世上的事兒往往讓人始料不及，作為光傳輸介質的“以太”已經被證明子虛烏有，但是以此命名的“以太網”卻一直在茁壯成長。以太網從各種網絡傳輸技術中一路過關斬將，不僅成為主流，而且速度有了長足的進步。
現在觀看上世紀七十年代的電影，其中提到的技術實在是差強人意，但其中孕育著很多技術的初始。以太網就在其中。雖然它誕生的時候只有3Mbps，這個速度在現在看來就好像蝸牛爬行一樣，但在當時，雖然“這個數據傳輸速度比計算機訪問主記憶體要慢，但已經夠用了”。鮑勃·麥特考菲（Bob Metcalfe）和其他施樂公司（Xerox）帕羅奧圖研究中心（Palo Alto Research Center, PARC）的員工在回憶的時候說。
從3Mbps到現在最高的標準IEEE 802.3ba 支持40/100G速度，成長的空間以萬來計算。我們暫且忽略在這過程中的種種，且來看看今天異軍突起的40G網絡吧。現在，40G產品已經開始量產，首批用戶已開始試水這些產品，但大量的部署還沒有開始。40G以太網在現在和不遠的未來，都會對用戶產生深遠的意義。這個時刻表在10G以太網網卡集成到服務器的時候，已經被無限迫切地拉到眼前。從設備角度來看，核心交換機高密40GE單板（至少20*40GE）已經是大勢所趨，尤其在數據中心交換機領域，40GE時代已經到來，華為技術專家表示。
越來越有意思的40G以太網市場
40G以太網從誕生之初就頗為有趣，與百兆、千兆到萬兆的以太網以10為階梯升級不同，它是10G以太網的四倍，并且是與100G以太網標準同時推出。這似乎是給了網絡廠商和用戶一個選擇：到底是40G還是100G？這在當時是一個問題，在隨后的幾年時間里仍然是一個問題。從不久之前《網絡世界》做的100G市場和應用狀況調查來看，目前100G的應用尚處于萌芽階段，在運營商領域剛剛開始嶄露頭角，在企業網中實際應用還是星星之火，國內尚未有實例。與此對應的是40G網絡市場的風生水起。從現在的市場情況來看，Extreme和戴爾可謂占了天時，但其他廠商的發布也并沒有晚多少。思科、瞻博網絡、阿爾卡特朗訊、H3C、銳捷等廠商都陸續發布了產品，新興廠商Arista和Mellanox解決方案也特征鮮明。最近的消息是華為在剛剛落幕的Interop 2012上發布了CloudEngine系列數據中心交換機，性能參數惹人注目。之前選擇100G以太網作為主攻對象的廠商也已經陸續推出了自己的40G以太網產品，而一些尚未發布40G產品的廠商似乎也開始醞釀。從分歧到認可，40G以太網的發展可謂頗為曲折。
另外一件有意思的事情是在去年年底發布的40G以太網市場數據，從上榜名單來看，也頗值得玩味。40G以太網市場是不是市場洗牌的新機會？恐怕很多人的心里都在打鼓。據去年12月Dell'Oro發布的第一份40G市場報告顯示，在2011年第三季度，Extreme占據了40G模塊化以太網交換機市場的最大份額。供應商中僅戴爾和Extreme在三季度就取得了模塊化40G產品的收益。當然，發布時間的早晚之分，市場尚未成長是形成這個數據非常重要的原因，因此它還不足以說明全部情況。但這種數字已經讓人很有遐想的空間。
此外，從IDC的數據來看，2011年全球以太網交換機收入達到210億美元，其中第四季度收益為60.06億美元，同比增長5.5%，環比增長1.2% 。10G以太網市場的銷售非常亮眼，同比增長26.5%，而同期的端口發貨量的增長則高達一倍多。但增長更為迅速的卻是40G以太網，2011年第四季度達到12000端口。因此，40G產品雖然實際數量并不占優勢，但是成長的曲線卻非常動人。可以預想到在不遠的將來，數據中心交換機廠商將會加大40G以太網市場的拓展力度。
40G以太網，這是一場任何廠商都不愿意錯過的“盛宴”。
盤點40G以太網產品
站在現在這個時間點上，40G交換機已經不在再新鮮。那產品盤點從哪里開始呢？不如就從在去年Dell'Oro報告中提到應用最多的Extreme開始吧。
Extreme的40G以太網產品包括核心層和匯聚層。核心層的產品是BlackDiamond 8900系列和BlackDiamond X8產品，匯聚層的產品是Summit X670系列和Summit X650系列。重頭戲是在Interop 2011上重點推薦的BlackDiamond X8和Summit X670系列。BlackDiamond X8可支持線速192個40GbE端口，或線速768個10GbE端口。可以提供每插槽1.28 Tbps帶寬或每交換機20+Tbps交換容量。Summit X670系列包括兩個型號：Summit X670V和Summit X670。其中，Summit X670V通過配置可選的VIM-40G4X擴展模塊，可支持額外的4個40G QSFP+接口。使用這個擴展模塊，可以在連接48個服務器端口的同時使用最多4個40G端口來上連。
