Por que escolher Ethernet de 10 Gigabits?

Desde que a tecnologia Ethernet passou a ser usada pelas pessoas na década de 1970, a Gigabit Ethernet (GbE) há muito deminou as aplicações de rede local (LAN). Mas quando conectar servidores a redes de área de armazenamento (SANs) e armazenamento conectado à rede (NAS) ou para conexões servidor a servidor, o GbE parece não ser suficiente. Nesse caso, a Ethernet desenvolveu o padrão de tecnologia posterior como uma iteração mais nova e de melhor desempenho – 10GbE.

 

O grupo de trabalho 802.3 do Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) publicou vários padrões relacionados a 10GbE, incluindo 802.3ae-2002 (fibra -SR, -LR, -ER), 802.3ak-2004 (cabo tipo InfiniBand de eixo duplo de cobre CX4 ), etc. Entre essas interfaces padrão, 10GBASE-SR é o tipo mais amplamente utilizado, como Cisco SFP-10G-SR e Cisco SFP-10G-SR-S. Com a conectividade 10Gigabit se tornando amplamente disponível, a tecnologia 10GbE surgiu como a opção de conexão para muitas empresas expandirem suas redes e suportarem novos aplicativos e tipos de tráfego. Por trás do 10GbE, existem três vantagens principais que explicam porque os usuários o escolhem hoje.

 

Simplificação da rede do data center

Embora Fibre Channel e InfiniBand sejam tecnologias especializadas que podem conectar servidores e armazenamento, elas não podem ir além do data center. No entanto, uma única rede de 10 GbE e um único switch podem suportar LAN, comunicações de servidor para servidor e podem se conectar à rede de área ampla. As tecnologias de rede Ethernet e IP são familiares aos projetistas de redes, portanto, a substituição de múltiplas redes por uma única rede de 10 GbE evita o treinamento complexo da equipe. E ao consolidar múltiplas portas gigabit em uma única conexão de 10gigabit, o 10GbE simplifica a infraestrutura de rede e fornece maior largura de banda.

 

Priorização e controle de tráfego

Uma grande vantagem do 10GbE é que redes separadas para SANs, comunicação entre servidores e LAN podem ser substituídas por uma única rede de 10GbE. Embora os links de 10 Gb possam ter largura de banda suficiente para transportar todos os três tipos de dados, picos de tráfego podem sobrecarregar um switch ou endpoint.

 

O desempenho da SAN é extremamente sensível a atrasos. Retardar o acesso ao armazenamento tem impacto no desempenho do servidor e dos aplicativos. O tráfego de servidor para servidor também sofre atrasos, enquanto o tráfego de LAN é menos sensível. Deve haver um mecanismo para alocar prioridade ao tráfego crítico enquanto os dados de menor prioridade aguardam até que o link esteja disponível.

 

Os protocolos Ethernet existentes não fornecem os controles necessários. Um nó receptor pode enviar um comando PAUSE 802.3x para interromper o fluxo de pacotes, mas PAUSE interrompe todos os pacotes. O 802.1p foi desenvolvido na década de 1990 para fornecer um método para classificar pacotes em um dos oito níveis de prioridade. No entanto, não incluiu um mecanismo para pausar níveis individuais. O IEEE está agora desenvolvendo o controle de fluxo baseado em prioridade (PFC) 802.1Qbb para fornecer uma maneira de interromper o fluxo de pacotes de baixa prioridade e, ao mesmo tempo, permitir o fluxo de dados de alta prioridade.

 

Um mecanismo de alocação de largura de banda também é necessário. A seleção aprimorada de transmissão 802.1Qaz (ETS) fornece uma maneira de agrupar uma ou mais prioridades 802.1p em um grupo de prioridades. Todos os níveis de prioridade dentro de um grupo devem exigir o mesmo nível de serviço. Cada grupo prioritário recebe então uma alocação percentual do link. Um grupo de prioridade especial nunca é limitado e pode substituir todas as outras alocações e consumir toda a largura de banda do link. Durante os períodos em que os grupos de alta prioridade não utilizam a largura de banda alocada, os grupos de prioridade mais baixa podem usar a largura de banda disponível.

 

Controle de congestão

802.1Qbb e 802.1Qaz por si só não resolvem o problema de perda de pacotes. Eles podem pausar o tráfego de baixa prioridade em um link, mas não evitam o congestionamento quando um switch ou nó final está sendo sobrecarregado por pacotes de alta prioridade de dois ou mais links. Deve haver uma maneira de os nós receptores notificarem os nós emissores para diminuir sua taxa de transmissão.

 

IEEE 802.1Qau fornece esse mecanismo. Quando um nó receptor detecta que está se aproximando do ponto onde começará a descartar os pacotes recebidos, ele envia uma mensagem a todos os nós que estão enviando para ele. Os nós de envio diminuem sua taxa de transmissão. Então, quando o congestionamento é eliminado, o nó envia uma mensagem informando aos remetentes para retomarem sua taxa total.

 

10GbE em data centers

Para muitas instituições, especialmente aquelas que utilizam negociação automatizada, o tempo de atividade e o tempo de resposta são críticos. Atrasos maiores que um segundo podem ser extremamente caros. Com os servidores agora capazes de transmitir largura de banda e tempo de inatividade da rede, os data centers atuais de algumas empresas precisam de largura de banda estendida. 10GbE é uma tecnologia ideal para mover rapidamente grandes quantidades de dados. A largura de banda fornecida em conjunto com a consolidação de servidores é altamente vantajosa para cache da Web, resposta de aplicativos em tempo real, processamento paralelo e armazenamento.