目前，在物聯(lián)網(wǎng)、IOT、云計(jì)算、AI等新興技術(shù)的發(fā)展大勢(shì)下，邊緣設(shè)備增多，應(yīng)用程序激增，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量暴漲，在此背景下，促使數(shù)據(jù)中心對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，從10Gb、25Gb到40Gb、100Gb，帶寬越來(lái)越高、速度越來(lái)越快。

高帶寬網(wǎng)絡(luò)固然能帶來(lái)更高的傳輸速率，不過(guò)同時(shí)也意味著更高的成本和能耗。在成本與性能的平衡方面，25Gb以太網(wǎng)以低延遲、大吞吐量、高性能的優(yōu)異特征，很好地滿足了現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心現(xiàn)在及未來(lái)的帶寬需求。

2016年，光潤(rùn)通開始著手于25G光纖以太網(wǎng)方便的部署，配合其上游服務(wù)器廠家，在IOT/AI/云計(jì)算/大數(shù)據(jù)/方面，為其提供了25G光纖以太網(wǎng)卡F2502E-V3.0的傳輸解決方案，經(jīng)過(guò)四年的發(fā)展和培育，光潤(rùn)通25G光纖以太網(wǎng)卡F2502E-V3.0在虛擬化、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用應(yīng)用場(chǎng)景下的實(shí)際應(yīng)用，以低延遲、大吞吐量、高性能、穩(wěn)定性可靠，已經(jīng)列入主流的服務(wù)器廠家的GPU服務(wù)器和高性能計(jì)算服務(wù)器等系列的入駐網(wǎng)卡，在現(xiàn)有市場(chǎng)，從起步到現(xiàn)在與10G光纖以太網(wǎng)卡形成一個(gè)平分秋色的局面。以下是知名第三方機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，可以看出，數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)從萬(wàn)兆/四萬(wàn)兆向25/50Gb轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)非常明顯：

▲到2019年，100GE和25GE將構(gòu)成近60％的數(shù)據(jù)中心交換端口

▲固定托管的10GbE市場(chǎng)花了20個(gè)季度累積發(fā)運(yùn)了500,000個(gè)端口，而固定托管的25GbE僅用2個(gè)季度就取得了相同的成績(jī)

隨著25G光纖以太網(wǎng)卡使用量的上漲、成本控制逐年下降，加上與10Gb光纖以太網(wǎng)卡布線兼容，25Gb光纖以太網(wǎng)卡已經(jīng)掃除了最后障礙，被廣泛部署在虛擬化、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等應(yīng)用場(chǎng)景。

同時(shí)，隨著無(wú)線局域網(wǎng)接入帶寬從1Gb提升到2.5Gb/5Gb，25GbE園區(qū)網(wǎng)也日益盛行，下面我們將通過(guò)實(shí)例觀察光潤(rùn)通25G光纖以太網(wǎng)卡F1002E-V3.0在某服務(wù)器廠家的虛擬化/HPC/XaaS/云技術(shù)應(yīng)用，光潤(rùn)通25G光纖以太網(wǎng)卡F1002E-V3.0的支持下會(huì)表現(xiàn)出怎樣的卓越性能。

背景 

一個(gè)高效的系統(tǒng)應(yīng)該將所有部件組合在一起以產(chǎn)生最大能量且無(wú)短板限制，而目前服務(wù)器整體設(shè)計(jì)中，I/O（網(wǎng)絡(luò)）是最大的短板。

光潤(rùn)通通過(guò)對(duì)用戶使用環(huán)境和后續(xù)發(fā)展需求的評(píng)估，以確保足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬。在目前最常用的10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡的使用環(huán)境下，進(jìn)行25GbE以太網(wǎng)網(wǎng)卡改造升級(jí)，其單位成本下的性能更高，且能和10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡現(xiàn)有的產(chǎn)品布線兼容。

考慮到成本效益和向后兼容性，您的工作負(fù)載會(huì)在什么時(shí)候超過(guò)10GbE并保證對(duì)25GbE的投資？我們決定通過(guò)一系列測(cè)試比較每個(gè)問(wèn)題的結(jié)果，來(lái)進(jìn)一步探討這個(gè)問(wèn)題。

測(cè)試方案 

我們?cè)谶\(yùn)行VMware的某服務(wù)器廠家的服務(wù)器上進(jìn)行了大量測(cè)試，以量化這兩種光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡之間的性能差異。

