當互聯網發展到了互聯網+,傳統數據中心發展到了云,企業數據不論從規模還是數據結構的復雜度上都是以往所不能比的。面向未來的業務和應用,企業需要能夠對數據進行實時分析和處理,從而第一時間從數據中挖掘到數據價值,所以數據中心就需要有更高的性能,更快的速度,更大的容量,這對我們現有的云基礎設施提出了挑戰。
事實上硬件技術的高速發展已經做到了這點,處理器性能根據摩爾定律呈現出周期性的提升,閃存替換了大量低性能的磁盤從而消除了存儲的性能瓶頸。而各種網絡技術和解決方案更是呈現出飛速發展的趨勢,這點可以從三個方面來講。
首先是網絡速度的周期性提升。以以太網為例,當下萬兆以太網已經非常普及,并且朝著25G、40G以及100G方向演進,由于生態非常完善,以太網也被眾廠商看好。與處理器性能的提升一樣,網速周期性的提升是數據中心基礎架構演進的一個基礎,網絡設備在功能上的豐富也都是建立在網絡速度提升這個基礎之上的。
說到網絡速度的提升需要進一步提到數據中心的流量,造成數據中心流量增長的因素很多,其中移動終端及社交網絡的發展造成了數據中心南北流量的提升。而IDC中國企業級研究部研究經理胡向東先生提到大數據帶來了大量的東西向流量,在大型的數據中心內部,我們可以看到實際已經逐漸不能夠滿足需求。他認為40G是更適合于交換機之間互聯,對于服務器來講,25G由于部署的方便性,成本更低,擁有一個更好的性價比,所以25G取得了在10G和40G之間比較好的平衡,所以它會是未來發展的一個方向。
其次是硬件技術的提升使得網絡設備的功能愈加豐富。隨著硬件技術的不斷發展,網絡設備的功能也愈加強大。就最常見的網卡來講,當下以太網卡早已不是單純的數據接收和轉發的角色,對于虛擬化和RDMA的支持是以太網卡技術的關鍵突破。
Mellanox最新發布的ConnectX-4 Lx就是當下以太網卡的一個典型代表,在其產品亮點中,對SR-IOV 的支持非常關鍵。SR-IOV 是基于硬件的一種虛擬化解決方案,由于SR-IOV 標準允許在虛擬機之間高效共享 PCIe設備,并且它是在硬件中實現的,這意味著ConnectX-4 Lx的虛擬化功能在性能和成本(SR-IOV在節能、簡化配線及減少交換機端口上有非常大的優勢)上都非常具有優勢。在對SR-IOV的支持上,ConnectX-4 Lx支持最大512個虛擬功能,同時最多每個主機16個物理功能(這里指一個物理端口上虛擬出的物理功能)。
另一方面,對于RoCE(基于融合以太網的RDMA)的支持是另一個亮點,RDMA當下被公認為降低網絡對CPU資源消耗,同時提高系統網絡數據交換速度的重要技術。Mellanox可以說是RDMA技術理解最為深刻的網絡廠商。不僅是在ConnectX-4 Lx中體現了對于RDMA的支持,在Mellanox眾多數據中心解決方案中都體現了RDMA的優勢,比如之前FMS2015上,Mellanox就演示了一個NBDx解決方案,這一解決方案將RDMA與NVMe以及傳統的網絡協議結合在一起打造高速、高效的新一代存儲網絡。
不論是基于硬件的虛擬化技術SR-IOV還是能夠有效降低CPU壓力的RDMA技術都意味著當前以太網卡承擔了更多系統的功能,變得更加智能。與之前第一點談到的網絡速度的提升相比,這些功能上的豐富和升級是未來網卡技術的一個重要發展方向,也是硬件技術高度發展的必然結果。
最后是基于硬件的網絡產品向更注重軟件作用的SDN方向轉變。硬件技術的高速發展一定程度上造成了硬件性能過剩,同時基于硬件的解決方案在功能的豐富程度及靈活度上都表現較差,所以軟件的重要性得到了高度重視。這也是SDN當今能夠大行其道的一個重要基礎。當今SDN的討論是一個生態級別的話題,因為SDN的關鍵優勢在于開放,而只有整個生態鏈上的合作伙伴都對SDN報以支持,這種開放才有價值。
而Mellanox新一代的Spectrum交換機就是定位在開放以太網交換系統上。Spectrum所做的首先是在功能及性能上做到最好,Spectrum最高可做到6.4Tb/s的傳輸帶寬,每秒47.7億數據包吞吐量,高密度方面1U機架內可以實現32個40/56/100GbE端口,同時100GbE版本兩端口之間的延遲僅為300ns。而從架構上,Spectrum是開放的,允合作伙伴可以再Spectrum的基礎上做系統級的開發。
Mellanox公司市場副總裁 Gilad Shainer 先生就開放網絡架構談了自己的看法,他認為這個世界正在朝開放以太網發展,因為它可以支持我們的靈活性、創新性,同時還有非常好的競爭優勢,Mellanox是創建開放以太網的早期生態系統的一個組成部分。而Mellanox在開發新的辦法來給客戶開放解決方案以及更高性能方面投入了大量的研發,因為這個需求還在不斷增長。
以太網的發展趨勢非常明顯,首先就是性能的提升,其次是網絡設備對于虛擬化等功能的支持,并通過RDMA這樣的技術釋放處理器資源并提升系統性能,最后是圍繞SDN等技術建立網絡生態。從Mellanox發布的ConnectX-4 Lx以太網卡及Spectrum以太網交換機新品上都可以看到對以上三個發展趨勢的支持。
從角色上來講,網絡設備也已經從數據包接收和轉發的底層角色上升到對數據中心流量的監控和管理。這使得當前以太網解決方案在追求高速和高效的同時更加智能。Mellanox作為能夠提供從板卡、線纜到交換機及更完整的端到端網絡解決方案的廠商,其對于數據中心流量是尤其深刻的。這也奠定了ConnectX-4 Lx以太網卡及Spectrum以太網交換機能夠得到云、Web 2.0、數據分析、人工智能等行業客戶的青睞的基礎,同時Mellanox也將在與服務器、存儲、軟件以及云服務商等合作伙伴共同構造數據中心生態過程中更有話語權。