數據中心網絡100GbE發展趨勢

更新於 2024年06月26日 by

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100G光產品的技術突破不斷滿足超大規模數據中心的需求。5G的發展使許多行業能夠實現高數據吞吐量和低延遲。從2017年至今，不少企業已經升級到100G數據中心網絡，進而追求400G/800G網絡。與此同時，其他小型數據中心已逐漸升級至100G。

是什麼推動了100G數據中心網絡的增長？

Dell'Oro Group最新報告顯示，100G以太網市場依然火熱，未來，100G數據中心交換機出貨量將繼續增長一半以上。當前，100G端口設備的出貨量正呈現火熱態勢。然而，根據Dell'Oro集團的分析師預測，400G端口設備的出貨量也將迎來持續增長。

Dell'Oro預計，到2024年，400G及以上端口將佔出貨量的25%以上，800G的發展也將迅速崛起。 Dell'Oro高級總監Sameh Boujelbene說，“光學器件將繼續在數據中心交換機市場中發揮重要作用。高容量、低成本光學器件的可用性對於推動任何速率轉變至關重要。”除此之外，HPC驅動的工作負載將繼續推進數據中心網絡基礎設施，高速端口設備的成本也將逐漸下降。

在此市場環境的影響下，使用10G/25G/40G數據中心網絡的企業也開始向100G數據中心網絡邁進。為什麼企業需要升級到更高速的網絡？可從以下幾個因素闡述。

100G數據中心網絡架構及流量變化

目前，10G和40G網絡仍在廣泛使用。但對於數據中心來說，這遠遠跟不上數據規模和流量的增長，尤其是互聯網服務提供商和雲服務平臺。數據中心必須升級到更高帶寬的數據傳輸解決方案，以避免低速率和高延遲帶來的網絡問題。這也是100G數據中心成為市場主流的原因之一。

10G/25G/40G企業網絡的局限性

在傳統數據中心中，鏈路聚合很容易導致負載不平衡。與100G/200G/400G網絡相比，10G/25G/40G骨幹網帶寬效率低，數據傳輸無法持續滿足需求。另外，隨着現代企業規模的不斷擴大，互聯網變得越來越複雜，對帶寬的要求也會越來越高。而100G數據中心網絡可以彌補低速網絡的局限性，優化鏈路聚合，提高整體效率。為了適應未來業務發展的需求，升級網絡將是必然的選擇。

CMOS技術助力網絡升級

高速光模組在發展初期往往價格昂貴、功耗較大，但隨着光模組技術的不斷成熟，性價比將大幅提升。互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 技術可為100G網絡架構提供高達10倍的傳輸速度，同時降低50%的功耗。這種以太網技術的發展使得100G端口設備能夠實現低功耗和高帶寬性能，同時降低100G數據中心網絡的成本。隨着互聯網數據的指數級增長以及光模組技術的不斷成熟，未來400G/800G也將佔據更大的市場。

100G數據中心網絡發展

處理器功率、服務器和虛擬化密度的增加正在加速交換機上行鏈路速率。服務器之間的流量也超過客戶端到服務器的交通量。為了更有效地處理數據，數據中心網絡必須從10G升級到100G。那麼，100G數據中心網絡有哪些優勢呢？

性能與成本

100G數據中心網絡節省了一定的能耗和布線空間。正如Dando所說，使用更少的轉碼器可以降低一些成本。同時舉例說明，基於上一代技術，如果TOR交換機有16個計算節點，每個節點支持兩個20G連接，那麼總共可以達到320G的帶寬。但是新技術允許10臺服務器同時運行，每臺服務器支持雙25G連接，TOR交換機總帶寬可以達到500G，將實際連接數量從32個減少到10個。

此外，Dando表示，從HPE內部測試來看，與10G網絡相比，100G網絡性能提升了65%，總成本降低了27%，同時功耗節省了31%，布線複雜度降低了38%。由此可見，100G網絡骨幹網減輕了核心網的負載。

工作量

大型數據中心服務提供商和雲服務平臺在高性能計算和雲基礎設施服務設施中採用100G網絡來平衡工作負載。瞻博網絡數據中心銷售總監Brett Ley提到，金融、政府、石油和天然氣服務的HPC和技術也已轉移到100G數據中心網絡。

從存儲數據中心的工作量來看，100G確實可以大大減少工作量。虛擬化的發展也在一定程度上減少了工作負載，同時也帶動了對更高速帶寬的需求。

存儲性能

軟件定義存儲技術也廣泛應用於數據中心，例如擴展存儲或超融合架構，其核心是基於IP的網絡中的存儲流量。當在高速數據中心使用時，具有NVMe接口的閃存驅動器可以提供比SAS或SATA驅動器更高的吞吐量和更低的延遲。在100G數據中心網絡甚至高速400G/800G網絡中，這是一項非常值得採用的存儲技術，不僅能夠降低存儲成本，還提供了存儲擴展靈活性。另外，高速數據中心一般採用以太網來完成數據傳輸。以太網存儲的帶寬是光纖的三倍，成本僅為光纖的三分之一，也是存儲的優勢之一。