為戴爾（Force10）贏得40G市場的產品主要是Z9000和S4810。其中，Z9000產品可支持32端口40 GbE QSFP+，或借助分支光纜實現128端口10 GbE SFP+。S4810這款產品48端口的10GbE產品，同時提供4個40GbE上行端口。非常值得一提的是，Z9000的40G端口設備的最大功率不到800W。另外S4810的10G端口最大功率也只有220W。這在數據中心強調高能效、節能減排的今天,顯得尤為有意義。
思科作為行業內舉足輕重的廠商，其在40G以太網的發布并不靠前。事實上，直到今年一季度，思科才宣布擴展交換機的40/100G功能。其中，Catalyst 6500交換機系列新增了Catalyst 6900系列40G以太網接口模塊，該模塊允許交換機支持44個40G端口。Nexus 7000則提供兩種模塊：兩個端口的100G以太網卡，以及提供32個無阻塞100G以太網端口。此外兩個端口的40G以太網模塊可以為交換機提供96個無阻塞40G以太網端口。目前，這些升級產品還在陸續上市中。雖然上市時間并不靠前，但思科方案非常全面，整個方案不僅包括交換機，而且包括布線產品、網卡產品。思科的UCS服務器M3版本也包括有40G的網卡。除此之外，Nexus 3016作為一款定位為超級時延交換機，其本身也已經有16個40G的端口。
網絡老牌勁旅阿爾卡特朗訊在40G產品的發布上盡管沒有占得先機，但漲勢良好。“現在全球很多國家和行業已經開始試用我們的40G產品。40G在2011年底按計劃面市，完成了我們在2011年中獲取Interop數據中心大獎的創新架構中40G高速并行互連的POD藍圖，實現了我們對市場和業界的承諾。”阿爾卡特朗訊數據中心及云網絡亞太區市場戰略及市場開發總監張宇峰這樣表述：“在板卡方面，阿爾卡特朗訊的產品主要有OS-HNI-U6和OS-QNI-U3兩種。其中，OS-HNI-U6是混合板卡，支持2 x 40G + 4 x 10G或1G (10G/1G 取決于用戶選用的Tranciever類型)；OS-QNI-U3是純40G板卡，支持3 x 40G。”
作為網絡新秀的Arista在2011年年初，也推出了40G系列產品：DCS 7050S-64、DCS 7050T-64和DCS7050Q-16。其中，DCS 7050S-64 具有4個40GbE QSFP+端口和48個10GbE SFP+端口，可以作為中小型數據中心主干(Spine)或接入(Leaf)交換機。DCS 7050T-64具有4個40GbE QSFP+端口和48個1G/10GBase-T端口，可以作為中小型數據中心1/10GbEBase-T 服務器接入(Leaf)交換機。 DCS7050Q-16具有16個40GbE QSFP+端口和8個10GbE SFP+端口，可以作為中小型數據中心主干(Spine)交換機。
此外，留下40G接口為未來升級擴容留出足夠的空間是很多廠商的做法。目前，H3C已經在S10500、S7500E、S5820V2產品上支持40G接口。“后續到2013年，H3C會在更多的產品系列上支持40G，包括100G端口。” H3C解決方案部副部長盧國強說。
銳捷網絡的40G發布是在2011年1月，主要是RG-S12000系列和S6200系列，其中RG-S12000有十槽位和六槽位作為選擇（S12010和S12006）。RG-S6200-48XS固化了32 個萬兆SFP+光口，包含1個擴展槽。1個擴展槽可以容納16口SFP+萬兆模塊或4口40G模塊。整機可支持48口萬兆或 32口萬兆+4口40G線速。
