100GbE：豪华还是迫切需要？

IEEE P802.3ba是在100 Gb以太网（100GbE）通道上传输数据的标准，于2007年至2010年开发[3]，但仅在2018年得到广泛使用[5]。 为什么在2018年，而不是更早之前？ 为何立即成群结队？ 至少有五个原因...

IEEE P802.3ba的开发主要是为了满足数据中心和互联网流量交换点（独立运营商之间）的需求； 以及确保资源密集型Web服务（例如包含大量视频内容的门户网站（例如YouTube））的平稳运行； 并用于高性能计算。 [3]普通的Internet用户也对不断变化的带宽要求做出了贡献：许多用户拥有数码相机，人们希望通过Internet传输他们拍摄的内容。 T.O. 随着时间的流逝，Internet上传播的内容量越来越多。 在专业和消费者层面。 在所有这些情况下，当将数据从一个域传输到另一个域时，关键网络节点的总带宽早已超过了10GbE端口的能力。 [1]这是新标准出现的原因：100GbE。

大型数据中心和云服务提供商已经在积极使用100GbE，并计划在几年内逐步切换到200GbE和400GbE。 同时，他们已经开始关注超过TB的速度。 [6]尽管有一些大型供应商仅在去年才切换到100GbE（例如Microsoft Azure）。 为金融服务，政府平台，石油和天然气平台以及公用事业执行高性能计算的数据中心也已开始转换到100GbE。 [5]

在企业数据中心中，带宽需求略低：仅最近10GbE成为这里的紧迫需求，而不是奢侈。 但是，随着流量消耗的增长速度越来越快，令人怀疑的是10GbE在企业数据中心中的生存时间至少为10年甚至5年。 相反，我们将看到快速过渡到25GbE，甚至更快地过渡到100GbE。 [6]因为，正如英特尔分析师指出的那样，数据中心内部的流量强度每年增加25％。 [5]

戴尔和惠普的分析师表示[4]，2018年是数据中心100GbE的一年。 早在2018年8月，100GbE设备的交付量就将整个2017年的供应量增加了一倍。 随着数据中心开始逐渐从40GbE转移，供应的步伐继续增长。 预计到2022年，每年将交付1,940万个100GbE端口（相比之下，2017年为460万个）。 [4]就成本而言，2017年在100GbE端口上花费了70亿美元，预计到2020年将花费约200亿美元（见图1）。 [1]

图1.网络设备需求的统计和预测

为什么现在呢？ 100GbE并不是一种新技术，那么为什么现在会引起如此轰动呢？

1）因为这项技术已经成熟并且变得更便宜。 到了2018年，当数据中心中使用具有100 Gb端口的平台比“堆叠”几个10 Gb平台更具成本效益时，我们越过了界限。 示例：Ciena 5170（参见图2）是一个紧凑的平台，提供800GbE（4x100GbE，40x10GbE）的总吞吐量。 如果需要几个10千兆位端口来提供必要的吞吐量，那么额外的铁，额外的空间，额外的功耗，维护，额外的备件和额外的冷却系统的成本就相当可观了。 [1]例如，惠普专家分析了从10GbE切换到100GbE的潜在好处，得出以下数据：更高的性能（56％），总成本减少（27％），耗电量减少（31％），简化电缆互连（38％）。 [5]

图2. Ciena 5170：具有100个千兆端口的示例平台

2）Juniper和Cisco终于为100GbE交换机创建了自己的ASIC芯片。 [5]这雄辩地证明了100GbE技术确实成熟。 事实是，仅在以下情况下创建ASIC微电路才具有成本效益：首先，在可预见的将来不需要在其上实现的逻辑发生变化；其次，当制造大量相同的微电路时。 如果对100GbE的成熟充满信心，Juniper和Cisco不会生产这些ASIC。

3）因为Broadcom，Cavium和Mellanox Technologie开始对具有100GbE支持的处理器进行打孔，并且这些处理器已经用于制造商的交换机中，如Dell，Hewlett Packard，Huawei Technologies，Lenovo Group等。[5]

4）因为位于服务器机架中的服务器越来越多地配备了最新的Intel网络适配器（请参见图3），两个25 Gb端口，有时甚至是具有两个40 Gb端口的融合网络适配器（XXV710和XL710） 。

图3.最新的英特尔网络适配器：XXV710和XL710

5）由于100GbE设备向后兼容，从而简化了部署：您可以重复使用已经接线的电缆（只需将新的收发器连接到它们）。

此外，100GbE的可用性使我们为新技术做好了准备，例如基于结构的NVMe（例如，三星Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD；见图4）[8，10]，存储区域网络（SAN） /“软件定义的存储”（参见图5）[7]，RDMA [11]，如果没有100GbE，则无法发挥其全部潜力。

图4. Samsung Evo Pro 256 GB NVMe PCIe SSD

图5.“存储区域网络”（SAN）/“软件定义的存储”

最后，作为使用100GbE和相关高速技术的实际相关性的一个特殊示例，我们可以引用基于100GbE（Spectrum SN2700以太网交换机）构建的剑桥大学科学云（见图6），除其他外，确保NexentaEdge SDS分布式磁盘存储的高效运行，该存储可以轻松使10 / 40GbE网络过载。 [2]部署了此类高性能科学云以解决各种应用科学问题[9，12]。 例如，医学家使用这种云对人类基因组进行解密，并使用100GbE通道在大学的研究小组之间传输信息。

图6.剑桥大学的科学云的片段