目前，

在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、AI等

新興技術(shù)的發(fā)展大勢(shì)下，

邊緣設(shè)備增多，

應(yīng)用程序激增，

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量暴漲，

凡此種種，

促使數(shù)據(jù)中心對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，

從10Gb、25Gb到40Gb、100Gb，

帶寬越來(lái)越高、速度越來(lái)越快。

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高帶寬網(wǎng)絡(luò)固然能帶來(lái)更高的傳輸速率，

不過(guò)同時(shí)也意味著更高的成本和能耗。

在成本與性能的平衡方面，

25Gb以太網(wǎng)

以低延遲、大吞吐量、高性能的優(yōu)異特征，

很好地滿足了現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心

現(xiàn)在及未來(lái)的帶寬需求。

▐ 2016年，戴爾易安信開(kāi)始在其主流服務(wù)器上部署25Gb以太網(wǎng)，經(jīng)過(guò)四年的發(fā)展和培育，25Gb以太網(wǎng)已經(jīng)被用戶廣泛接受，并與萬(wàn)兆以太網(wǎng)平分秋色。

以下是知名第三方機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，可以看出，數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)從萬(wàn)兆/四萬(wàn)兆向25/50Gb轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)非常明顯：

▲到2019年，100GE和25GE將構(gòu)成近60％的數(shù)據(jù)中心交換端口

▲固定托管的10GbE市場(chǎng)花了20個(gè)季度累積發(fā)運(yùn)了500,000個(gè)端口，而固定托管的25GbE僅用2個(gè)季度就取得了相同的成績(jī)

隨著價(jià)格逐年降低，加上與萬(wàn)兆以太網(wǎng)布線的兼容，25Gb以太網(wǎng)已經(jīng)掃除了最后障礙，被廣泛部署在虛擬化、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等應(yīng)用場(chǎng)景，并成為提升超融合（如戴爾易安信VxRail）及全閃存外部存儲(chǔ)（如戴爾易安信SC/Unity/Isilon）性能的一柄利器。

同時(shí)，隨著無(wú)線局域網(wǎng)接入帶寬從1Gb提升到2.5Gb/5Gb，25GbE園區(qū)網(wǎng)也日益盛行，下面我們將通過(guò)兩個(gè)實(shí)例觀察戴爾易安信服務(wù)器在25Gb以太網(wǎng)支持下會(huì)表現(xiàn)出怎樣的卓越性能。

案例一

PowerEdge R740xd服務(wù)器+Broadcom25GbE適配器，展示強(qiáng)大性能

背景 

一個(gè)高效的系統(tǒng)應(yīng)該將所有部件組合在一起以產(chǎn)生大能量且無(wú)短板限制，而目前服務(wù)器整體設(shè)計(jì)中，I/O（網(wǎng)絡(luò)）是較大的短板。

戴爾易安信建議企業(yè)所有者重新評(píng)估其以太網(wǎng)適配器投資，以確保足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬。目前常用的以太網(wǎng)適配器速度是10GbE，接下來(lái)的升級(jí)版就是25GbE，其單位成本下的性能更高，且能和10GbE對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品布線兼容。

考慮到成本效益和向后兼容性，您的工作負(fù)載會(huì)在什么時(shí)候超過(guò)10GbE并保證對(duì)25GbE的投資？我們決定通過(guò)一系列測(cè)試比較每個(gè)問(wèn)題的結(jié)果，來(lái)進(jìn)一步探討這個(gè)問(wèn)題。

測(cè)試方案 

我們?cè)谶\(yùn)行VMware的PowerEdge R740xd服務(wù)器上進(jìn)行了大量測(cè)試，以量化這兩種適配器之間的性能差異。

其中，Broadcom 10/25GbE PCIe適配器充當(dāng)獨(dú)立變量。測(cè)試過(guò)程中，在25Gbps適配器上運(yùn)行16個(gè)虛擬機(jī)，10Gbps適配器上運(yùn)行16個(gè)、12個(gè)和8個(gè)虛擬機(jī)，一共進(jìn)行了4組測(cè)試，以顯示在不同的工作負(fù)載水平下，25GbE適配器相比10GbE的優(yōu)勢(shì)。

四種類(lèi)型的VM工作負(fù)載（從中等到重度）被應(yīng)用于每組測(cè)試，持續(xù)2小時(shí)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，會(huì)量化延遲、CPU利用率和吞吐量并對(duì)其進(jìn)行比較。

