數據中心網絡連接的標準——以太網,正在經歷從整個核心到網絡邊緣不斷創新的過程。了解以太網未來的方向是十分必要的。
憑借龐大生態系統的兼容性以及IEEE(電氣與電子工程師協會)802委員會對網絡標準以市場為導向的持續創新,以太網已經達到了40年前其發明者未曾想象的地位。并且,以太網在數據中心的作用也變得日益重要。
為確保正進行中的IT升級,能使企業的基礎設施未來能在最大程度上發揮以太網的特性,哪些與數據中心網絡相關的技術是企業必須要了解的?
融合數據中心
每天,數據中心都有大量的服務在以太網上運行。起初,以太網是用來連接局域網(LAN)上的打印機及其他設備的,而現在,以太網支撐著世界上最先進的數據中心內部及外部的應用程序。例如,互聯網小型計算機接口(ISCSI)和以太網光纖通道標準(FCoE)利用以太網的高可用帶寬,來整合數據中心內部的存儲流量,以達到統一傳輸的目的。這是十分具有價值的發展,有了以上技術就不必維護隔離的塊和文件基礎設施。
此外,幾十年來,網絡文件系統和服務器信息塊都是通過無處不在的以太網傳輸,來提供遠程文件訪問功能的。對于高性能計算應用,類似聚合以太網遠程直接內存訪問(RoCE)的以太網服務,能有效降低布線及管理成本。
數據中心早已部署各種鏈路層技術以運行一系列的針對特定應用的網絡。光纖通道是用來支持存儲設備,無線帶寬用來服務高性能計算,而以太網則用來運行基本局域網應用程序。而現在,以太網正成為各種應用的統一架構。
數據中心橋接(DCB)在這一領域實現了突破。IEEE802.1工作小組下的DCB任務小組致力于滿足數據中心內部的協議及應用程序要求。制定大量標準都是為了在DCB上添加一項功能,就是避免關鍵業務應用運行時,發生隊列溢出導致數據包丟失的情況,并分配服務質量來確保帶寬優先分配給高流量的應用。這一系列標準包括:
• IEEE 802.1Qbb“優先流量控制” (Priority Flow Control)
• IEEE 802.1Qaz“增強傳輸選擇以及數據中心橋接交換協議”(Enhanced Transmission Selection and Datacenter Bridging Exchange Protocol)
• IEEE 802.1Qau“擁塞指示”(Congestion Notification)
通過這種方法,DCB旨在實現無損以太網,能夠低成本地將FCoE、ISCSI和RoCE協議相融合,在相同的物理以太網基礎設施上運行。長久以來,數據中心一直在尋求融合,及隨之而來的低成本和簡易性。而現在,融合更多以太網上的數據中心流量是DCB技術不斷創新的主要驅動力之一。.
帶寬風暴的中心
當今,以太網使用量大大增加,以適應暴增的數據中心帶寬需求。
多年來,數據中心的支柱從1GBit/s的服務器帶寬轉換為10G,而40G和100G以太網基礎設施的時代馬上就要到來。此外,以太網生態系統已經在為數據中心之間的400G以太網連接做準備了。
各種創新產品的增多,如智能手機、平板電腦、無線網絡、3G/4G/LTE移動部署、10G服務器、互聯網電視、云技術、社交媒體、視頻通話、線上游戲和新數據庫技術,引起了一場帶寬海嘯。當然,數據中心位于這場風暴的中心。
2010年,IEEE擴充了一項關于以太網802.3標準,以同時支持40G和100G的運行速率。因此,802.3ba成為了第一條定義兩個以太網速率的新標準。這為新一代高速率服務器連接和核心交換機的出現提供了平臺,同時保持與已有接口的最大兼容性。
為了達到數據中心高密度、低成本和低功耗的目標,創新解決方案還在不斷繼續。IEEE P802.3bm是為40G及100G光纖以太網所制訂的標準草案,現正在撰寫定義中:
• 為了在多模和單模光纖上進行操作,及減少每個鏈路所用光纖、成本及功耗,并增加數據中心100G應用的密度,100G物理層的規格和管理參數使用的是4通道電子接口。
• 可選的節能以太網標準(EEE)在利用率方面降低了系統功率。
針對單模光纖的擴展范圍,40G物理層規格和管理參數將支持城域應用的采用,并簡化網絡,降低更新換代帶來的風險,因為數據中心已從傳統的磚瓦水泥結構轉變為區域性設施
其他正在制訂中的標準包括一份IEEE 802.3的擴充標準草案,即100G以太網背板和銅電纜標準,并指定可選擇的支持40G和100G的節能以太網標準。
2013年4月,IEEE推出了一個研究小組來制訂400G以太網標準,以支持不斷增長的網絡帶寬。這同樣是以市場導向為推動力的行為,是為了領先行業需求而改善以太網標準802.3。經過兩年來對以太網市場出現的各種應用的需求評估,400G以太網可以達到成本、功耗、密度的完美平衡,而對帶寬需求的顧慮則成為IEEE下一個要解決的難題。
以太網的發展歷史向大眾展現了標準制定的發展、技術的創新以及市場的增長是密不可分的。了解技術的發展方向不僅有助于數據中心網絡連接方面更好地利用以太網,還能在未來保持良好的態勢。