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Trend 100GbE nello sviluppo della rete data center

Aggiornato il 03 Mag 2023 by
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FS 100G Data Center Switches

I progressi tecnologici nei prodotti ottici 100G continuano a rispondere alle esigenze dei data center hyper-scale. Lo sviluppo del 5G consente a molti settori di ottenere un elevato throughput di dati e una bassa latenza. Dal 2017 a oggi, molte aziende hanno già effettuato l'aggiornamento alle reti di data center 100G e poi hanno perseguito le reti 400G/800G. Mentre altri piccoli data center stanno ancora aggiornando le reti 100G.

Cosa spinge la crescita delle reti data center 100G

Secondo l'ultimo rapporto di Dell'Oro Group, il mercato Ethernet 100G rimane caldo e le spedizioni di switch per data center 100G continueranno a crescere di oltre la metà. Sebbene le spedizioni di dispositivi di porta 100G siano attualmente in pieno svolgimento, gli analisti di Dell'Oro prevedono che anche le spedizioni di apparecchiature di porta 400G continueranno ad aumentare negli ultimi anni.

Dell'Oro prevede che entro il 2024, le porte da 400G in su rappresenteranno più del 25% delle spedizioni, e anche lo sviluppo di 800G si svilupperà come una nuova vita. Sameh Boujelbene, senior director di Dell'Oro, ha dichiarato. "L'ottica continuerà a svolgere un ruolo importante nel mercato degli switch per data center. La disponibilità di ottiche ad alta capacità e a basso costo è fondamentale per guidare qualsiasi spostamento di velocità". Inoltre, i carichi di lavoro guidati dall'intelligenza artificiale continueranno a plasmare l'infrastruttura di rete dei data center, e anche il costo delle apparecchiature di porta ad alta velocità diminuirà gradualmente.

100G Market Insight

Sotto l'influenza di questo contesto di mercato, anche le imprese che utilizzano reti di data center 10G/25G/40G hanno iniziato a passare a reti di data center 100G. Perché le aziende hanno bisogno di passare a reti a velocità più elevata? I fattori sono i seguenti.

Architettura di rete data center e modifiche al traffico

Attualmente le reti 10G e 40G sono ancora ampiamente utilizzate. Ma per i data center, questo è ben lungi dal tenere il passo con la crescita della scala dei dati e del traffico, soprattutto per quanto riguarda i provider di servizi Internet e le piattaforme di servizi cloud. I data center devono passare a soluzioni di trasmissione dati con una larghezza di banda superiore per evitare i problemi di rete causati da velocità ridotte e latenza elevata. Questo è uno dei motivi per cui i data center 100G sono diventati mainstream sul mercato.

Limitazioni delle reti aziendali 10G/25G/40G

Nei data center tradizionali, l'aggregazione dei collegamenti può facilmente portare a uno squilibrio del carico. Rispetto alle reti 100G/200G/400G, le reti backbone 10G/25G/40G hanno una bassa efficienza di banda e la trasmissione dei dati non può continuare a soddisfare la domanda. Inoltre, con la continua espansione della scala delle imprese moderne, Internet è diventato sempre più complesso e i requisiti di larghezza di banda diventeranno sempre più elevati. Attualmente, le reti di data center 100G possono compensare i limiti delle reti a bassa velocità, ridurre al minimo l'aggregazione e migliorare l'efficienza complessiva. In futuro, è necessario considerare anche l'aggiornamento della rete per lo sviluppo di nuove attività.

La tecnologia CMOS favorisce l'aggiornamento della rete

I transceiver ad alta velocità sono spesso costosi e consumano molta energia nella fase iniziale di sviluppo, ma con la continua maturazione della tecnologia dei moduli ottici, l'efficacia dei costi aumenterà notevolmente. La tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) può fornire velocità di trasmissione fino a 10 volte superiori per le architetture di rete 100G, riducendo al contempo il consumo energetico del 50%. Lo sviluppo di questa tecnologia Ethernet consente ai dispositivi con porte 100G di ottenere un basso consumo energetico e prestazioni elevate in termini di larghezza di banda, riducendo al contempo il costo delle reti di data center 100G. Con la crescita esponenziale dei dati Internet e la continua maturazione della tecnologia dei transceiver, anche 400G/800G occuperanno un mercato più ampio in futuro.

