谷歌 微軟另起爐灶 推25GbE乙太網標準

2021-06-22 16:39:03 字數 3475 閱讀 2760

雲計算巨頭谷歌和微軟對目前的乙太網交換機和介面卡的千兆頻寬成本甚為不滿,因而與兩個交換機晶元提供商broadcom和mellanox technologies公司以及交換機製造商arista networks聯手,另起爐灶建立起乙個乙太網速度規範,規範與由ieee官方認可的乙太網速度不同。為了得到更好的埠密度和降低成本,雲服務提供商谷歌和微軟想在機架內部執行25gb/秒和50gb/秒速度的乙太網,而不是目前的10gb/秒、40gb/秒和100gb/秒速度。

乙太網最初在xerox parc實驗室執行了近十年,後來進入商業化,上世紀80年代初以3 mb/秒、10 mb /秒的速度執行。除此以外,其他的乙太網的速度均是由參加ieee的一群網路**商建立的。今年三月,ieee在中國開會,微軟提交了所謂的「倡議書」 (call for interest,縮寫為cfi),提出建立25 gb /秒的乙太網速度,以及在某些應用中容許乙太網以50 gb /秒的速度執行。但微軟的cfi沒有獲得批准。像谷歌和微軟的雲建設商對此類速度的乙太網極為需要,所以他們自己組了個聯盟,名字自然叫25 gigabit乙太網聯盟,要建個25 gb/秒乙太網標準,同時亦遵循ieee 802.3規範,乙太網標準歷來是由ieee管的。

arista networks客戶工程高階副總裁anshul sadana向筆者介紹了情況。就目前的乙太網規範而言,40 gb/秒交換機需要4條流量道的序列/解串器(serdes)晶元,每條道執行10 gb/秒的速度。 (sadana解釋說,實際上,由於編碼開銷,每條流量執行的實際速度是11.25 gb /秒,但這不是人們談論的東西。)要獲得100 gb /秒的鏈路,有兩種方法:執行10條10 gb /秒的道或是4條25 gb/秒的道。這些並行鏈結(執行10 gb /秒或25 gb /秒的速度)會導致不同的網路介面卡和交換機的設計選擇,而雲服務**商指,這些設計選擇與他們的需求不符。雖然雲服務**商總是樂於擁有更多的頻寬,但他們不想在更高的成本或會使得他們的交換機具有更低的埠密度的情況下得到更多的頻寬。

sadana表示,「就40 gb /秒而言,如果需要4條道,開關晶元上元素更多,用電更多,會導致較低的埠密度,而用單道器件來實現的話埠密度高些。現在的serdes已經從1 gb /秒發展到10 gb /秒到25 gb /秒,都可以用來實現ieee速度。但平行道從成本的角度來看不是最佳的,特別是對資料中心而言。在資料中心裡可以把大量的伺服器放在乙個機架上,這些伺服器需要乙個合適的上行鏈路。「

舉例來說,在時下的標準機架上,使用10 gb /秒速度的架頂交換機可能有4 8個接到伺服器的下行埠和4或8個接到網路聚合層的上行鏈路。但是,如果接伺服器的下行鏈路改用40 gb /秒速度,交換機通常只需要32或36個埠——不夠乙個機架上的機器數目,最終不得不買兩個40 gb /秒交換機,遺下一些廢掉的埠。

交換機技術在不斷發展,單位千兆位元的成本隨著時間的推移從1 gb /秒到10 gb /秒到40 gb /秒不斷回落。sadana指,具有兩根電線的25 gb /秒單道交換機相對於最低單位千兆位元成本而言是個最有效點。聯盟提議的25 gb /秒標準和市場上的40 gb /秒交換機沒有可比性,sadana也同意這一點。但是,初略地計算一下(25 gigabit乙太網聯盟成員無疑也這樣做過)後不難發現,裝置級別的25 gb /秒單道交換機用電處於四分之一到一半之間,但卻可以在網路介面得到2倍到4倍的開關埠密度。sadana**,隨著時間的推移,25 gb /秒乙太網交換機進入市場,25 gb /秒埠的成本會小於10 gb /秒埠成本的一半或更低。雲建設商的計算結果是;25 gb /秒乙太網交換機的頻寬是10 gb /秒乙太網交換機的2.5倍,成本卻只有1.5倍,功率包絡僅僅一半,埠密度也高得多。

