25G - 數據中心升級到100G/200G/400G的重要路徑

2019-08-19 14:21:25 深圳市瑞普高電子有限公司 198

隨著私有云、公有云數據中心以及服務商對高寬帶的需求不斷增加，25G與100G得到廣泛的應用，200G/400G光學器件也已從2019年開始陸續生產出貨。到目前為止，大多數服務器供應商已開始為服務器提供25G光纖網卡作為I/O（輸入/輸出）的選擇，以太網的信號傳輸速率從早前的10G提升到25G、100G甚至更高。盡管目前1G、10G和40G占據著以太網端口市場的主要份額，但未來對25G和100G的需求將會比以往任何時候都要強烈，因為高帶寬不可否認地正推動著數據中心朝著更高擴展性和靈活性的方向發展。

一、數據中心為什么會迎來25G?

數據中心正以前所未有的速度擴展，推動了服務器與交換機之間連接對于更高帶寬的需求，為了迎合這一趨勢，接入網已逐步從10G升級為25G，這也為服務器與ToR交換機的連接提供了高密度、低成本和低功耗的解決方案。

25G的發展歷程

自2014年25G被提出以來，谷歌、微軟、Arista 網絡、博通和Mellanox等公司一直推動著25G以太網標準的發展，意在實現25G架頂式服務器網絡。隨著25G的熱度持續高漲，25G在市場上迅速的擴散，未來25G將為服務器與交換機之間的連接提供全面的解決方案。下圖展示了25G以太網從2014年到2018年以來的關鍵里程碑

二、從現有的網絡升級方式談25G的優勢

在25G以太網標準發布前，企業、運營商等數據中心的網絡升級方式一般是采用10G-40G，伴著25G以太網標準的正式發布，25G-100G網絡升級的方式以低成本、低功耗和高密度等優勢獲得了更多的應用，促進了100G以太網快速發展。下面就讓我們來看看10G/25G/40G之間存在什么差異以及哪種升級方式更加優越。

相比10G，25G提供更高性能帶寬

在當前數據中心中，服務器與交換機之間的網絡連接一般在10G與25G之間做出選擇。相對于10G而言，25G基于10G封裝和芯片技術上取得了進步，提供了更高的帶寬和性能。25G的出現可使數據中心基于現有的網絡架構之上，不增加任何線纜互連，也能支持更高速率（超過10G）的傳輸，滿足未來網絡對于更高帶寬的需求，讓網絡升級更加方便輕松。25G與10G傳輸所需的布線基礎設施基本一致，即可有效避免昂貴的成本及重新布線的復雜性，使其網絡升級更加便捷。

此外，25G與10G類似，采用了SerDes（Serlializer和Deserializer，英文串行解串器的縮寫）單通道，具備向后兼容性，顯著地降低了功耗和成本，幫助數據中心運營商節省資本開支和運營支出。

● 將25G SFP28光模塊插入10G SFP+端口中，我們將獲取什么樣的速度？

理論上，25G SFP28光模塊是能夠向后兼容10G SFP+端口，其速率可達10Gb/s，但是，這種使用方式并不一定適合所有品牌交換機和光模塊，考慮到光纖網卡和交換機端口的限制，一般不建議采用此方式。

相比40G，25G更符合高密度需求

25G讓服務器網絡適配器（NIC）與交換機之間的以太網規范具有互操作性，為機架服務器的帶寬連接提供了更大的端口密度和更低的單位成本。與40G相比，它能提供更高的端口密度，最大化交換機的I/O性能和交換能力。從連接的交換機數量來看，由于25G采用單通道技術（只占用1個25G端口），而40G采用四通道（占用4個10G端口），因此25G可連接的交換機更多。另外，與現有的10G和40G相比，25G和50G的傳輸性能整體提高了2.5倍。

對于大型、高端企業而言，服務器的端口密度很大程度上決定了整個系統中布線和交換機基礎設施的成本，因此，與40G相比，從25G升級到100G的成本相對較低。因為25G-100G網絡升級時，交換機端口得到充分利用，有效降低了帶寬成本。

● 已經升級到了40G網絡，是否還有必要部署25G網絡？

相對于40G設備來說，25G設備較為昂貴，那么已經升級到了40G網絡，是否還有必要部署25G網絡？由于25G通道的成本合理化，未來25G絕對是10G升級到100G或者更高速率的重要路徑。若是您需要提高波特率（信號傳輸速率）或計劃著將網絡升級到更高速度（100G/200G/400G），則必須部署25G網絡，若是沒有需求，那么就不用部署25G網絡。

三、從未來100G/200G/400G數據中心看25G的前景

目前，在超大規模的數據中心已隨處可見25G服務器和100G交換機的蹤影，它們逐漸取代了早前10G服務器和40G交換機，這種網絡升級使得整個系統的吐吞量提高了2.5倍，同時減少了設備增量成本。隨著以太網行業不斷地創新，為更高速率的研發做基礎，25G-100G的升級模式已然成為了數據中心的重要路徑。

25G為50G提供更多可能

眾所周知，25G相對于10G來說，只需要一條通道即可提供2.5倍的帶寬，未來50G相對于40G來說，也可以通過一條通道提供1.25倍的帶寬，目前50G已經被提出作為100G/200G/400G網絡升級的基礎，但是50G以太網標準的實施仍需要一段時間。

25G將為50G提供更多可能，由于50G以太網的實現可基于兩個25G通道，因此它將成為目前使用四個10G通道達到40G的替代方案，通過減少通道變向降低數據中心的網絡設備成本。未來，網絡升級路徑可能會從傳統的10G-40G-100G演變成10G-25G-50G-100G。無論如何，數據中心通過多個25G通道升級到50G或100G網絡將會變得更加簡單且經濟。

25G為200G/400G網絡升級奠定基礎

25G/50G/100G網絡架構具有更高的靈活性，因此通常被作為大型數據中心的解決方案，為后期200G/400G升級鋪平道路。目前，高端企業和大型數據中心正在向此發生轉變，有效推動了大型數據中心內部的實施和數據中心之間的互連。現如今市場上越來越多的供應商致力于200G/400G光學器件的研發，其中一些產品已成功投入使用。100G以太網的實現基于25G/50G的發展，同理，未來200G/400G網絡升級將會基于100G的基礎上。下表列舉出了基于25G/50G/100G升級到200G/400G的路徑。

總結

未來數據中心對更高速率和性能的需求將會永不停歇。回顧過去幾年25G的演進之路，25G的出現是下一代數據中心網絡帶寬和信道容量擴展的里程碑。25G-100G網絡升級通過提供更高的帶寬和端口密度，降低功耗和成本，顛覆了傳統的10G-40G網絡，提高了數據中心效率，為200G/400G的升級奠定了堅實的基礎，對此，讓我們拭目以待以太網的不斷發展和創新將如何推動數據中心的新一輪變革。