تم تطوير IEEE P802.3ba ، وهو معيار لنقل البيانات عبر قنوات Ethernet 100 جيجابت (100 جيجابت) ، من 2007 إلى 2010 [3] ، ولكنه لم يستخدم على نطاق واسع إلا في 2018 [5]. لماذا في عام 2018 ، وليس في وقت سابق؟ ولماذا على الفور في جماعات حاشدة؟ هناك خمسة أسباب على الأقل ...
تم تطوير IEEE P802.3ba في المقام الأول لتلبية احتياجات مراكز البيانات واحتياجات نقاط تبادل حركة المرور على الإنترنت (بين المشغلين المستقلين) ؛ وكذلك لضمان التشغيل السلس لخدمات الويب كثيفة الاستخدام للموارد ، مثل البوابات التي تحتوي على كمية كبيرة من محتوى الفيديو (على سبيل المثال ، YouTube) ؛ وللحوسبة عالية الأداء. [3] يساهم مستخدمو الإنترنت العاديون أيضًا في تغيير متطلبات النطاق الترددي: فالكثير منهم لديهم كاميرات رقمية ، ويريد الأشخاص نقل المحتوى الذي أطلقوه عبر الإنترنت. وهكذا حجم المحتوى المتداول عبر الإنترنت مع مرور الوقت أصبح أكثر وأكثر. سواء على المستوى المهني والمستهلك. في جميع هذه الحالات ، عند نقل البيانات من مجال إلى آخر ، تجاوز النطاق الترددي الكلي لعقد الشبكة الرئيسية قدرات منافذ 10 جيجابت. [1] هذا هو السبب في ظهور معيار جديد: 100 جيجابت.
تستخدم مراكز البيانات الكبيرة ومقدمو الخدمات السحابية بالفعل 100 جيجابت في البوصة ، وتخطط للتبديل التدريجي إلى 200 جيجابت و 400 جيجابت في غضون عامين. في الوقت نفسه ، فهي تتطلع بالفعل سرعات تتجاوز تيرابت. [6] على الرغم من وجود بعض البائعين الكبار الذين يتحولون إلى 100 جيجابت في العام الماضي فقط (على سبيل المثال ، Microsoft Azure). بدأت مراكز البيانات التي تؤدي عمليات حوسبة عالية الأداء للخدمات المالية والمنصات الحكومية ومنصات النفط والغاز والمرافق العامة في التحول إلى 100 جيجابت. [5]
في مراكز بيانات الشركات ، انخفض الطلب على النطاق الترددي بشكل طفيف: في الآونة الأخيرة فقط ، أصبح 10 جيجابت إيثرنت حاجة ملحة هنا وليس ترفًا. ومع ذلك ، نظرًا لأن معدل استهلاك حركة المرور ينمو بسرعة أكبر ، فمن المشكوك فيه أن يعيش 10 جيجابت في مراكز بيانات الشركات لمدة لا تقل عن 10 أو حتى 5 سنوات. بدلاً من ذلك ، سنرى انتقالًا سريعًا إلى 25 جيجابت وأسرع إلى 100 جيجابت. [6] لأنه ، كما يلاحظ محللو إنتل ، تزداد كثافة حركة المرور داخل مركز البيانات بنسبة 25٪ سنويًا. [5]
يقول المحللون في Dell و Hewlett Packard [4] أن عام 2018 هو عام 100 جيجابت لمراكز البيانات. مرة أخرى في شهر أغسطس من عام 2018 ، ضاعفت شحنات معدات 100 جيجابت من الإمدادات لعام 2017 بأكمله. وتستمر وتيرة العرض في النمو ، حيث بدأت مراكز البيانات في الابتعاد عن 40 جيجا بايت بشكل جماعي. من المتوقع أنه بحلول عام 2022 ، سيتم تسليم 19.4 مليون منفذًا بسرعة 100 جيجابت سنويًا (في عام 2017 ، للمقارنة ، كان هذا الرقم 4.6 مليون). [4] من حيث التكاليف ، تم إنفاق 7 مليارات دولار على موانئ 100 جيجابت في عام 2017 ، ومن المتوقع أن يتم إنفاق حوالي 20 مليار دولار في عام 2020 (انظر الشكل 1). [1]
الشكل 1. إحصائيات وتوقعات الطلب على معدات الشبكة
لماذا الان 100 جيجا بايت ليست مثل هذه التكنولوجيا الجديدة ، فلماذا يوجد مثل هذا الضجة حولها الآن؟