其中，光潤(rùn)通 10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡/25GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡充當(dāng)獨(dú)立變量。測(cè)試過(guò)程中，在25Gbps光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡上運(yùn)行16個(gè)虛擬機(jī)，同時(shí)也在10Gbps光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡上運(yùn)行與25Gbps光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡相同的16個(gè)、12個(gè)和8個(gè)虛擬機(jī)，一共進(jìn)行了4組測(cè)試，以顯示在不同的工作負(fù)載水平下，25GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡相比10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡的優(yōu)勢(shì)。

四種類型的VMware工作負(fù)載（從中等到重度）被應(yīng)用于每組測(cè)試，持續(xù)2小時(shí)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，會(huì)量化延遲、CPU利用率和吞吐量并對(duì)其進(jìn)行比較。

1.性能

如前所述，每個(gè)配置的測(cè)試組都應(yīng)用了唯一的VMware工作負(fù)載：

●DVD Store

●Iometer上的文件服務(wù)器模擬

●Exchange Jetstress

●Iometer上的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器模擬

每種工作負(fù)載都以不同的強(qiáng)度對(duì)服務(wù)器施加壓力，從而提供廣泛的數(shù)據(jù)分析。每次任務(wù)完成都會(huì)對(duì)所收集的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，單位時(shí)間內(nèi)完成的任務(wù)越多，性能就越高。這4組測(cè)試的結(jié)果與以下示例類似：

▲比較文件服務(wù)器的傳輸速率，可以看出對(duì)于12個(gè)和16個(gè)VM，25G光纖以太網(wǎng)卡明顯優(yōu)于10GbE

▲雖然沒有文件服務(wù)器數(shù)據(jù)那么明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，但25GbE仍然要優(yōu)于10GbE上12個(gè)和16個(gè)VM的表現(xiàn)

運(yùn)行在25GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡上的16個(gè)VM的總體性能，與運(yùn)行在10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡上的8個(gè)VM所表現(xiàn)出來(lái)的性能相當(dāng)；相反，與10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡上12個(gè)和16個(gè)VM的表現(xiàn)相比，25GbE的性能分別增加了14％和31％。

2.延遲

下一系列測(cè)試旨在量化10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡和25GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡之間的平均延遲增量，相同的四種工作負(fù)載在相同的四種配置中運(yùn)行。以下為比較示例：

▲DVD Store操作的延遲平均值，可以看到25GbE顯著改善了10GbE VM工作負(fù)載的延遲

▲網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器操作的延遲平均值，在12和16VM時(shí)，10GbE網(wǎng)卡運(yùn)行速度比25GbE慢得多

整體延遲遵循相同的模式，如果在10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡測(cè)試中添加超過(guò)8個(gè)VM，就會(huì)產(chǎn)生速度損失，在10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡上運(yùn)行12個(gè)及以上VM所產(chǎn)生的延遲都比25GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡上運(yùn)行16個(gè)VM負(fù)載的延遲高；而對(duì)于16個(gè)VM的工作負(fù)載，我們看到25GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡適配器的總體延遲總體降低了25％。

現(xiàn)在，趨勢(shì)已經(jīng)很明顯了——當(dāng)10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡 VM負(fù)載大致超過(guò)25GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡工作負(fù)載的一半時(shí)，使用更高帶寬的適配器更有利。似乎確實(shí)如此，但在得出最終結(jié)論之前，我們還有一些數(shù)據(jù)需要分析。

3.處理器利用率

▲比較16個(gè)VM的平均值，可以看出10GbE帶寬的不足限制了處理器的利用率

4.吞吐量

▲在這種環(huán)境下，直接就4TB電影文件比較25GbE和10GbE的下載速度。10GbE平均速度約為2Gbps，因此限制了其最大性能。而相對(duì)的，25GbE的速率上限為4Gbps，電影文件下載完成的時(shí)間僅是10GbE的2/3

 結(jié)論 

將服務(wù)器廠家的服務(wù)器與光潤(rùn)通25GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡相結(jié)合，將服務(wù)器廠家的服務(wù)器與光潤(rùn)通10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡相結(jié)合相對(duì)比，可以提高性能、CPU利用率和吞吐量并降低延遲。

在擴(kuò)展和利用運(yùn)行服務(wù)器時(shí)，我們通常會(huì)敦促客戶確定是否將光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡從10GbE升級(jí)到25GbE以防止瓶頸，因?yàn)槿绻贿@樣做可能會(huì)降低基礎(chǔ)架構(gòu)的利用率。