萬兆以太網(wǎng)挺進(jìn)數(shù)據(jù)中心

依靠自身優(yōu)異的性能與低廉的端口成本，萬兆以太網(wǎng)被越來越多的數(shù)據(jù)中心采用，為虛擬化、網(wǎng)絡(luò)存儲等各種技術(shù)和應(yīng)用提供更為可靠而寬松的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

當(dāng)前，越來越多的數(shù)據(jù)中心希望能夠高效處理并有效管理日益增加的帶寬消耗型應(yīng)用，為此相關(guān)廠商正致力于研發(fā)多項技術(shù)，如多核服務(wù)器、虛擬化、高密度計算以及網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)等。這些新興技術(shù)對輸入/輸出(I/O)性能提出了更高的需求，而這些需求正是萬兆以太網(wǎng)不斷進(jìn)步的動力源泉。

首項萬兆以太網(wǎng)(10GbE)標(biāo)準(zhǔn)頒布于2002 年，但是當(dāng)時10GbE 應(yīng)用的增長還只集中在那些需要最高可用帶寬的細(xì)分市場中。直到2006年面向萬兆以太網(wǎng)的10GBase-T標(biāo)準(zhǔn)的確立，才推動了6類線或更好的銅纜雙絞線連接方式的普及，同時，由于萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)、服務(wù)器網(wǎng)卡以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，萬兆以太網(wǎng)性能的魅力進(jìn)一步彰顯。

實際上，帶寬和I/O吞吐量固然是當(dāng)今數(shù)據(jù)中心連接需求的重要方面，但除此之外，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)連接產(chǎn)品，無論是千兆還是萬兆以太網(wǎng)，還必須對新一代數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用提供足夠的支持，包括:

● 為多核服務(wù)器提供高性能、低時延、低CPU占用率的高帶寬連接;

● 支持多個虛擬機(jī)(VM)的 I/O 仲裁需求;

● 為刀片式服務(wù)器與高密度計算提供低成本、高能效及高性能連接;

● 配合SCSI以支持以太網(wǎng)的存儲應(yīng)用。

支持多核平臺

利用基于多核處理器的服務(wù)器產(chǎn)品，數(shù)據(jù)中心可在不增加空間與散熱成本的同時，有效提升計算能力。用多核服務(wù)器取代較老的單核產(chǎn)品，可在不增加硬件占地空間的情況下將計算能力提升3至5倍。同時，由于應(yīng)用被整合到性能更高、數(shù)量更少的服務(wù)器中，工作效率也將得到進(jìn)一步提高。

然而，多核系統(tǒng)增強(qiáng)的功能與能效也同樣提升了人們對I/O容量的要求。在將多個應(yīng)用整合到服務(wù)器方面，多核服務(wù)器確實擁有充足的提升潛力，同時應(yīng)用I/O流量的聚合還能輕易地利用萬兆以太網(wǎng)連接的額外帶寬來實現(xiàn)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)性能。但是，僅提高額外的連接帶寬并不是提升吞吐量的有效解決方法，各類服務(wù)器在I/O進(jìn)程中都存在著的巨大瓶頸，需要系統(tǒng)級的解決方案才能徹底克服這些瓶頸。

I/O加速技術(shù)在萬兆以太網(wǎng)上得以充分發(fā)揮，該技術(shù)可在服務(wù)器系統(tǒng)的網(wǎng)卡、芯片組與處理器間實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)移動，由此通過增加處理器占用率和降低延遲來提升系統(tǒng)的整體性能。以英特爾萬兆以太網(wǎng)產(chǎn)品 PCI Express(簡稱PCIe)為例，其I/O加速功能利用芯片組而非CPU來實現(xiàn)數(shù)據(jù)副本移動，支持CPU預(yù)取數(shù)據(jù)，從而避免緩存未命中的發(fā)生，并提高應(yīng)用的響應(yīng)速度。其MSI-X技術(shù)有助于實現(xiàn)多個 MSI 向量間的I/O網(wǎng)絡(luò)中斷負(fù)載平衡，低延遲中斷則可根據(jù)數(shù)據(jù)的延遲敏感度來自動調(diào)節(jié)中斷間隔時間。此外，采用PCI-E接口的所有英特爾萬兆服務(wù)器網(wǎng)卡還可優(yōu)化多核處理器平臺的吞吐量。這些新的網(wǎng)絡(luò)特性可將全部以太網(wǎng)工作負(fù)載分配到系統(tǒng)中的所有可用CPU內(nèi)核，從而大幅提高性能。

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