1) لأن هذه التكنولوجيا قد نضجت وأصبحت أرخص. في عام 2018 ، عبرنا الخط عندما أصبح استخدام المنصات ذات المنافذ 100 جيجابت في مركز البيانات أكثر فعالية من حيث التكلفة من "تكديس" العديد من المنصات ذات 10 جيجابت. على سبيل المثال: Ciena 5170 (انظر الشكل 2) عبارة عن منصة مدمجة توفر إنتاجية إجمالية تبلغ 800 جيجابت في الثانية (4x100GbE ، 40x10GbE). إذا كانت هناك حاجة إلى عدة منافذ سعتها 10 غيغا بايت لتوفير الإنتاجية اللازمة ، فإن تكلفة الحديد الإضافي والمساحة الإضافية واستهلاك الطاقة الزائد والصيانة وقطع الغيار الإضافية وأنظمة التبريد الإضافية تضيف مبلغًا أنيقًا للغاية. [1] على سبيل المثال ، توصل المختصون في Hewlett Packard ، المحللون المحتملون للتحول من 10 جيجابت إلى 100 جيجابت ، إلى الأرقام التالية: أداء أعلى (56٪) ، إجمالي التكاليف أقل (27٪) ، انخفاض استهلاك الكهرباء (31٪) ، التبسيط ربط الكابلات (بنسبة 38 ٪). [5]
الشكل 2. سيينا 5170: منصة مثال مع 100 منفذ جيجابت
2) قام Juniper و Cisco أخيراً بإنشاء رقائق ASIC الخاصة بهما لتبديل 100 جيجابت. [5] وهو تأكيد بليغ لحقيقة أن تقنية 100 جيجابت إيثرنت ناضجة بالفعل. والحقيقة هي أنه من الفعالية من حيث التكلفة لإنشاء الدوائر الدقيقة أسيك فقط عندما ، أولا ، لا يتطلب المنطق تنفيذها على تغييرات في المستقبل المنظور ، وثانيا ، عندما يتم تصنيع عدد كبير من الدوائر الدقيقة متطابقة. لن تنتج Juniper و Cisco هذه ASICs دون ثقتهما في نضج 100 جيجابت.
3) نظرًا لأن Broadcom و Cavium و Mellanox Technologie بدأت في تثقيب المعالجات بدعم 100 جيجابت ، وتستخدم هذه المعالجات بالفعل في تبديل الشركات المصنعة مثل Dell و Hewlett Packard و Huawei Technologies و Lenovo Group وغيرها. [5]
4) لأن الخوادم الموجودة في رفوف الخادم مجهزة بشكل متزايد بأحدث محولات شبكة إنتل (انظر الشكل 3) ، مع منفذي 25 جيجابت ، وأحياناً حتى محولات الشبكة المتقاربة مع منفذين 40 جيجابت (XXV710 و XL710) .
الشكل 3. أحدث محولات شبكة Intel: XXV710 و XL710
5) لأن جهاز 100 جيجابت متوافق مع الإصدارات السابقة ، مما يبسط عملية النشر: يمكنك إعادة استخدام الكابلات السلكية بالفعل (ما عليك سوى توصيل جهاز إرسال واستقبال جديد بها).
بالإضافة إلى ذلك ، فإن توفر 100 جيجابت يعمل على إعدادنا للتقنيات الجديدة ، مثل NVMe over Fabrics (على سبيل المثال ، Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD ؛ انظر الشكل 4) [8 ، 10] ، شبكة منطقة التخزين (SAN) / "التخزين المحدد بالبرمجيات" (انظر الشكل 5) [7] ، RDMA [11] ، والتي بدون 100 جيجابت لا يمكن أن تصل إلى كامل إمكاناتها.
الشكل 4. Samsung Evo Pro 256 جيجابايت NVMe PCIe SSD
الشكل 5. "شبكة منطقة التخزين" (SAN) / "التخزين المعرفة بالبرمجيات"
أخيرًا ، وكمثال غريب على الأهمية العملية لاستخدام 100 جيجابت إيثرنت والتقنيات عالية السرعة ذات الصلة ، يمكننا أن نذكر سحابة جامعة كامبريدج العلمية (انظر الشكل 6) ، التي بنيت على أساس 100 جيجابت إيثرنت (مفاتيح الطيف إيثرنت SN2700) ، بالترتيب ، في جملة أمور ، تأكد من التشغيل الفعال لوحدة التخزين الموزعة للأقراص الموزعة من NexentaEdge SDS ، والتي يمكن أن تفرط بسهولة في شبكة تبلغ سعتها 10/40 جيجابت. [2] يتم نشر هذه السحب العلمية عالية الأداء لحل مجموعة واسعة من المشاكل العلمية التطبيقية [9 ، 12]. على سبيل المثال ، يستخدم علماء الطب هذه السحب لفك تشفير الجينوم البشري ، وتستخدم قنوات 100 جيجابت في نقل المعلومات بين مجموعات الأبحاث في الجامعات.
الشكل 6. جزء من سحابة علمية في جامعة كامبريدج