详解将企业网络升级为40G 100G以太网

11/29/2013,要把企业网络从10G以太网升级为40G和100G以太网，冷冻水循环系统原理可不像更换交换机和线速卡那么简单。有几件事必须加以考虑，例如为更高的速度需要同步交换机时钟，尤其是在有多厂商设备的情况下；确保时延仍保持在可承受水平；保证网络设计和网络架构是针对40/100G优化的；确保现有的布线基础设施能够适应带宽4倍到10倍的增加。

　　用户必须意识到，在从10G向40/100G以太网迁移时，需要确保系统间的精确时钟同步——尤其在不同厂商的设备之间需要精确同步。如果在40/100G网络中的各个系统没有精确时钟同步，就会增加时延，甚至丢包。

　　行业专家称，时延问题要比大多数人预想的更为严重。在10G以太网中，尤其在高密度情况下，各端口间哪怕是最小的时钟差异都可能导致高时延和丢包。而在40G网络中，时钟差异的数量级更显重要。

　　这就是对今日数据中心的一个至关重要的要求，因为大量的业务创新都要求更低的时延。

　　“如果采用RDMA(远程直接内存存取)，那么最大的挑战将是不同的时延配置，”Emulex营销与企业发展资深副总裁Shaun Walsh说。RDMA是一种低时延、高吞吐的数据传输技术，应用程序的内存可在各网卡之间直接交换，而无须拷贝到操作系统缓冲区中。

　　Emulex去年收购了网络性能管理工具开发商Endace。由于越来越多的数据中心和服务提供商开始从10G向40G升级，所以对Endace产品以及具备40G功能的Emulex XE201 I/O控制器的需求均出现了大幅提升。

　　Walsh预计，40G以太网在未来四五年内就会形成一个7亿美元的市场，bq24740工作原理达到这个数字所花费的时间大约是10G以太网的一半左右。推动这一市场发展的主要是下一代刀片服务器中板接口及架构、大数据、数据分析、移动视频及移动数据、BYOD和高频交易等，Walsh称。

　　另一个挑战是为40/100G准备布线基础设施。光纤的适当等级和长度是确保网络平滑、无缝运营的关键。

　　对用户来说，这是一个很重要的考虑因素，因为网络升级可能意味着其物理场所的全部或部分需要重新布线。因此网络升级有可能意味着一个昂贵的、有破坏性的举措。

　　在物理层，40G以太网基本上就是4x10G的“管道”。但100G以太网则是4x25G管道，后者对于10G和40G基础设施来说是具有破坏性的。

　　“100G将会是一个更大的挑战，因为如今我们必须处理一个全新的物理基础设施层，”Walsh说。“光缆、布线，所有的一切都得是全新一代的。”

　　以快4倍到10倍的速度传输数据，无差错本身也将成为一大挑战。而确保更高等级的系统(路由器和交换机)以这样的速率交付服务，提供不间断的服务质量，是一个同样巨大的挑战。

　　每个设备完成这些所花费的时间都只有10G网络时的四分之一或十分之一。对路由器来说，这就意味着一方面可执行所有的包检测、排序、查找、过滤、监控、优先级、表更新和注册等操作，同时又能在不丢包、不重发、不增加时延或抖动的前提下满足SLA的要求。

　　“路由器不只是转发数据包，”Ixia自资深产品管理经理Scott Register说。“还具有运营商级的NAT、应用ID、安全流程和诸如此类的功能。”

　　有了运营商级的NAT，随着流量负载的增加，问题会更加严重，Register说。除了吞吐量，日益增加的会话容量和更多的并发连接都会随着带宽从10G攀升到40/100G而成为问题。

　　“我们无法获得更多的TCP或者UDP端口，因为流量更大了，”Register说。“有些问题在低速时显现不出来，但在高速时就成了问题。所以当速度提升时，我们会看到大量的测试在进行。”

　　这些测试就是部署前的测试。部署后测试要面对的是它自己的一组问题，尤其是在有非常严格的审计与合规要求的企业里。

　　“对合规、记录e-mail……等安全要求越来越多，这些问题在1G时相当轻松，但是在10G、40G或100G时就真的是越来越困难了，”Register说。“所以如果你想做到这些，就必须有能力实现智能的负载均衡，过滤掉所有不必要的数据，这样你的工具才有可能与高速带宽相匹配。”

　　Register称，现有的各种过滤和分析工具只能在10G以下速率运行，这更加剧了问题的难度。选择一条40G链路，可能就需要有30个左右的工具，每个工具负责监测这一40G流量的一小部分。

　　Ixia推出了一台交换机可以放置在生产网络和分析工具之间，就是干这个的。

　　“可以把我们的交换机放在生产网络和各种工具之间，来进行过滤等工作，例如只查看webserver的流量，只查看很小一部分流量子集，”Register说。“我可以抓取进来的流量，将其在32个分析工具之间进行均衡，可以让流量在一堆联网的工具间循环，如此来保护企业在现有工具上的投资。没有多少工具可以在40G上运行，更没有工具能在100G上运行。所以我们遇到的一个巨大挑战就是，如何在企业的网络基础设施升级时保持流量的可视性。”

　　然后是40G网络中多厂商设备之间的互操作性挑战。Walsh说，除了各系统间的时钟同步以外，还需要增加一些功能或应用能够测试互操作的稳定性。

　　“基本的以太网连接不会出什么问题，但我们将会在RDMA中遇到不少挑战，因为此时的时延要比采用RoCE(RDMA over Converged Ethernet)时更低才行。为了满足特殊的需求就需要加载特殊版本的SDN应用，那么当SDN交换机接入通用的以太网时，互操作性还能有保证吗？”

来源：Ofweek