1.性能

如前所述，每個(gè)配置的測(cè)試組都應(yīng)用了唯一的VM工作負(fù)載：

• DVD Store

• Iometer上的文件服務(wù)器模擬

• Exchange Jetstress

• Iometer上的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器模擬

每種工作負(fù)載都以不同的強(qiáng)度對(duì)服務(wù)器施加壓力，從而提供廣泛的數(shù)據(jù)分析。每次任務(wù)完成都會(huì)對(duì)所收集的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，單位時(shí)間內(nèi)完成的任務(wù)越多，性能就越高。這4組測(cè)試的結(jié)果與以下示例類(lèi)似：

▲比較文件服務(wù)器的傳輸速率，可以看出對(duì)于12個(gè)和16個(gè)VM，25GbE適配器明顯優(yōu)于10GbE

▲雖然沒(méi)有文件服務(wù)器數(shù)據(jù)那么明顯的優(yōu)勢(shì)，但25GbE仍然要優(yōu)于10GbE上12個(gè)和16個(gè)VM的表現(xiàn)

運(yùn)行在25GbE上的16個(gè)VM的總體性能，與運(yùn)行在10GbE上的8個(gè)VM所表現(xiàn)出來(lái)的性能相當(dāng)；相反，與10GbE上12個(gè)和16個(gè)VM的表現(xiàn)相比，25GbE的性能分別增加了14％和31％。

2.延遲

下一系列測(cè)試旨在量化10GbE和25GbE之間的平均延遲增量，相同的四種工作負(fù)載在相同的四種配置中運(yùn)行。以下為比較示例：

▲DVD Store操作的延遲平均值，可以看到25GbE顯著改善了10GbE VM工作負(fù)載的延遲

▲網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器操作的延遲平均值，在12和16VM時(shí)，10GbE網(wǎng)卡運(yùn)行速度比25GbE慢得多

整體延遲遵循相同的模式，如果在10GbE測(cè)試中添加超過(guò)8個(gè)VM，就會(huì)產(chǎn)生速度損失，在10GbE上運(yùn)行12個(gè)及以上VM所產(chǎn)生的延遲都比25GbE上運(yùn)行16個(gè)VM負(fù)載的延遲高；而對(duì)于16個(gè)VM的工作負(fù)載，我們看到25GbE適配器的總體延遲總體降低了25％。

現(xiàn)在，趨勢(shì)已經(jīng)很明顯了——當(dāng)10GbE VM負(fù)載大致超過(guò)25GbE工作負(fù)載的一半時(shí)，使用更高帶寬的適配器更有利。似乎確實(shí)如此，但在得出最終結(jié)論之前，我們還有一些數(shù)據(jù)需要分析。

3.處理器利用率

▲比較16個(gè)VM的平均值，可以看出10GbE帶寬的不足限制了處理器的利用率

4.吞吐量

▲在這種環(huán)境下，直接就4TB電影文件比較25GbE和10GbE的下載速度。10GbE平均速度約為2Gbps，因此限制了其較大性能。而相對(duì)的，25GbE的速率上限為4Gbps，電影文件下載完成的時(shí)間僅是10GbE的2/3

結(jié)論 

將戴爾易安信PowerEdge R740xd與運(yùn)行速度為25GbE的Broadcom 57414 NetXtreme-E雙端口10/25GbE PCIe適配器相結(jié)合，可以提高性能、CPU利用率和吞吐量并降低延遲。

在擴(kuò)展和利用運(yùn)行VM的PowerEdge服務(wù)器時(shí)，我們通常會(huì)敦促客戶確定是否將網(wǎng)絡(luò)適配器從10GbE升級(jí)到25GbE以防止瓶頸，因?yàn)槿绻贿@樣做可能會(huì)降低基礎(chǔ)架構(gòu)的利用率。

案例二

使用25GbE提高vSAN性能

在考慮數(shù)據(jù)中心內(nèi)的性能依賴(lài)型應(yīng)用程序時(shí)，客戶總是傾向于選擇那些能夠使每一份支出都能產(chǎn)生大影響的服務(wù)器和網(wǎng)卡。通常，客戶希望驗(yàn)證所做的更改是否會(huì)影響高速網(wǎng)絡(luò)性能的應(yīng)用程序需求。

