萬兆乙太網路方興未艾 帶動儲存網路設備迅速成長

2006-08-17
萬兆乙太網路已進入商業應用階段,網路卡、網路交換機以及網路儲存設備等產品紛紛支援。今年10GBase-T銅絞線和RJ45將確立主流地位,並帶動下一波資訊科技進化風潮。萬兆乙太網路初期主要應用在頻寬匯流介面,例如主幹交換機互連,以及交換機與IP儲存網路設備的連接,搭配高性能硬碟陣列作為儲存設備時,優勢將更為顯著。
萬兆乙太網路已進入商業應用階段,網路卡、網路交換機以及網路儲存設備等產品紛紛支援。今年10GBase-T銅絞線和RJ45將確立主流地位,並帶動下一波資訊科技進化風潮。萬兆乙太網路初期主要應用在頻寬匯流介面,例如主幹交換機互連,以及交換機與IP儲存網路設備的連接,搭配高性能硬碟陣列作為儲存設備時,優勢將更為顯著。  

雖然經歷2000年網路經濟泡沫化的震盪,乙太網路(Ethernet)在這期間卻有長足發展。根據國際數據資訊(IDC)統計,2005年全世界銷售了2億5千萬個乙太網路交換機介面。它不只應用在區域網路(LAN),而且在廣域網路(MAN&WAN)和儲存網路(SAN)的應用上都有極大的優勢和市場。在新技術方面更已從千兆(Gigabit)乙太網路的全面普及,擴展到萬兆(10Gbit)的實際商業應用,甚至十萬兆(100Gbit)的未來夢想都已經實際驗證。  

當現今伺服器的功能越來越強大,且都具備雙介面的千兆乙太網路時,乙太網路交換機必須支援足夠的主幹匯流頻寬,才不會造成網路擁塞。因此萬兆乙太網路在商業應用的價值逐漸顯現,需求已然來臨。  

支援萬兆乙太網路產品眾多  

目前已有多家公司支援萬兆乙太網路(10GbE)產品(圖1),在網路卡方面有英特爾、Neterion、Myricom、Chelsio、iVivity等廠商,其中Chelsio和iVivity的網路卡擁有TCP/IP卸載引擎(TCP/IP Offload Engine, TOE)以及iSCSI主機匯流排介面卡(Host Bus Adapter, HBA)的功能。  

在網路交換機方面,幾乎所有主要廠商都支援萬兆乙太網路的上鏈;而支援所有介面都是萬兆乙太網路的交換機廠商也有多家,例如思科(Cisco)、惠普、富士通、Extreme、Foundry、Raptor等。在網路儲存設備方面,目前支援萬兆乙太網路的IP儲存網路設備廠商則只有iStor Networks和Intransa。  

和千兆乙太網路一樣,萬兆乙太網路的網路線也分為銅線和光纖。由於銅質網路線和連接器(Port Connector)相對便宜許多,預期將成為未來大量商業應用的主流。目前以IEEE802.3ak為標準的10GBase-CX4銅網路線和介面,是借用InfiniBand的CX-4。由於其價格仍然較CAT5/6銅絞線(Twisted-Pair)和RJ45昂貴不少,且其支援的最長線距較短(15公尺)。今年下半年IEEE通過802.3an的制定之後,10GBase-T銅絞線和RJ45的主流地位必然確立,且從乙太網路過去的演化歷史來看,它將會帶動下一波的資訊科技進化風潮。  

主要應用為頻寬匯流介面  

現今伺服器的功能雖然越來越強大,可是商業上應用仍然以雙介面的千兆乙太網路頻寬為主流需求。因此在未來數年內,伺服器直接以萬兆乙太網路卡與交換機或網路儲存設備連接的應用,在比例上應該是少數。萬兆乙太網路主要的應用,將是在頻寬匯流的介面,例如主幹交換機互連,以及交換機與IP儲存網路設備的連接(圖2)。  

乙太網路價格優勢明顯  

iSCSI/IP儲存網路除了因為使用有30年歷史的主流網路-網際網路與乙太網路-作為儲存數據傳輸的下層結構(Infrastructure),以及30年歷史的主流儲存協定-SCSI-作為數據儲存的上層結構,讓使用者易於接受和使用外,還有明顯的效能價格比(Cost/performance Ratio)競爭優勢。目前在低階儲存網路的市場,主要是2Gbit/s光纖通道(Fibre Channel)和千兆乙太網路的競逐。相較之下,由於千兆乙太網路的大量製造,產品的穩定性和效能皆已臻於完善,價格亦非常便宜。雙介面千兆乙太網路晶片通常內嵌在伺服器主機板上,不需花錢另購。縱使另購,千兆乙太網路網卡也只需10~20美元而已。微軟提供的iSCSI Initiator軟體,更可讓大部分伺服器免費透過雙介面千兆乙太網路與iSCSI網路儲存設備連接,不須花費500美元購買iSCSI主機匯流排介面卡,而達到與2Gbit/s光纖通道主機匯流排介面卡同樣的傳輸效能。  

另一方面,千兆乙太網路交換機的效能價格比已超過2Gbit/s光纖通道的5倍以上,這使得iSCSI在低階儲存網路的性能價格比遠超過2Gbit/s光纖通道,使用硬碟陣列作為IP儲存網路設備時,iSCSI在低階儲存網路的總體效能價格比優勢更加明顯。  

4Gbit/s光纖通道飽受威脅  

在高階儲存網路的市場上,目前雖是4Gbit/s光纖通道的天下,由於萬兆乙太網路臻於成熟及其應用的廣泛,不久將會成為4Gbit/s光纖通道的強大競爭對手。目前10GBase-CX4萬兆乙太網路的市場價格已和4Gbit/s光纖通道一樣,甚至更低。然而其效能卻是後者的2.5倍。當10GBase-T銅絞線和RJ45在今年成為標準之後,再配合高性能硬碟陣列作為儲存設備時,其競爭優勢將更為顯著,這就是為什麼IDC預測IP儲存網路設備在未來幾年將呈現每年倍數成長的原因。  

如前述,目前在IP儲存網路市場上,雖然有高效能價格比數據傳輸的下層結構。然而在儲存設備方面,卻仍然依賴傳統的伺服器主機板,再加上一或二個硬碟陣列子卡,和幾張TCP/IP卸載引擎或iSCSI主機匯流排介面卡。這種子母板的堆砌結構,雖然可以解解決一時之需,卻有它先天性能和價格上的缺點。  

在效能上,由於多處的瓶頸和多次數據拷貝搬移,使它無法超越300Mbit/s以上的頻寬需求,也無法支援數個千兆乙太網路介面以上的效能提升,更遑論萬兆線速(Wire-speed)的支援。另一方面,在價格上卻由於多張子母板再加上伺服器晶片和軟體,讓這種結構產生價格居高不下的缺點。  

相對地,有些設備業者為解決前述子母板的效能和價格缺點,完全放棄子母板堆砌結構,重新開始設計千兆或萬兆乙太網路iSCSI硬碟陣列專用的系統單晶片(System on a Chip, SoC)。以iStor為例,該公司的GigaStor晶片配合一個多功能儲存系統,在實際測試中可支援萬兆線速的頻寬,也具有體積小和省電的優點。  

(本文作者為iStor Networks共同創辦人與工程執行副總裁)  

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌66期8月號)  

 

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