萬兆以太網挺進數據中心
萬兆以太網依靠自身優異的性能與低廉的端口成本,被越來越多的數據中心采用,為虛擬化、網絡存儲等各種技術和應用提供更為可靠而寬松的網絡環境。
當前,越來越多的數據中心希望能夠高效處理并有效管理日益增加的帶寬消耗型應用,為此相關廠商正致力于研發多項技術,如多核服務器、虛擬化、高密度計算以及網絡存儲技術等。這些新興技術對輸入/輸出(I/O)性能提出了更高的需求,而這些需求正是萬兆以太網不斷進步的動力源泉。
首項萬兆以太網(10GbE)標準頒布于2002 年,但是當時10GbE 應用的增長還只集中在那些需要***可用帶寬的細分市場中。直到2006年面向萬兆以太網的10GBase-T標準的確立,才推動了6類線或更好的銅纜雙絞線連接方式的普及,同時,由于萬兆以太網交換機、服務器網卡以及相關基礎設施產品的推廣應用,萬兆以太網性能的魅力進一步彰顯。
實際上,帶寬和I/O吞吐量固然是當今數據中心連接需求的重要方面,但除此之外,現在的網絡連接產品,無論是千兆還是萬兆以太網,還必須對新一代數據中心的應用提供足夠的支持,包括:
為多核服務器提供高性能、低時延、低CPU占用率的高帶寬連接;
支持多個虛擬機(VM)的 I/O 仲裁需求;
為刀片式服務器與高密度計算提供低成本、高能效及高性能連接;
配合SCSI以支持以太網的存儲應用。
支持多核平臺
利用基于多核處理器的服務器產品,數據中心可在不增加空間與散熱成本的同時,有效提升計算能力。用多核服務器取代較老的單核產品,可在不增加硬件占地空間的情況下將計算能力提升3至5倍。同時,由于應用被整合到性能更高、數量更少的服務器中,工作效率也將得到進一步提高。
然而,多核系統增強的功能與能效也同樣提升了人們對I/O容量的要求。在將多個應用整合到服務器方面,多核服務器確實擁有充足的提升潛力,同時應用I/O流量的聚合還能輕易地利用萬兆以太網連接的額外帶寬來實現***網絡性能。
但是,僅提高額外的連接帶寬并不是提升吞吐量的有效解決方法,各類服務器在I/O進程中都存在著的巨大瓶頸,需要系統級的解決方案才能徹底克服這些瓶頸。
I/O加速技術在萬兆以太網上得以充分發揮,該技術可在服務器系統的網卡、芯片組與處理器間實現高效數據移動,由此通過增加處理器占用率和降低延遲來提升系統的整體性能。以英特爾萬兆以太網產品 PCI Express(簡稱PCIe)為例,其I/O加速功能利用芯片組而非CPU來實現數據副本移動,支持CPU預取數據,從而避免緩存未命中的發生,并提高應用的響應速度。
其MSI-X技術有助于實現多個 MSI 向量間的I/O網絡中斷負載平衡,低延遲中斷則可根據數據的延遲敏感度來自動調節中斷間隔時間。此外,采用PCI-E接口的所有英特爾萬兆服務器網卡還可優化多核處理器平臺的吞吐量。這些新的網絡特性可將全部以太網工作負載分配到系統中的所有可用CPU內核,從而大幅提高性能。
萬兆以太網可以應用在校園網、城域網、企業網等。但是由于當前寬帶業務并未廣泛開展,人們對單端口10G骨干網的帶寬沒有迫切需求,所以10G以太網技術相對其他替代的鏈路層技術(例如2.5G POS、捆綁的千兆以太網)并沒有明顯優勢。
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