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  • 還在用萬兆光纖小水管?25Gb以太網(wǎng)卡了解一下

  • 發(fā)表時間:2020年06月04日
  • 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)中心對網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求,,從10Gb、25Gb到40Gb,、100Gb,,帶寬越來越高、速度越來越快。


    高帶寬網(wǎng)絡(luò)固然能帶來更高的傳輸速率,,不過同時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)在及未來的帶寬需求,。


    2016年,,光潤通開始著手于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)過四年的發(fā)展和培育,,光潤通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)過實(shí)際應(yīng)用應(yīng)用場景下的實(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,從起步到現(xiàn)在與10G光纖以太網(wǎng)卡形成一個平分秋色的局面,。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)從萬兆/四萬兆向25/50Gb轉(zhuǎn)變的趨勢非常明顯:


    還在用萬兆光纖小水管,?25Gb以太網(wǎng)了解一下(圖1)

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


    還在用萬兆光纖小水管,?25Gb以太網(wǎng)了解一下(圖2)

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


    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)用場景。


    同時,,隨著無線局域網(wǎng)接入帶寬從1Gb提升到2.5Gb/5Gb,,25GbE園區(qū)網(wǎng)也日益盛行,下面我們將通過實(shí)例觀察光潤通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,光潤通25G光纖以太網(wǎng)卡F1002E-V3.0的支持下會表現(xiàn)出怎樣的卓越性能,。


    背景 


    一個高效的系統(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,。


    光潤通通過對用戶使用環(huán)境和后續(xù)發(fā)展需求的評估,,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,,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)載會在什么時候超過10GbE并保證對25GbE的投資?我們決定通過一系列測試比較每個問題的結(jié)果,,來進(jìn)一步探討這個問題,。


    測試方案 


    我們在運(yùn)行VMware的某服務(wù)器廠家的服務(wù)器上進(jìn)行了大量測試,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。測試過程中,,在25Gbps光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡上運(yùn)行16個虛擬機(jī),,同時也在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、12個和8個虛擬機(jī),,一共進(jìn)行了4組測試,,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,。


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

    還在用萬兆光纖小水管,?25Gb以太網(wǎng)了解一下(圖3)


    1.性能

    如前所述,每個配置的測試組都應(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)頁服務(wù)器模擬

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


    還在用萬兆光纖小水管,?25Gb以太網(wǎng)了解一下(圖4)

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

    還在用萬兆光纖小水管,?25Gb以太網(wǎng)了解一下(圖5)

    ▲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,但25GbE仍然要優(yōu)于10GbE上12個和16個VM的表現(xiàn)


    運(yùn)行在25GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡上的16個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VM所表現(xiàn)出來的性能相當(dāng),;相反,與10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡上12個和16個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:


    還在用萬兆光纖小水管?25Gb以太網(wǎng)了解一下(圖6)

    ▲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


    還在用萬兆光纖小水管?25Gb以太網(wǎng)了解一下(圖7)

    ▲網(wǎng)頁服務(wù)器操作的延遲平均值,,在12和16VM時,,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)卡測試中添加超過8個VM,,就會產(chǎn)生速度損失,,在10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡上運(yùn)行12個及以上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VM負(fù)載的延遲高;而對于16個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25GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡工作負(fù)載的一半時,,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

    還在用萬兆光纖小水管,?25Gb以太網(wǎng)了解一下(圖8)

    ▲比較16個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

    還在用萬兆光纖小水管,?25Gb以太網(wǎng)了解一下(圖9)

    ▲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,。而相對的,,25GbE的速率上限為4Gbps,電影文件下載完成的時間僅是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)器與光潤通10GbE光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡相結(jié)合相對比,,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,,我們通常會敦促客戶確定是否將光纖以太網(wǎng)網(wǎng)卡從10GbE升級到25GbE以防止瓶頸,因?yàn)槿绻贿@樣做可能會降低基礎(chǔ)架構(gòu)的利用率,。


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