25G - 数据中心升级到100G/200G/400G的重要路径

2019-08-19 14:21:25 深圳市瑞普高电子有限公司 198

随着私有云、公有云数据中心以及服务商对高宽带的需求不断增加，25G与100G得到广泛的应用，200G/400G光学器件也已从2019年开始陆续生产出货。到目前为止，大多数服务器供应商已开始为服务器提供25G光纤网卡作为I/O（输入/输出）的选择，以太网的信号传输速率从早前的10G提升到25G、100G甚至更高。尽管目前1G、10G和40G占据着以太网端口市场的主要份额，但未来对25G和100G的需求将会比以往任何时候都要强烈，因为高带宽不可否认地正推动着数据中心朝着更高扩展性和灵活性的方向发展。

一、数据中心为什么会迎来25G?

数据中心正以前所未有的速度扩展，推动了服务器与交换机之间连接对于更高带宽的需求，为了迎合这一趋势，接入网已逐步从10G升级为25G，这也为服务器与ToR交换机的连接提供了高密度、低成本和低功耗的解决方案。

25G的发展历程

自2014年25G被提出以来，谷歌、微软、Arista 网络、博通和Mellanox等公司一直推动着25G以太网标准的发展，意在实现25G架顶式服务器网络。随着25G的热度持续高涨，25G在市场上迅速的扩散，未来25G将为服务器与交换机之间的连接提供全面的解决方案。下图展示了25G以太网从2014年到2018年以来的关键里程碑

二、从现有的网络升级方式谈25G的优势

在25G以太网标准发布前，企业、运营商等数据中心的网络升级方式一般是采用10G-40G，伴着25G以太网标准的正式发布，25G-100G网络升级的方式以低成本、低功耗和高密度等优势获得了更多的应用，促进了100G以太网快速发展。下面就让我们来看看10G/25G/40G之间存在什么差异以及哪种升级方式更加优越。

相比10G，25G提供更高性能带宽

在当前数据中心中，服务器与交换机之间的网络连接一般在10G与25G之间做出选择。相对于10G而言，25G基于10G封装和芯片技术上取得了进步，提供了更高的带宽和性能。25G的出现可使数据中心基于现有的网络架构之上，不增加任何线缆互连，也能支持更高速率（超过10G）的传输，满足未来网络对于更高带宽的需求，让网络升级更加方便轻松。25G与10G传输所需的布线基础设施基本一致，即可有效避免昂贵的成本及重新布线的复杂性，使其网络升级更加便捷。

此外，25G与10G类似，采用了SerDes（Serlializer和Deserializer，英文串行解串器的缩写）单通道，具备向后兼容性，显著地降低了功耗和成本，帮助数据中心运营商节省资本开支和运营支出。

● 将25G SFP28光模块插入10G SFP+端口中，我们将获取什么样的速度？

理论上，25G SFP28光模块是能够向后兼容10G SFP+端口，其速率可达10Gb/s，但是，这种使用方式并不一定适合所有品牌交换机和光模块，考虑到光纤网卡和交换机端口的限制，一般不建议采用此方式。

相比40G，25G更符合高密度需求

25G让服务器网络适配器（NIC）与交换机之间的以太网规范具有互操作性，为机架服务器的带宽连接提供了更大的端口密度和更低的单位成本。与40G相比，它能提供更高的端口密度，最大化交换机的I/O性能和交换能力。从连接的交换机数量来看，由于25G采用单通道技术（只占用1个25G端口），而40G采用四通道（占用4个10G端口），因此25G可连接的交换机更多。另外，与现有的10G和40G相比，25G和50G的传输性能整体提高了2.5倍。

对于大型、高端企业而言，服务器的端口密度很大程度上决定了整个系统中布线和交换机基础设施的成本，因此，与40G相比，从25G升级到100G的成本相对较低。因为25G-100G网络升级时，交换机端口得到充分利用，有效降低了带宽成本。

● 已经升级到了40G网络，是否还有必要部署25G网络？

相对于40G设备来说，25G设备较为昂贵，那么已经升级到了40G网络，是否还有必要部署25G网络？由于25G通道的成本合理化，未来25G绝对是10G升级到100G或者更高速率的重要路径。若是您需要提高波特率（信号传输速率）或计划着将网络升级到更高速度（100G/200G/400G），则必须部署25G网络，若是没有需求，那么就不用部署25G网络。

三、从未来100G/200G/400G数据中心看25G的前景

目前，在超大规模的数据中心已随处可见25G服务器和100G交换机的踪影，它们逐渐取代了早前10G服务器和40G交换机，这种网络升级使得整个系统的吐吞量提高了2.5倍，同时减少了设备增量成本。随着以太网行业不断地创新，为更高速率的研发做基础，25G-100G的升级模式已然成为了数据中心的重要路径。

25G为50G提供更多可能

众所周知，25G相对于10G来说，只需要一条通道即可提供2.5倍的带宽，未来50G相对于40G来说，也可以通过一条通道提供1.25倍的带宽，目前50G已经被提出作为100G/200G/400G网络升级的基础，但是50G以太网标准的实施仍需要一段时间。

25G将为50G提供更多可能，由于50G以太网的实现可基于两个25G通道，因此它将成为目前使用四个10G通道达到40G的替代方案，通过减少通道变向降低数据中心的网络设备成本。未来，网络升级路径可能会从传统的10G-40G-100G演变成10G-25G-50G-100G。无论如何，数据中心通过多个25G通道升级到50G或100G网络将会变得更加简单且经济。

25G为200G/400G网络升级奠定基础

25G/50G/100G网络架构具有更高的灵活性，因此通常被作为大型数据中心的解决方案，为后期200G/400G升级铺平道路。目前，高端企业和大型数据中心正在向此发生转变，有效推动了大型数据中心内部的实施和数据中心之间的互连。现如今市场上越来越多的供应商致力于200G/400G光学器件的研发，其中一些产品已成功投入使用。100G以太网的实现基于25G/50G的发展，同理，未来200G/400G网络升级将会基于100G的基础上。下表列举出了基于25G/50G/100G升级到200G/400G的路径。

总结

未来数据中心对更高速率和性能的需求将会永不停歇。回顾过去几年25G的演进之路，25G的出现是下一代数据中心网络带宽和信道容量扩展的里程碑。25G-100G网络升级通过提供更高的带宽和端口密度，降低功耗和成本，颠覆了传统的10G-40G网络，提高了数据中心效率，为200G/400G的升级奠定了坚实的基础，对此，让我们拭目以待以太网的不断发展和创新将如何推动数据中心的新一轮变革。