現如今,幾乎所有的乙太網交換機都提供亞微秒級的延遲,500納秒到1微秒之間屬於典型的延遲,對於網頁式的、雲託管應用程式,這種埠到埠的延遲是可以接受的。sadana表示,「例如,你用的是乙個搜尋引擎或分析應用程式,延遲在這個範圍內,萬事大吉。」 sadana指,高頻交易和其他類似的工作負載是例外,在這些情況下,顯然低時延(以及低時延的一致性)比純粹頻寬更重要。問題的中心是:40 gb /秒交換機和介面卡的成本相對比較高,企業和雲建設者在尋找替代品。

sadana稱,「如果你選40 gb /秒,你必須多掏錢。因此,許多大型雲服務提供商和大型企業在40 gb /秒變得更具成本效益以前是不會轉用40 gb /秒的——但這可能是很多很多年以後的事。「

儘管聯盟提出的25 gb /秒標準因為有更快的與匯聚層連線的上行鏈路而對伺服器之間的連線有益,但有些應用程式需要更多的其他東西。在這一方面,聯盟提議使用一對25 gb /秒的鏈路建立50 gb /秒的乙太網速度。雖然這種加倍的流量道確實在交換機和網路介面卡上需要比較強大的晶元,50 gb /秒交換機比40 gb /秒交換機多提供了25%的頻寬,而流量道數目只有一半。這些50 gb /秒埠與雲儲存以及需要更高頻寬的任何其他應用程式的頻寬成本曲線是相吻合的。

sadana表示,聯盟並不是在重塑乙太網,聯盟僅僅是在原有基礎上加入一些調整,以支援25 gb /秒和50 gb /秒,還會加入自動協商機制,使得新速度與現存的乙太網速度具有可互操作性。參加聯盟的**商、資料中心運營商或終端使用者都可以使用25 gb /秒和50 gb /秒的各項規格的資料。聯盟正在對兩個速度的物理層(phy)和mac層的定義進行各項工作,包括虛擬通道相容的考慮、前向糾錯以及上面提到的自動協商。 sadana指,敲定這些規格至少需時約六個月,出爐asic設計需要六個月到一年的時間。所以,在2023年夏季或2023年初之前,就別指望市場上會有25 gbe或50 gbe產品出現,實際的等待時間可能會更長一點點。

mellanox公司營銷副總裁kevin deierling告訴記者,公司的第乙個100 gb/秒的infiniband交換機上個星期已經成功展示過了,設計交換機和介面卡asic以及佈線等支援25 gbe和50 gbe規格的基礎工作不是什麼大不了的事。他稱,「在核心基礎技術方面,我們在相關的技術上做了一些開創性的工作,而佈線、serdes、核心工藝技術則完全是一樣的。是的,asic集是新的,但25 gbe實際上只是100 gb /秒的乙個子集。「mellanox公司正在開發乙個終端到終端的解決方案,力求可以一次過推向市場。mellanox認為客戶應該現在就根據需要開始考慮將25 gb /秒,40 gb /秒,和50 gb /秒的架頂交換機用於100 gb /秒核心交換層。deierling表示,最重要的一條是,在任何使用25 gb /秒有益處的地方,要充分利用其優勢。至於時機問題,mellanox公司沒有給出25 gbe和50 gbe產品進入市場的時間,但重申mellanox準備在2023年年底或2023年年初將100 gb /秒的infiniband推向市場,並會按步「隨後」推出乙太網。25 gbe和50 gbe新產品則會在那以後應市。

聯盟背後有 broadcom和mellanox公司撐腰,再加上谷歌和微軟等買家,英特爾、思科、惠普和其他一些有自己交換機asic的公司是否會入局呢?看起來是件有意思的事。亞馬遜網路服務和facebook似乎也很可能加入戰團,甚至一些受到同樣的網路問題困擾的超級計算機中心也會加入聯盟也不一定。一旦支援這些新速度的交換機和介面卡都出來之後,有事實證明它們是貨真價實的乙太網產品並且可以與其他乙太網交換機進行互操作,如果雲建設者和大型企業開始採用它們,那麼其他的網路公司必然加入進來,甚至還有可能要求ieee將這些規格放在ieee以太標準裡。但目前來看,ieee的眼光放得更遠一點,ieee在考慮發展400 gb/秒乙太網標準的事。

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