Mellanox是從InfiniBand轉而進入以太網的。在40G的問題上，“Mellanox提供了完整解決方案，包括芯片、網卡、交換機、線纜和軟件產品。” Mellanox亞洲區技術總監宋慶春對Mellanox的一攬子解決方案非常自信：“Mellanox已經在全世界部署了大量的高速 InfiniBand大型系統，積累了大量的部署經驗，40GE以太網的部署對于Mellanox會較輕松。”目前，Mellanox已經出貨的網卡有單端口PCIe3.0 40GE網卡MCX313A-BCBT和雙端口PCIe3.0 40GE網卡MCX314A-BCBT。在交換機產品上，提供36端口40GE交換機SX1036，以及48端口10GE和12端口40GE交換機SX1024。談到為什么會設計這么多品類的產品，宋慶春指出：“40GE采用的是4個10G的通道同時傳輸數據，如何避免四個傳輸通道的串擾，確保信號傳輸的品質，需要從網卡、線纜、交換機和軟件四個層面來保證。”
瞻博網絡的QFabric在剛剛推出之時，曾造成業界一片嘩然，完全一層的網絡設計給很多人帶來了靈感。當時與QFabric戰略同時發布的QFX3500是一款48端口10G的ToR交換機，有4個40G的上聯端口。
華為在本月發布的CloudEngine系列交換機在Interop 2012上贏得了非常多的好評。CloudEngine系列包括CE12800核心交換機、CE6800和CE5800 柜頂交換機。其中CloudEngine 12800系列核心交換機整機最大支持48Tbps交換容量，支持每槽位2Tbps的帶寬。整個系列支持網絡虛擬化，支持計算、存儲、網絡融合等。
端口之外的升級和突破
就產品比較而言，端口密度是一個最容易看到的比較項，另外一些特征卻并不明顯，但是非常重要。隨著網絡的發展，網絡融合與簡化成為大勢所趨。相較于10G以太網，40G以太網在這些方面的顯然要有所突破。
“與傳統的網絡產品相比，BlackDiamond X8不只是在端口密度和交換性能上有非常大的突破。事實上，BlackDiamond X8在架構的創新和優化上有突破性進展。比如，BlackDiamond X8是沒有背板的，每個線卡直接和矩陣進行交換，這就使得速度非常快，時延很低。” Extreme Networks網絡顧問蘇和這樣說。此外，BlackDiamond X8在新技術支持上還包括存儲融合技術，如數據中心橋接(DCB)，實現LAN-SAN融合，用于iSCSI、NFS、CIFS，以及支持FSB功能的FCoE等。模塊化ExtremeXOS操作系統則保證了彈性和智能虛擬化方面的能力。
事實上，DCB、TRILL、SPB，以及FCoE、802.Qbg等特性并不是某一家的專利，而是一些正在起草或者已經通過的網絡標準。應用對網絡的要求是多方面的，速率只是其中之一。當然，是最容易識別的一個要求。虛擬化、云計算的趨勢對網絡的簡化以及融合提出了更高的要求，現在新的網絡架構不斷涌現，但是開放、大二層、網絡融合是基本的共識。筆者曾寫過一篇《網絡群雄逐鹿架構未來 》，盤點了現在主流廠商的架構，這里就不再贅述。
這些新增的網絡特性與40G并沒有必然的聯系，但是卻是40G及更高的100G產品比較中不可或缺的選項，因為這些特征往往與云計算及數據中心相關。
部署40G：你不得不考慮的那些事兒
40G網絡設備已經呈現，但在實際選擇和部署過程中，用戶要搭建一個網絡需要考慮的還有很多。比如，自己在面對10G、40G以及未來的100G網絡時應該如何選擇？再比如，在實際部署過程中還要考慮配套系統的情況，布線、電源和機柜都需要與之進行匹配。
什么樣的用戶會選擇40G網絡呢？事實上，“最重要的因素還是用戶網絡實際的業務需求，根據目前的流量情況選擇適當的接口帶寬。另外用戶也要充分考慮網絡未來的升級擴容能力。” 盧國強的回答從當下和未來的角度進行了闡釋。拿什么作為界定的標準呢？
“一般我們看的是萬兆端口的密度，在接入層萬兆端口密度提升以后，核心層采用40G連接是數據中心發展的必然趨勢。” 銳捷網絡有限公司產品營銷部數據中心產品經理蔣波這樣說。Arista國際銷售區域副總裁Mark Foss則從幾個方面給出了比較細致的解答：“首先，要看網絡帶寬的需求；其次要考慮組網的實際情況，設備間互聯距離如果小于150米，可以考慮40GbE/100GbE，若互連距離大于150米以上，那么目前還是主要考慮采用10GbE；再次要考慮布線的靈活性，為了布線方便、簡潔，可以首先考慮10、40或100GbE。同時，還要考慮互連采用雙絞線、雙同軸電纜還是光纖。如要采用現有雙絞線布線系統連接服務器，就可首先考慮采用10GbE。最后，端口密度以及每個端口的平均投資也是不可忽略的內容。”
