万兆以太网挺进数据中心

万兆以太网挺进数据中心

万兆以太网依靠自身优异的性能与低廉的端口成本，被越来越多的数据中心采用，为虚拟化、网络存储等各种技术和应用提供更为可靠而宽松的网络环境。

当前，越来越多的数据中心希望能够高效处理并有效管理日益增加的带宽消耗型应用，为此相关厂商正致力于研发多项技术，如多核服务器、虚拟化、高密度计算以及网络存储技术等。这些新兴技术对输入/输出(I/O)性能提出了更高的需求，而这些需求正是万兆以太网不断进步的动力源泉。

首项万兆以太网(10GbE)标准颁布于2002 年，但是当时10GbE 应用的增长还只集中在那些需要最高可用带宽的细分市场中。直到2006年面向万兆以太网的10GBase-T标准的确立，才推动了6类线或更好的铜缆双绞线连接方式的普及，同时，由于万兆以太网交换机、服务器网卡以及相关基础设施产品的推广应用，万兆以太网性能的魅力进一步彰显。

实际上，带宽和I/O吞吐量固然是当今数据中心连接需求的重要方面，但除此之外，现在的网络连接产品，无论是千兆还是万兆以太网，还必须对新一代数据中心的应用提供足够的支持，包括:

为多核服务器提供高性能、低时延、低CPU占用率的高带宽连接;

支持多个虚拟机(VM)的 I/O 仲裁需求;

为刀片式服务器与高密度计算提供低成本、高能效及高性能连接;

配合SCSI以支持以太网的存储应用。

支持多核平台

利用基于多核处理器的服务器产品，数据中心可在不增加空间与散热成本的同时，有效提升计算能力。用多核服务器取代较老的单核产品，可在不增加硬件占地空间的情况下将计算能力提升3至5倍。同时，由于应用被整合到性能更高、数量更少的服务器中，工作效率也将得到进一步提高。

然而，多核系统增强的功能与能效也同样提升了人们对I/O容量的要求。在将多个应用整合到服务器方面，多核服务器确实拥有充足的提升潜力，同时应用I/O流量的聚合还能轻易地利用万兆以太网连接的额外带宽来实现最优网络性能。

但是，仅提高额外的连接带宽并不是提升吞吐量的有效解决方法，各类服务器在I/O进程中都存在着的巨大瓶颈，需要系统级的解决方案才能彻底克服这些瓶颈。

I/O加速技术在万兆以太网上得以充分发挥，该技术可在服务器系统的网卡、芯片组与处理器间实现高效数据移动，由此通过增加处理器占用率和降低延迟来提升系统的整体性能。以英特尔万兆以太网产品 PCI Express(简称PCIe)为例，其I/O加速功能利用芯片组而非CPU来实现数据副本移动，支持CPU预取数据，从而避免缓存未命中的发生，并提高应用的响应速度。

其MSI-X技术有助于实现多个 MSI 向量间的I/O网络中断负载平衡，低延迟中断则可根据数据的延迟敏感度来自动调节中断间隔时间。此外，采用PCI-E接口的所有英特尔万兆服务器网卡还可优化多核处理器平台的吞吐量。这些新的网络特性可将全部以太网工作负载分配到系统中的所有可用CPU内核，从而大幅提高性能。

万兆以太网可以应用在校园网、城域网、企业网等。但是由于当前宽带业务并未广泛开展，人们对单端口10G骨干网的带宽没有迫切需求，所以10G以太网技术相对其他替代的链路层技术例如2.5G POS、捆绑的千兆以太网）并没有明显优势。