10GB以太网应用指南

10Gb以太网应用指南

10Gb以太网应用指南

毫无疑问，为了能用一种解决方案来支持存储、数据中心和LAN，网络工程师正在建立10千兆以太网网络。但是，对于设计和管理数据中心及其连接，从基础布线到网络组件的方方面面，IT团队都有很多选择。

在本手册中，我们划分了以太网与数据中心、云计算、802.11n、交换机等几个方面，学习如何选择正确的可以影响10千兆以太网距离、速度和总体性能的布线方式。同时，通过介绍灵活性和阻止延时来了解10千兆以太网网络如何影响数据中心优化。了解即将使用的10千兆以太网协议如何处理数据包丢失的挑战以及如何实现网络中更有效的流量优先级划分等内容。

以太网与数据中心

10 GbE已经最终进化为一个可行的解决方法——至少目前是。了解10千兆网络是如何为在数据中心和存储处理网络负荷和阻止延时方面减少开支和增加灵活性的。

IEEE和Internet Engineering Task Force (IETF)目前正在着手开发一些能够提高网络有效性和减少数据包丢失类似情况发生的协议。他们的工作对于确保Fibre Channel over Ethernet (FCoE)和Internet SCSI (iSCSI)的性能是至关重要的。

以10 Gigabit Ethernet优化数据中心

聚合增强型以太网：新协议增强数据中心以太网

以太网与云计算

今年关于“云”计算的探讨相当的多。企业开始考虑的不仅是目前他们的企业看起来是如何的，而且还在考虑以后它需要如何架构。这样他们会开始考虑：我们是否要外包一个公用“云”，还是开始考虑如何建立一个专有的“云”？这几乎对每一个公司而言都是很重要且值得深入探讨的。

探讨Arista的“云”计算网络和10 Gigabit Ethernet（一）

探讨Arista的“云”计算网络和10 Gigabit Ethernet（二）

以太网与802.11n

市场以及无线设备的数量和多样性正日益提升，更多的公司正部署无线电话、打印机、桌上电脑和其它的行业特定设备，如医疗设备等，这种增生正在支持Wi-Fi的设备中推动着一个快速的增长。在公司目前的WLAN部署过快时，802.11回答了许多公司目前正奋力解决的范围和性能问题。

802.11n：以太网的终结？

以太网与交换机

随着10G以太网的发展和思科Nexus系列交换机产品的发布，曾经被认为已经成熟的以太网市场面临着新一轮的革新。服务器虚拟化和前瞻应用对高速带宽的需求促使厂商去发展和应用下一代以太网技术。

10G以太网掀起网络交换革新浪潮

综合技巧

大量不同的网线和互连类型都能够支持10 Gigabit Ethernet (10 GbE)。解决方案的不同在于最大互连距离、功率和发热、信号延迟时间、可靠性和对未来需求的可适应性上。总开销不止包括设备接口和网线的花费。人力往往也是其中的一个主要的因素。选择一个解决方案需要针对我们的应用需求来仔细地评估每个选项。

10G以太网互连解决方案——需谨慎使用

10Base—T/2/5/F/35—以太网

100Base-(T) TX/T4/FX-以太网

以10 Gigabit Ethernet优化数据中心

Ethernet在很长时间里都是占主导地位的LAN技术。目前，10 Gigabit Ethernet (10 GbE)的出现已经激发了数据中心新的应用。有两个主要因素使之成为可能：

竞争性的价格和性能

简化数据中心网络的需求

Gigabit Ethernet能够远远满足大多数的LAN应用，但是，它对于将服务器与存储区域网络（SAN）和网络附加存储器（NAS）之间的连接，或者服务器之间的连接则是不够的。Fibre Channel和InfiniBand已经广泛用来满足这些目标了。Fibre Channel支持最高达到8 Gbps的速率，常见的InfiniBand接口支持10 Gbps速率，并且还有20 Gbps的服务器和交换机端口。

