乙太網路的發展,在2002到2006年間完成標準化的10Gb乙太網路之後,出現了長時間的停滯期。

從1983年標準化的10Mb乙太網路,到1995年的100MB乙太網路之間,花了長達12年時間,不過接下來只經過3年時間,1Gb乙太網路便在1998年標準化,緊接著在4年後的2002年,10Gb乙太網路也跟著完成了標準化。

但是在10GbE之後,過了8年,新一代的40GbE與100GbE才於2010年標準化。40GbE與100GbE分別是10GbE的「4線化(4-lane)」與「10線化(10-lane)」版本,直接繼承了10GbE的基本架構,但由於成本高昂,推廣速度十分緩慢,主要的應用局限於資料中心的骨幹網路,一直到2015到2016年左右,才開始有少數儲存陣列提供40GbE的選項,但迄今仍不是多數儲存陣列產品的標準規格,遠不如10GbE普及。

有鑒於40/100GbE規格普及緩慢,以Google與微軟為首,加上Arista Networks、Broadcom與Mellanox等網通廠商,在2014年7月組成25Gb乙太網路聯盟(25 Gigabit Ethernet Consortium),開始推廣新的25/50GbE規格,試圖在40/100GbE以外,另外發展更容易部署與推廣的高速乙太網路規格,後來陸續又有Dell、Brocade、Cavium Networks與QLogic、Emulex等廠商先後加25GbE聯盟。

25GbE的概念,可以看成是把100GbE一分為四而成。25GbE與現有的10GbE一樣都是單線,時脈速率從10GbE的10.31GHz提高到25.78GHz,將資料速率提高2.5倍達到25Gb/s。若將25GbE「雙線化」,便成為50GbE,而25GbE的「4線化」,就是100GbE。

基於40GbE推廣緩慢的教訓,25GbE一大特點是重視低成本,透過單線傳輸架構,可顯著節省線材與收發模組(Transceiver)耗用的資源,例如,25GbE的雙同軸纜線與10GbE同樣是4芯(4-wire)形式,成本低於40GbE的16芯雙同軸纜線,而25GbE的收發模組,也只須採用類似10GbE的SFP+、同為單通道形式(single-channel)的SFP28規格,不像40GbE必須使用成本昂貴許多、採用4通道形式(4-channel)的QSFP+或QSFP28規格。

依照25GbE聯盟的說法,比起現有的10GbE,25GbE可提供2.5倍的傳輸頻寬,但成本只提高1.5倍;而比起40GbE,25Gb雙線化而成的50GbE擁有高出1.25倍的頻寬,成本卻相同,同時50GbE耗用的通道/光纖只有40GbE的一半,而且SFP28連接頭的尺寸也比40GbE的QSFP+連接頭更小,可讓交換器的埠配置密度提高2倍。

IEEE已於2016年7月,在802.3bz協定中,正式將25GbE規格標準化。不過IEEE沒有直接取用25GbE雙線化而成的50GbE規格,而是另外成立工作小組,發展單線即有50Gb/s頻寬的單線式50GbE規格,也就是發展中的802.3cd協定,以便更有效率地過渡到200GbE與400GbE規格。

25GbE邁入儲存端應用

雖然25GbE起步較40GbE晚,但由於支援廠商眾多,發展的速度很快,已有取代40GbE的形勢。依照Dell’Oro Group的統計,25GbE問世雖然比40GbE晚了將近4年時間,但只花了不到2年,到2017年後期時的出貨量,就已趕上40GbE。

目前25GbE的應用環境,已經算是初步完整成形。在網路卡方面,已有Intel、Broadcom、Mellanox、Netronome等廠商的25GbE網路卡產品可選;交換器方面, Arista、Mellanox、Cisco、Juniper等廠商的新款交換器也都支援了25GbE。

至於在儲存設備端方面,則是以NetApp的腳步較快,在2017年下半年發表的EF 570全快閃儲存陣列上。率先提供25GbE作為主機端iSCSI介面的選項,稍後2018年中發表的AFF系列新旗艦款式A800,也跟進支援了25GbE,可兼用於區塊與檔案存取服務。Pure Storage在今年改款的FlashArray //X全快閃儲存陣列上,也提供了25GbE的支援,FlashArray //X還同時提供了40GbE與50GbE的選項,應該是目前支援新世代乙太網路規格最廣泛的產品。

另外,IBM旗下的Spectrum Virtual儲存平臺產品家族中,包括Storwize V7000、FlashSystem V9000與FlashSystem 9100,也都在今年新增支援了25GbE規格,透過基於25GbE通道的iWARP/RoCE協定,來支援NVMe-oF傳輸架構。

雖然目前支援25GbE的儲存陣列產品還不多,不過有這方面需求的用戶,已能組成完整的端到端25GbE存取環境,從主機端、網路端到儲存陣列,都有產品支援。預計在2019年上半年的新一輪儲存陣列產品更新中,主要儲存大廠應該都會引進25GbE規格。

後來居上的25GbE

資料來源:Dell’Oro Group,2017

依據Dell’Oro Group在2017年發布的出貨統計來看,10GbE仍是目前資料中心最重要的乙太網路規格,占有的出貨比重最大。至於在新一代的乙太網路規格中,40GbE雖然問世較早,普及速度卻相當緩慢,2016年以後的出貨量甚至還低於100GbE。而25GbE的發展速度則相當驚人,雖然產品推出時間比40GbE晚了3、4年,但追趕速度非常快,只花了不到2年時間便追上了40GbE(以埠數計算的出貨量為基準),依照這樣的趨勢,40GbE很可能會在幾年內便退出市場,由25GbE與新的50GbE取而代之。


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