在Mark的總結中提到了布線，針對不同的距離和靈活性的要求給出了并不相同的建議，這是什么原因呢？布線領域的專業廠家是最有發言權的。“目前，10G以太網的光纖和銅纜傳輸標準都已經發布，但是就40G以太網傳輸而言，現在是只有光纖標準而沒有銅纜標準。”美國西蒙公司大中國區技術部經理陳宇通這樣說。從布線的發展來看，一般來說，銅纜標準總是落后于應用標準和光纖標準的。歷史上的10G就是如此。現在國際布線組織TIA和ISO都已經成立了銅纜工作組來進行標準的研究工作。TIA的名稱是TIA 568-C.2-1，ISO的名稱是ISO 11801-99-X，TIA標準提到的是100歐姆支持下一代布線規范，但是并未明確40G還是100G，而ISO則明確是在40G傳輸領域。在前文中多次提到的QSFP+，實際上是短距離傳輸的一種選擇。一般來說，是用來連接ToR交換機的，也就是距離不超過一個機柜。“QSFP+和SFP+正好彌補了現在的雙絞線支持真空期”。陳宇通這樣認為。當然，現在也有人認為未來QSFP+和SFP+會取代現在的雙絞線布線。在不久之前Intel發布的一份預測顯示，QSFP+和SFP+的出貨在逐漸下降，而雙絞線在逐漸上升，到2013年，QSFP+與SFP+與10GBase-T會基本持平。
既然布線的情況是這樣，用戶應該如何選擇呢？“短距離可以選擇QSFP+和SFP+等，長距離可以考慮光纖。多模光纖OM3標準支持100米，而OM4的標準則是150米，單模光纖則不會遇到傳輸距離的問題。”陳宇通這樣建議。但針對現在高密度、高性能、更長距離、更高速傳輸等要求，MPO/MTP會是比較合理的選擇。
布線問題不能忽視，物理基礎設施的升級更為重要。顯然，數據中心供電和制冷系統的可靠性是整個IT系統正常運轉的前提。“在很多低密度的數據中心中，單個機柜的功率密度一般低于3KW，隨著虛擬化的普及，高密度設備應用單位機柜的功率密度已經提升至5~8KW，有些數據中心機房的功率甚至可以達到30~50KW。例如：天津天河一號超算中心單個機柜的功率就達50KW，如果依靠傳統的高架地板下送風，物理基礎設施架構顯然無法滿足需求。”施耐德電氣大中華區戰略市場總監謝衛剛用數字簡單而直接表明了現在的問題。“采用水平送風，緊靠熱源的制冷，對于低密度機房中的高密度部署采用熱通道遏制系統，摒棄傳統的高架地板模式是比較切實的方案。”這是來自數據中心物理基礎設施廠商的中肯建議。而高效、綠色節能也已經成為數據中心解決方案的一項重要指標。
從一個案例談開去
現在都有哪些客戶開始使用40G了呢？“Dell Force10 目前在全球和中國有大量的成功部署案例, 主要應用在Web2.0、高性能計算、云計算中心、運營商高密度數據交換等行業應用。”戴爾大中華區網絡高級市場經理姚鑫浩這樣說。事實上，戴爾并不是特例，Web2.0、高性能計算、云計算中心、運營商高密度數據交換這些用戶群已出現在所有廠商的用戶名單中。
我們不妨從一個實際的案例說起：位于南京的中國石化石油物探技術研究院網絡。在新擴容的網絡中，它使用了三臺Extreme的BlackDiamond X8，這三臺設備之間是用兩條40G進行鏈路捆綁，互聯帶寬80Gbps。和其他集群之間則采用多個10G捆綁，和比較大的集群用8個10G捆綁。所以大節點之間的鏈路互聯帶寬為80Gbps。與需求不斷增長的用戶類似，物探院原本網絡中存在各個廠商的各種產品，在做擴容的時候，第一個需要面對的問題就是如何把過去的網絡、存儲等都整合到同一個架構上來，這往往也是一個網絡優化的過程。“在實際操作中，我們發現三臺X8上的結構是非常類似的，每個上面都有計算、存儲和管理節點。于是，我們就考慮把資源進行整合，計算資源移在一起形成計算云。另外把一些提供給多個集群使用的共享存儲整合到一起，形成存儲云。這樣的好處是資源的合理調配，并不相互影響，形成一個整體的云解決方案。”蘇和介紹說。
在這個案例中，有幾個方面值得關注。首先，是原有網絡在擴容時，不同品牌產品之間的互通需要整體的方案。其次，擴容并非是線性的簡單擴展，往往伴隨著的是網絡結構的優化。而這部分優化功能對網絡而言更為重要。
網絡傳輸的發展可謂是“一筆一萬里，一劃一重天，日新月異在發展”。在其背后是業務需求的發展，更是人們對更高效生活的訴求。40G網絡只會是一個里程碑，如同100M、1000M和10G一樣。但是，伴隨著每一塊里程碑的確定，IT給生活帶來的卻是越來越大的驚喜。
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