Per la maggior parte delle imprese, l'era dei 400g è ancora lontana. Attualmente è necessario passare a 100g, ma è più conveniente e agevole passare a 400g.

Sviluppo di reti data center 100G

L'aumento della potenza dei processori, della densità dei server e della virtualizzazione accelera le velocità di uplink degli switch. Anche il traffico da server a server supera quello da client a server. Per elaborare i dati in modo più efficiente, le reti di data center devono passare da 10G a 100G. Quali sono i vantaggi delle reti data center a 100G?

Prestazioni e costi

La rete di data center 100G consente di risparmiare una certa quantità di energia e di spazio nel cablaggio. Come ha detto Dando, l'utilizzo di un minor numero di transcodificatori può ridurre alcuni costi. Allo stesso tempo, ha anche fornito un esempio, basandosi sulla tecnologia della generazione precedente, se lo switch top-of-rack ha 16 nodi di elaborazione, ogni nodo supporta due connessioni da 20G, si ottiene un totale di 320G. Mentre la nuova tecnologia consente a 10 server di funzionare contemporaneamente, supportando doppie connessioni da 25G, un totale di 500G entra nello switch top-of-rack, riducendo il numero effettivo di connessioni da 32 a 10.

Inoltre, Dando ha dichiarato che dai test interni di HPE, rispetto alle reti 10G, il 100G ha migliorato le prestazioni del 65% e ridotto il costo totale del 27%, risparmiando il 31% sul consumo di energia e il 38% sulla complessità del cablaggio. Si può quindi concludere che la rete backbone a 100G riduce il carico sulla rete core.

Carico di lavoro

I grandi fornitori di servizi di data center e le piattaforme di servizi cloud hanno adottato le reti 100G nelle strutture di calcolo ad alte prestazioni e di servizi di infrastruttura cloud per bilanciare i carichi di lavoro. Brett Ley, direttore delle vendite di data center di Juniper Networks, ha dichiarato che anche l'HPC e la tecnologia per i servizi finanziari, governativi, petroliferi e del gas sono stati trasferiti sulle reti data center 100G.

Dal punto di vista del carico di lavoro del data center di storage, 100G può effettivamente ridurre notevolmente il carico di lavoro al suo interno. Anche lo sviluppo della virtualizzazione ha ridotto in una certa misura i carichi di lavoro, ma ha anche determinato la necessità di una larghezza di banda più elevata.

Prestazioni di archiviazione

Anche le tecnologie di archiviazione definite dal software sono ampiamente utilizzate nei data center, come lo storage esteso o le architetture iperconvergenti, il cui fulcro è il traffico di archiviazione nelle reti basate su IP. Le unità flash con interfacce NVMe possono fornire un throughput più elevato e una latenza inferiore rispetto alle unità SAS o SATA se utilizzate nei data center ad alta velocità. Nelle reti di data center 100G e persino nelle reti 400G/800G ad alta velocità, questa è una tecnologia di archiviazione molto valida, che non solo riduce i costi di archiviazione, ma offre anche flessibilità di espansione dell'archiviazione. Inoltre, i data center ad alta velocità utilizzano generalmente Ethernet per completare la trasmissione dei dati. Poiché la larghezza di banda dell'archiviazione Ethernet è tre volte superiore a quella della fibra ottica, il costo è solo un terzo di quello della fibra ottica, rappresentando uno dei vantaggi dell'archiviazione.

Preparazione per le reti di data center 100G

Per l'aggiornamento alle reti di data center a 100G, è necessario elaborare in anticipo un piano di migrazione dalle reti a bassa velocità a quelle a 100G ed effettuare una preparazione completa. L'implementazione è semplificata perché i prodotti 100GbE di solito supportano la compatibilità all'indietro. È quindi possibile valutare se è necessario riutilizzare i cavi esistenti e installare i moduli ottici necessari. Siate prudenti quando costruite una rete di data center 100G e riservate una certa quantità di spazio di espansione per la crescita futura dei dati.

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