Warum 10-Gigabit-Ethernet wählen?

Seit die Ethernet-Technologie in den 1970er-Jahren zum Einsatz kam, hat Gigabit-Ethernet (GbE) die Anwendungen im lokalen Netzwerk (LAN) lange Zeit dominiert. Aber wenn es um die Verbindung von Servern mit Storage Area Networks (SANs) und Network Attached Storage (NAS) oder für Server-zu-Server-Verbindungen geht, scheint GbE nicht ausreichend zu sein. In einem solchen Fall hat Ethernet den späteren Technologiestandard als neuere, leistungsstärkere Iteration entwickelt – 10GbE.

 

Die 802.3-Arbeitsgruppe des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) hat mehrere Standards für 10GbE veröffentlicht, darunter 802.3ae-2002 (Glasfaser -SR, -LR, -ER) und 802.3ak-2004 (CX4-Kupfer-Twin-Ax-InfiniBand-Kabel). ) usw. Unter diesen Standardschnittstellen ist 10GBASE-SR der am weitesten verbreitete Typ, wie Cisco SFP-10G-SR und Cisco SFP-10G-SR-S. Mit der zunehmenden Verbreitung von 10-Gigabit-Konnektivität hat sich die 10-GbE-Technologie für viele Unternehmen zur Verbindungswahl entwickelt, um ihre Netzwerke zu erweitern und neue Anwendungen und Verkehrsarten zu unterstützen. Hinter 10GbE verbergen sich drei Hauptvorteile, die erklären, warum sich Benutzer heute dafür entscheiden.

 

Vereinfachung des Rechenzentrumsnetzwerks

Obwohl Fibre Channel und InfiniBand spezialisierte Technologien sind, die Server und Speicher verbinden können, können sie nicht über das Rechenzentrum hinausgehen. Ein einzelnes 10-GbE-Netzwerk und ein einzelner Switch können jedoch das LAN und die Server-zu-Server-Kommunikation unterstützen und eine Verbindung zum Weitverkehrsnetzwerk herstellen. Ethernet- und IP-Netzwerktechnologien sind Netzwerkdesignern vertraut, sodass der Austausch mehrerer Netzwerke durch ein einziges 10-GbE-Netzwerk eine komplexe Schulung des Personals vermeidet. Und durch die Konsolidierung mehrerer Gigabit-Ports zu einer einzigen 10-Gigabit-Verbindung vereinfacht 10GbE die Netzwerkinfrastruktur und bietet gleichzeitig eine größere Bandbreite.

 

Verkehrspriorisierung und -kontrolle

Ein großer Vorteil von 10GbE besteht darin, dass separate Netzwerke für SANs, Server-zu-Server-Kommunikation und das LAN durch ein einziges 10GbE-Netzwerk ersetzt werden können. Während 10-Gb-Verbindungen möglicherweise über ausreichend Bandbreite verfügen, um alle drei Datentypen zu übertragen, können Datenverkehrsstöße einen Switch oder Endpunkt überfordern.

 

Die SAN-Leistung reagiert äußerst empfindlich auf Verzögerungen. Eine Verlangsamung des Speicherzugriffs wirkt sich auf die Server- und Anwendungsleistung aus. Auch der Server-zu-Server-Verkehr leidet unter Verzögerungen, während der LAN-Verkehr weniger empfindlich ist. Es muss ein Mechanismus vorhanden sein, um kritischem Datenverkehr Priorität zuzuweisen, während Daten mit niedrigerer Priorität warten, bis die Verbindung verfügbar ist.

 

Bestehende Ethernet-Protokolle bieten nicht die erforderlichen Kontrollen. Ein empfangender Knoten kann einen 802.3x-PAUSE-Befehl senden, um den Paketfluss zu stoppen, aber PAUSE stoppt alle Pakete. 802.1p wurde in den 1990er Jahren entwickelt, um eine Methode zur Klassifizierung von Paketen in eine von acht Prioritätsstufen bereitzustellen. Es enthielt jedoch keinen Mechanismus zum Pausieren einzelner Ebenen. Das IEEE entwickelt derzeit 802.1Qbb Priority-based Flow Control (PFC), um eine Möglichkeit zu bieten, den Fluss von Paketen mit niedriger Priorität zu stoppen und gleichzeitig den Fluss von Daten mit hoher Priorität zu ermöglichen.

 

Außerdem ist ein Mechanismus zur Bandbreitenzuweisung erforderlich. 802.1Qaz Enhanced Transmission Selection (ETS) bietet eine Möglichkeit, eine oder mehrere 802.1p-Prioritäten in einer Prioritätsgruppe zu gruppieren. Alle Prioritätsstufen innerhalb einer Gruppe sollten das gleiche Serviceniveau erfordern. Jeder Prioritätsgruppe wird dann eine prozentuale Zuteilung des Links zugewiesen. Eine spezielle Prioritätsgruppe ist niemals begrenzt und kann alle anderen Zuweisungen außer Kraft setzen und die gesamte Bandbreite der Verbindung verbrauchen. In Zeiten, in denen Gruppen mit hoher Priorität ihre zugewiesene Bandbreite nicht nutzen, dürfen Gruppen mit niedrigerer Priorität die verfügbare Bandbreite nutzen.

 

Staukontrolle

802.1Qbb und 802.1Qaz allein lösen das Paketverlustproblem nicht. Sie können Datenverkehr mit niedriger Priorität auf einer Verbindung anhalten, verhindern jedoch keine Überlastung, wenn ein Switch oder ein Endknoten von Paketen mit hoher Priorität von zwei oder mehr Verbindungen überlastet wird. Es muss für empfangende Knoten eine Möglichkeit geben, sendende Knoten zu benachrichtigen, ihre Übertragungsrate zu verlangsamen.

 

IEEE 802.1Qau bietet einen solchen Mechanismus. Wenn ein empfangender Knoten erkennt, dass er sich dem Punkt nähert, an dem er eingehende Pakete verwirft, sendet er eine Nachricht an alle Knoten, die derzeit an ihn senden. Sendende Knoten verlangsamen ihre Übertragungsrate. Wenn die Überlastung behoben ist, sendet der Knoten eine Nachricht, die die Absender auffordert, ihre volle Rate wieder aufzunehmen.

 

10GbE in Rechenzentren

Für viele Institutionen, insbesondere solche, die automatisierten Handel nutzen, sind Verfügbarkeit und Reaktionszeit von entscheidender Bedeutung. Längere Verzögerungen als eine Sekunde können äußerst kostspielig sein. Da Server jetzt in der Lage sind, Bandbreite zu übertragen und Netzwerkausfallzeiten zu vermeiden, benötigen die heutigen Rechenzentren einiger Unternehmen eine erweiterte Bandbreite. 10GbE ist eine ideale Technologie, um große Datenmengen schnell zu übertragen. Die dadurch bereitgestellte Bandbreite in Verbindung mit der Serverkonsolidierung ist äußerst vorteilhaft für Web-Caching, Echtzeit-Anwendungsantwort, Parallelverarbeitung und Speicherung.