需求,固态存储或者固态硬盘(SSD)技术也提升了CPU和网络的应用。由于各种类型的SSD的广泛部署,存储性能(通常是IT基础架构中性能最低的部分)正在提升,这导致了其它技术的连锁反应。我们已经看到在Demartek实验室进行的SSD和万兆以太网结合的测试效果很好。

由于所有这些因素,一些业内人士对在未来三、四年万兆以太网网络市场的增长有着相当强的预期。在Demartek实验室,我们正在进行的越来越多的有关服务器、存储硬件和软件的测试,都要求或优先选择万兆以太网。

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万兆以太网端口

万兆以太网的优势之一,就是它可以用与千兆以太网相同的外形接口,获得十倍的带宽。这适用于交换机端口和主机适配器端口。例如,在一台主机服务器上,如果需要八个千兆以太网网卡接口,可以使用两个四口网卡、四个双口网卡或者八个单口网卡。这会占用两个、四个或者八个服务器I/O插槽,而且导致有八条线缆从服务器出来。有些情况可以这么做,但并不是所有服务器都有这么多的插槽,有些服务器I/O插槽需要用作其他目的,例如RAID控制器、光纤通道主机总线适配器(HBA卡)、PCI Express(PCIe)SSD等等。如果使用万兆以太网端口,用一块双口万兆以太网卡,一个端口就能提供达到八个千兆以太网接口的带宽,而还剩一个用于故障切换或者其他管理目的。这只会占用一个I/O插槽,释放了I/O插槽,同时也减少了电能消耗。而且不再需要两条以上的线缆了。此外,相同的双端口万兆以太网卡可以安装在更小的服务器上,例如只有两个插槽的1U高的服务器,仍然可以提供充足的网络带宽。

双端口万兆以太网卡需要一个PCIe 2.0 x8插槽,以保证在全双工模式下的最大带宽。一些双端口万兆以太网卡支持PCIe 1.0 x16插槽。单端口万兆以太网卡可以工作在PCIe 1.0 x8插槽或者PCIe 2.0 x4插槽。双端口万兆以太网卡不需要PCIe 3.0插槽,而真正的PCIe 3.0以太网适配器可能在2012年末或2013年都无法使用。

万兆以太网适配器

万兆以太网适配器可以提供额外的功能。来自多个适配器厂商的各种版本的产品具有TCP/IP卸载引擎(TOE)、iSCSI卸载、基于以太网的光纤通道协议(FCoE)等上述某个或全部的功能。在某些情况下,这些功能可以提升性能,并且在大多数情况下,可以通过把这些功能降级到适配器上执行,以降低对主机CPU的占用。同时支持TCP/IP、iSCSI以及FCoE的适配器叫做聚合网络适配器(CAN),而且可在同一时间同一线路上提供有趣的混合流量。这个功能需要交换机的数据中心桥接(DCB)。Demartek实验室已经发布了大量关于其如何工作以及在实验室得出的测试结果。

大多数以太网交换机厂商提供的万兆以太网交换机都具有大量的接口数量,并且其中一些支持DCB功能。一些交换机具有同时支持千兆和万兆以太网的端口,两者使用相同的接口连接器。如果你的交换机端口的收发器或连接器支持两种速度,这可以帮助平滑过渡到万兆以太网。

连接器和线缆

万兆以太网通常使用两种基本的连接器和线缆。最常用的是SFP接口,可用于光纤线缆或者铜缆。光纤线缆包括OM3、OM4或OS1。目前推荐使用OM4作为万兆以太网的多模光纤线缆,而OM3是最起码的要求。OS1用于10公里或者6.2英里以上的长距离。SFP接头在一个机柜内部或者临近的几个机柜之间也可以使用铜缆连接。

 

另外一种引起极大关注的万兆以太网类型是10GBASE-T。这种类型的线缆不能直接连接SFP,而是使用类似RJ45的接头。10GBASE-T推荐使用超6类或者7类线缆,如果小于55米,也可以使用6类线缆。万兆以太网不推荐使用超5类线缆。适配器厂商正在为其万兆以太网适配器提供SFP或者 10GBASE-T接口。

主流的万兆交换机支持SFP接口的收发器,而大量支持10GBASE-T的万兆交换机正在不断涌现。10BASE-T产品已经落后SFP产品很多年了,但10GBASE-T预期会更加快速的得到接受。某些交换机开始同时支持SFP接口和10GBASE-T接口。

一条更宽的线缆

万兆以太网可以传送更多的网络“冲击”,同时占用较少的服务器I/O插槽以及使用更少的线缆。万兆以太网交换机为将网络整合成更加简单的架构和更加简单的拓扑提供了机会,因为大量的千兆以太网端口可合成万兆端口以提供更高的总体带宽。

责任编辑:遗忘者 来源: TechTarget中国
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