Системам 100-Gigabit Ethernet быть!
Эд Кейди
В апреле прошлого года в Оттаве состоялось собрание комитета IEEE 802.3, на котором исследовательская группа Higher Speed Study Group (HSSG) обсудила предложения относительно технических решений по формированию оптических и медных каналов 100-Gigabit Ethernet (100-GE). Определенные в этой области цели и задачи были сведены в запрос на авторизацию проекта разработки соответствующего стандарта (Project Authorization Request — PAR). (На данный момент, февраль 2008 г., проект PAR одобрен, а исследовательская группа преобразована в рабочую группу 802.3ba. — Прим. ред.)
При оценке предложенных решений 100-GE учитывались не только экономические, технические и рыночные возможности их осуществления, но и их обратная совместимость с имеющимися системами. На апрельском собрании был представлен ряд презентаций, которые четко доказали, что все требования, выдвигаемые к системам 100-GE, вполне могут быть удовлетворены.
Разные подходы
Ориентированные на обслуживание конечных пользователей компании, включая Google, Yahoo и Verizon, предоставили множество доказательств своей потребности в 100-Гбит/с каналах связи. Некоторые участники собрания, все еще не оправившиеся после постигшего их в начале текущего десятилетия телекоммуникационного кризиса или сохранившие о нем весьма болезненные воспоминания, настойчиво пытались выяснить, насколько точным является прогноз сервис-провайдеров. Однако благодаря фактическому росту рынка Интернета многие очень крупные центры обработки данных (ЦОД) пострадали от телекоммуникационного кризиса не столь сильно и сегодня снова находятся «на подъеме». Например, представители Google, фактически, говорили о том, что компания может использовать 100-Гбит/с каналы передачи данных прямо сегодня, и уговаривали группу HSSG приступить к разработке терабитового стандарта, который понадобится им уже в ближайшие два года.
Чтобы продемонстрировать свои возможности в отношении удовлетворения потребностей в 100-Гбит/с каналах передачи данных, производители оборудования, включая Alcatel-Lucent, Cisco и Sun, предоставили достаточно большой объем информации, касающейся перспективных планов развития их технологий и продуктов. Продукты указанных компаний будут поддерживать не только традиционные ЛВС, но и новые кластерные ЦОДы, городские сети Ethernet и сервисы Ethernet операторского класса.
Большинство ориентированных на выпуск серверов производителей, подобных компании Sun, агитировали за разработку отдельной (native) спецификации на 40-Гбит/с Ethernet в рамках того же самого проекта, что и спецификации на 100-Гбит/с Ethernet. Они ратуют за возможность организации в гетерогенных средах 40-Гбит/с (4 * 10 Гбит/с) соединений InfiniBand, Fibre Channel, PCI Express, Synchronous Optical Network (SONET) или каких-либо других подобных соединений.
Другая группа участников собрания выразили озабоченность в связи с дополнительными расходами на одновременную разработку как 40-Гбит/с, так и 100-Гбит/с продуктов и на обеспечение их совместной работы. Кроме того, они обратили внимание собравшихся на то, что используемый для существующих 40-Гбит/с реализаций стандарт IEEE 802.3ad Link Aggregation Standard (LAG) вполне хорош в своем нынешнем виде. Ярые приверженцы отдельной 40-Гбит/с спецификации не согласились с этим, — по их мнению, для других 40-Гбит/с интерфейсов стандарт LAG является не- эффективным.
Представители таких производителей компонентов, как Broadcom и Intel, поддержали разработку и технологии 100-Гбит/с Ethernet и отдельной спецификации на системы 40 Гбит/с. В презентации компании LSI были представлены технология Serdes (Serializer/Deserializer) и разрабатываемый ею продукт, который будет работать по схеме 4 * 25 Гбит/c с общей скоростью 100 Гбит/с. Компания Sarance Technologies рекламировала использующий большее число агрегируемых линий подход, основанный на методе интерфейса InterLaken. Хотя приведенные данные свидетельствовали о возможности реализации канальных конфигураций типа 24 * 5 = 120 Гбит/с и 20 * 6,5 = 130 Гбит/с, большинство членов сообщества Ethernet восприняли этот подход, как несерьезный, поскольку он использует нетрадиционную схему кодирования данных.
Некоторые другие производители компонентов говорили о схемах 10 * 10 Гбит/с, но члены комитета и на этот раз указали на тот факт, что слишком большое число линий означает более высокие денежные затраты и увеличение размеров соответствующих технических решений. Продвижение схем 5 * 20 Гбит/с каналов рассматривалось как уступки технологии InfiniBand и уход от нынешних 4-линейных стандартов, таких, как CX-4, который пользуется на телекоммуникационном рынке всё возрастающей популярностью.