10 GbE的价格和性能

虽然10 GbE无法匹配高端InfiniBand传输速率，但是它对于大多数数据中心还是足够的。尽管性能很有竞争力，但是10 GbE还没有被很快采用。

10 GbE标准IEEE Std 802.3ae在2002年已经完成，但是，高昂的组件价格延缓了开始的接受度。现在价格降下来了，这样，10 GbE接口卡和交换机的销售也加速起来了。2008年8月，加州Redwood City的一家市场调查公司Dell'Oro Group，报告了2008年第二季度10 GbE交换机端口的发货第一次超过了250,000。

原始数据速率并不是唯一重要的因素。好的SAN性能要求服务器和存储之间有较低的延迟时间。大多数Ethernet交换机都是设计用于LAN的。它们必须在开始传输之前接收完整输入桢。

交换机供应商目前通过为数据中心应用而专门设计的交换机来解决这个问题。在读取了足够确认目标地址的输入桢之后，低延迟交换机便开始向输出链路传输数据。结果是，低延迟的交换机比InfiniBand交换机更有竞争力。

降低服务器CPU负载和冗余

处理服务器CPU负载是一个关键的性能因素。在大多数计算机系统中，CPU处理需要用来支持网络传输的数据复制和协议处理。随着数据传输速率的增加，CPU负载也会增大。在10 Gbps时， CPU的处理负载就无法接受了。

网卡供应商已经在他们的10 GbE卡上整合了三个机制来处理这个问题。

TCP/IP卸载引擎(TOE)是一个网卡上的有特定用途的处理器。TOE用于将协议处理从CPU转移到网络接口上。减少负荷可以提高CPU应用性能。因为优化网卡处理器经过优化后可以更快地传输桢，这样就降低了延迟时间。

远程内存直接读取（Remote Direct Memory Access，RDMA)为服务器到服务器的数据传输提供一个高效的机制。它通过直接将数据从应用内存空间拷贝到网卡上的方式来减少延迟和CPU负载。这种单一硬件拷贝避免了先从应用内存拷贝到内核，再拷贝到网络设置驱动器，然后才拷贝到网卡的三步过程。

iWARP (Internet Wide Area RDMA Protocol)是由Internet Engineering Task Force (IETF)开发的，它可以在没有任何服务器操作系统支持的情况下，让一台服务器上的应用直接读取或写入另一台服务器上运行的应用。

使用TOE和RDMA需要修改操作系统软件。其中必须删除协议处理代码。Microsoft已经提供TCP Chimney Offload来支持Windows Server 2003、Vista 和Windows Server 2008上的TOE和RDMA。OpenFabrics Alliance正在开发TOE和RDMA的Linux支持。

简化数据中心网络

以Ethernet取代Fibre Channel和InfiniBand可以节省开支和添加灵活性。Fibre Channel和InfiniBand是专门用于连接服务器和存储的技术。它们两者都不能扩展到数据中心。

一个10 GbE网络和一个交换机就可以支持LAN、服务器到服务器通信以及SAN，同时还可以连接广域网。数据中心职员都熟悉Ethernet和IP网络技术，因此用一个网络替代多个网络可以简化员工培训和支持的开支。

Fibre Channel和 InfiniBand两者都要求各自特有的网线类型。10 GbE使用标准双绞线或者光纤。作为未来的回报，一个高容量的交换机所消耗的能量和产生的热量比两台较小的交换机要少些。

Ethernet Virtual LANs (VLANs)可以在流量模式发生变化时实现快速地迁移。在流量级允许的条件下，LAN、服务器到服务器和SAN流量可以在相同的布线下分配到独立VLAN上，或者随着流量的增加迁移到单独的线路上。

Ethernet和 iSCSI上的Fibre Channel

Ethernet（FCoE）上的Fibre Channel是由一群设备供应商一起开发的，它是在保持用户在部署Fibre Channel的投资的同时利用单一网络技术的一种方式。Fibre Channel 数据包不再使用Fibre Channel接口、网线和交换机传输，而是通过Ethernet传输的。