+7 (495) 118-22-48
sales@prosupport.ru

Кто на свете всех быстрее

08.11.2007
Кто на свете всех быстрее

По данным "СЕТИ" от 08.11.2007 г.

Кто на свете всех быстрее

Фил Хочмут

Network World, США


Какой из сетевых коммутаторов можно назвать самым большим и быстрым? Ответ на этот вопрос зависит от того, что именно вы подразумеваете под словами «большой» и «быстрый». Производители сетевых коммутаторов Ethernet, такие как 3Com, Force10, Cisco, Extreme, Foundry и HP ProCurve, постоянно гонятся за наилучшими показателями производительности, плотности размещения и задержки передачи. Однако решения, предлагаемые ныне этими поставщиками, основаны на технологиях, средний возраст которых составляет три года. Дерзкие новички, такие как компании Raptor Networks и Woven Systems, имеют свежий взгляд на строительство «самого большого» коммутатора Ethernet. Их подход отличается от ориентации на единое мощное шасси: он нацелен скорее на архитектуру кластерных суперкомпьютеров или сетевых технологий InfiniBand.

Эпоха систем, терпимых к изменениям

Кто на свете всех быстрее

Кто на свете всех быстрее

Максимальная скорость передачи Ethernet, ограниченная текущим стандартом 802.3ae, составляет 10 Гбит/с. Отдельный порт не может работать на скорости, превышающей указанную. Другие способы оценки мощности коммутатора заключаются в установлении пропускной способности коммутационной матрицы и плотности портов, которую поддерживает шасси или все устройство. Они-то и определяют производительность портов. Латентность (время, необходимое коммутатору для обработки пакета), а также неравномерность потока, которая свидетельствует о флуктуациях латентности, — вот факторы влияния на производительность коммутатора.

«Все имеющиеся продукты обеспечивают на отдельном порту скорость передачи, соответствующую возможностям канала связи, — отмечает Дэвид Ньюман, президент фирмы Network Test и член группы Test Alliance издания Network World. — Вопрос состоит лишь в том, сколько именно портов смогут одновременно поработать на скорости канала связи, прежде чем пакеты начнут отбрасываться».

В соответствии с опубликованными спецификациями самыми крупными корпоративными коммутаторами уровня ядра сети являются E1200 компании Force10, линейка RX от Foundry, Catalyst 6500 фирмы Cisco и BlackDiamond производства Extreme. Сравнение спецификаций позволяет назвать коммутатором наибольшей емкости RX-16 производства Foundry. Он может обслуживать 64 порта 10G Ethernet на полной скорости и до 192 портов 10G на шасси в режиме перегрузки (когда общая пропускная способность на всех портах превышает возможности коммутаторов). E1200 TeraScale компании Force10 обслуживает 56 портов 10G либо 224 порта 10G в режиме перегрузки. BlackDiamond 10808 фирмы Extreme поддерживает 48 неблокирующих портов 10G. А Catalyst 6513 от Cisco обслуживает 32 соединения 10G Ethernet, работающих в полнодуплексном режиме.

Важнее латентность

«Полагаю, что более полезной метрикой, чем пропускная способность, является латентность, — заявил Ньюман. — С этой точки зрения наилучшие показатели имеют решения Cisco». Ньюман пояснил, что у Cisco Catalyst 4948 данный показатель составляет примерно 3 мкс на скорости 10 Гбит/с. «Это — наименьшее значение, которое мне удалось зарегистрировать, — отметил Ньюман. — Force10 получил в лучшем случае двузначные показатели (в микросекундах задержки), что означает тысячи задержек пакетов».

Показатели задержек коммутаторов S-series (последней разработки Force10, которую Ньюман еще не тестировал) находятся в диапазоне 200–300 нс. Это на несколько порядков лучше 3 мкс, обеспечиваемых продуктом Cisco. Данный показатель выявлен при определении характеристик продукта компанией The Tolly Group, специализирующейся на тестировании сетевого оборудования. Но отметим, что спонсором тестов стала сама Force10.

Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли Департамента энергетики США использует коммутаторы производства Force10 и Cisco в собственном центре обработки данных и ядре сети. «Трудно указать, какой из этих продуктов самый быстрый или самый производительный, — говорит Майк Беннетт, старший сетевой инженер подразделения LBLnet Services Group. — Дело в том, что коммутаторы применяются в разных приложениях. Я тестировал Catalyst 6500 с двумя портами, работающими на скорости 10 Гбит/с, и E1200 компании Force10 с двумя портами 10 GE, и ни один из продуктов не был перегружен. Отбрасывания пакетов не происходило».

В Lawrence Livermore National Laboratory, также являющейся подразделением Департамента энергетики, команда сетевых специалистов присматривается к архитектуре коммутаторов следующего поколения. Они должны вывести сеть Ethernet на уровень пропускной способности и задержек, характерный для сетей хранения. «Мы изучаем машины следующего поколения, в которых все показатели должны быть улучшены в 10 раз, — сообщил Дэйв Вильциус, руководитель сетевого подразделения лаборатории. — Все наши системы будут работать на скорости 10 Гбит/с, поэтому мы подыскиваем коммутатор или коммутационный блок, способный обеспечить работу 2 тыс. портов 10 GE. Нас интересует построение единой коммутационной среды, основанной на топологии «плоского дерева».