Подкомитет по медным ЛВС группы HSSG представил данные моделирования, подтверждающие, что двухосевые кабельные сборки в приложениях типа CX-4 будут удовлетворительно работать при скорости 25 Гбит/с на линию по меньшей мере на расстоянии до 10 м. В настоящее время в продаже уже имеются нетерминированные кабели и тестовые платы CX-4, работающие со скоростью 25 Гбит/с на линию.
В ходе презентации подкомитета по оптическим каналам группы HSSG было показано, что оптические трансиверы будут удовлетворительно работать при скорости 25-Гбит/с на линию в системах городских сетей и сетей операторов связи на таких распространенных дистанциях, как 2, 10 и 40 км.
Движения на рынке
Похоже, что группа владельцев мега-ЦОДов — этакий потенциальный консорциум Mega Data Center Consortium — под эгидой комитета Ethernet или нет — в любом случае намеревается продвигать и терабитовый стандарт. Спецификация организации Optical Internet Forum (OIF) на обобщенный электрический интерфейс, поддерживающий скорость 25 Гбит/с на линию, находится на этапе разработки, и усилия этой группы, похоже, будут согласовываться с действиями разработчиков спецификаций Ethernet. Что касается консорциума Ethernet Alliance, то он будет продолжать стимулирование работ по созданию 100-Гбит/с стандарта и проведение тестов на интероперабельность, получивших название плагфестов (plugfests).
Консорциум Convergence Enhanced Ethernet (CEE) содействует объединению технологий InfiniBand, Fibre Channel и Ethernet в один стандартный интерфейс. Некоторые члены CEE планируют выпустить в качестве первой реализации такого стандартного интерфейса единую ИС с ядрами для каждого из этих интерфейсов. Некоторые сторонники объединительных панелей Ethernet вообще стремятся «выжить» интерфейсы InfiniBand, PCI Express и SerialRapidIO с этого рынка. Еще одна группа производителей начинает активизировать свои усилия по разработке стандарта Fibre Channel-over-Ethernet, который должен стать доминирующим и вытеснить с рынка нынешний интерфейс iSCSI и основанные на нем продукты.
Сегодня в лабораториях уже имеются микросхемы «медножильных» трансиверов, работающие по схеме 2 * 50 = 100 Гбит/с, но для массового производства они слишком дорогостоящие. Сторонники Ethernet на витопарном кабеле думают над тем, как бы им добиться передачи 25 Гбит/с (на пару) на расстояние до 100 м, подобно тому, как недавно в результате долгой и кропотливой работы они добились передачи 2,5 Гбит/с (на пару) на это же расстояние для новых 10-Гбит/с систем стандарта IEEE 802.3an. Хотя они надеются выйти на рынок коротких каналов для инфраструктуры ЦОДов, их микросхемы все еще стоят дороже (и сильно греются), чем компоненты систем CX-4, что заставило эту группу производителей также наладить выпуск продуктов CX-4. Цены на новые экранированные кабели категорий 6A и 7 поднялись сегодня почти до цены кабеля CX-4.
В целом работа над стандартом на 100-Гбит/с медножильные каналы Ethernet, работающие по схеме 4 * 25 Гбит/с, по всей вероятности, ускорит разработку спецификации на технологию InfiniBand для скорости 20 Гбит/с на линию и соответствующих продуктов. Большая часть сообщества Ethernet хотела бы, если это возможно, использовать для 100-Гбит/с Ethernet те же самые медные и оптические коннекто-ры типа SFF-8470, LC и MPO, которые определены существующими стандартами Ethernet.
Для изготовления кабельных сборок относительно большой длины (40 и более метров) или с минимально возможными диаметром медной жилы и наружным диаметром кабеля, которые необходимы для сред высокопроизводительных вычислений и мега-ЦОДов, можно использовать активные двухосевые медные кабели. Однако они вряд ли будут определены в стандарте на 100-Гбит/с Ethernet. Большие масса, диаметр и радиус изгиба кабелей являются для конечных пользователей существенной проблемой.
Учитывая то, что ни одна компания не способна одновременно вести и разработку и производство продуктов 100-GE, на рынке наблюдается активное образование партнерств, приобретение и объединение компаний. ПО моделирования и измерительное оборудование высокого уровня стоят сегодня весьма дорого. Для 100-Гбит/с систем требуется определить и стандартизировать новые тестовые методики. Кроме того, необходимы новые способы терминирования кабелей, монтажа разъемов и трассировки проводников на схемных печатных платах. Все это очень непросто, но лично я верю, что пятое поколение систем Ethernet будет действительно разработано и окажется столь же успешным, как и все предыдущие поколения.