Топология, о которой говорит Вильциус, предполагает наличие ячеистой неблокирующей коммутационной архитектуры, похожей на традиционную телефонную сеть общего пользования. В ней коммутаторы являются простыми устройствами с ограниченным количеством портов подключения, связанных множественными маршрутами.

Одной из техник, которые Вильциус уже применяет для достижения нужного эффекта «плоского дерева», является агрегирование портов, или хеширование на 2-ом сетевом уровне (несколько каналов Gigabit или 10 GE объединяются в общий виртуальный поток). Связка коммутаторов воедино или привязка серверов к коммутаторам с помощью хешированных Ethernet-каналов дает более высокую виртуальную пропускную способность, но такое объединение ограничено восемью портами (до 80 Гбит/с с восемью хешированными каналами 10 GE). В этом методе применяется алгоритм, случайным образом посылающий пакеты в связное соединение. Получается неравномерное распределение, связанное со случайной природой алгоритма, который не обязательно предполагает наилучшее использование доступной емкости канала связи.

Молодые и нестандартные

Несколько молодых компаний стараются решить проблему ограничений технологий коммутации. Среди них следует отметить Arastra, занимающуюся маршрутизацией, и Woven Systems, которая в полузакрытом режиме разрабатывает продукт на базе реализации ячеистой технологии в Ethernet. «Мы всего-навсего пытаемся реализовать наилучшие функции Fibre Channel/InfiniBand в коммутационном блоке 10G Ethernet», — пояснил Гарри Квакенбосс, президент и исполнительный директор Woven.

Подход, выбранный Woven, похож на продолжение тенденций перехода на распределенные, кластерные вычисления. При них большие серверы с поддержкой симметричной многопроцессорности (SMP) заменяются одно- или двухъядерными процессорными узлами, которые связаны друг с другом по сети. «То же самое происходит с коммутацией в локальной сети центра обработки данных, лишь с поправкой на масштабирование, — пояснил Квакенбосс. — Большие сетевые коммутаторы дороги, но самым крупным неблокирующим коммутатором, который можно приобрести для приложений уровня центра обработки данных, является 64-портовая система Foundry». Woven ориентируется на второй сетевой уровень Gigabit и 10G Ethernet коммутаторов центров обработки данных, в которых используются специальные алгоритмы, позволяющие устройствам в некотором смысле эмулировать сети InfiniBand или Fibre Channel. «Между коммутаторами в коммутационном блоке можно организовать несколько маршрутов. Это позволяет распределять пропускную способность между маршрутами с большей динамикой, поскольку потоки трафика не закрываются, как в обычном Ethernet, основанном на протоколе исключения дублирующих маршрутов», — отметил Квакенбосс.

«Если вы планируете построить сеть более чем из двух коммутаторов, то можно прибегнуть к агрегированию каналов или транкингу для объединения групп сегментов Ethernet, — пояснил он. — Однако если вы хотите разместить в сети три или больше коммутаторов, один из них станет «узким местом». Для создания многомаршрутных сетей могут применяться коммутация на уровне 3 и протоколы, подобные OSPF и ECMP, но эти методы увеличивают совокупную стоимость владения системой. Согласно исследованиям IDC, порты с коммутаций на 3-ем сетевом уровне стоят примерно в пять раз дороже, чем порты с поддержкой коммутации 2-го уровня. «Подключение портов одного устройства к нескольким портам других устройств в коммутационном блоке облегчает переконфигурацию серверов», — также отмечает Квакенбосс.

«Руководители центров обработки данных предпочитают динамически перенастраивать приложения и серверы без их физического перезапуска», — заявил он. Организация соединений в центрах обработки данных на основе многомаршрутного Ethernet на 2-ом сетевом уровне помогает достичь этого.

Компания Raptor Networks выпускает коммутаторы Gigabit и 10 Gigabit Ethernet фиксированной конфигурации, связываемые друг с другом для формирования ячеистого коммутационного блока. Вместо того чтобы фокусироваться на высокоемких центрах обработки данных, оборудование Raptor ориентировано на центральные устройства локальных сетей и агрегирование трафика в коммутационных шкафах. «Мы обеспечили возможность выполнения требуемых функций на уровне L2, когда как остальные делают это на L3», — отметил исполнительный директор Raptor Networks Том Виттеншлагер.

Компания, которой исполнилось три года, выпускает недорогие коммутаторы 10 GE фиксированной конфигурации с 24 портами Gigabit и шестью портами 10 GE с суммарной производительностью 160 Гбит/с. Моноблочные устройства поддерживают коммутацию на 2–4 сетевых уровнях и реализуют закрытую модификацию 10 GE. Она позволяет соединять устройства в многомаршрутную ячеистую сеть на 2-ом сетевом уровне без использования протокола STP: коммутаторы объединяются посредством протокола Raptor Adaptive Switch Technology (RAST). Он соединяет коммутаторы способом, похожим на тот, каким модули в шасси коммутатора подключаются к системной или коммутационной плате. Виттеншлагер заявляет, что технология позволяет передавать пакеты по сети из четырех коммутаторов Raptor (каждый пакет перемещается между портами 10G Ethernet восемь раз между четырьмя устройствами) с задержкой 6,48 мкс.

При этом каждый коммутатор Raptor выступает в роли «лезвия» (blade-модуля), позволяя трафику перемещаться между коммутаторами очень быстро и с малыми задержками.


Назад к списку



Компьютеры
0 5 10 15 20 25 30
Оргтехника
0 4 8 12 16 20
Серверы
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Телефоны
0 5 10 15 20 25 30