隨著越來(lái)越多的應(yīng)用程序針對(duì)ESCi管理程序中包含的vSAN分布式軟件層進(jìn)行了優(yōu)化，高可用性（HA），vMotion和分布式資源調(diào)度程序（DRS）等功能需要堆棧內(nèi)的高效率。由于vSAN集群中的每個(gè)主機(jī)都可以為集群提供存儲(chǔ)，因此必須評(píng)估并消除體系結(jié)構(gòu)中可能降低應(yīng)用程序性能的任何潛在限制點(diǎn)。

戴爾易安信PowerEdge R740、R640和R940等服務(wù)器在默認(rèn)配置中就包含了25Gb以太網(wǎng)適配器。由于25Gb為加速用例部署帶來(lái)了明顯的好處，企業(yè)客戶已經(jīng)迅速?gòu)?Gb轉(zhuǎn)到了10/25Gb，從而獲得更好的價(jià)值、更好的服務(wù)和更低的TCO。

以下是可供戴爾易安信服務(wù)器使用的部分25Gb網(wǎng)卡列表，囊括了主流網(wǎng)卡大廠，它們均通過(guò)了VMware vSAN的兼容性認(rèn)證。

為了確定網(wǎng)卡的影響，戴爾易安信和Broadcom利用超融合基礎(chǔ)設(shè)施基準(zhǔn)(https://labs.vmware.com/flings/hcibench)進(jìn)行了一些測(cè)試，以一致和受控的方式進(jìn)行，其結(jié)果將為我們提供網(wǎng)絡(luò)速度之間的出色性能比較。

此處的結(jié)果是10/25Gb以太網(wǎng)部署預(yù)期性能增益的關(guān)鍵指標(biāo)，以下是測(cè)試拓?fù)鋱D：

戴爾易安信PowerEdge服務(wù)器和Broadcom NetXtreme以太網(wǎng)適配器上的VMware vSAN部署是戴爾易安信客戶經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的典型用例，VMware vSAN支持超融合基礎(chǔ)架構(gòu)（HCI），用于業(yè)務(wù)關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用程序，如Oracle，Exchange和SAP等需要企業(yè)級(jí)可靠性、安全性和高性能的場(chǎng)景。

在VMware vSAN上運(yùn)行的這些關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序可通過(guò)10/25Gb以太網(wǎng)速度的優(yōu)勢(shì)輕松提高其性能，而無(wú)需更新任何其他硬件或任何軟件。

25GbE性能測(cè)試HCIBench結(jié)果 

在VMware vSAN上運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)⒑芸炜吹綇?Gb以太網(wǎng)速度轉(zhuǎn)移到10Gb以太網(wǎng)速度的結(jié)果，使用4臺(tái)PowerEdge R740xd服務(wù)器和Broadcom的10/25Gb NetXtreme以太網(wǎng)適配器，VMware vSAN展示了HCIBench基準(zhǔn)測(cè)試工具性能的巨大改進(jìn)。

根據(jù)我們的概念驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果，與1Gb吞吐量相比，10Gb吞吐量增加了46倍。此外，與10Gb相比，25Gb的吞吐量提高了21％。

10/25Gb存儲(chǔ)IOPS的即時(shí)結(jié)果

在存儲(chǔ)方面，當(dāng)從1Gb遷移到10Gb時(shí)，利用戴爾易安信PowerEdge服務(wù)器和Broadcom NetXtreme 10/25Gb以太網(wǎng)適配器的部署，將在VMware vSAN上看到即時(shí)存儲(chǔ)性能結(jié)果。

與1Gb相比，10Gb以太網(wǎng)的存儲(chǔ)IOPS提高了14倍。此外，25Gb以太網(wǎng)在10Gb上的IOPS性能也有15％的提升。

結(jié)論

戴爾易安信PowerEdge服務(wù)器與Broadcom NetXtreme 10/25Gb以太網(wǎng)解決方案相結(jié)合形成的構(gòu)建模塊，可通過(guò)無(wú)與倫比的性能簡(jiǎn)化部署和實(shí)現(xiàn)速度擴(kuò)展。

為了提高性能，客戶只需將其網(wǎng)絡(luò)從1Gb升級(jí)到25Gb，從而提高吞吐量和存儲(chǔ)IOPS，向25Gb以太網(wǎng)轉(zhuǎn)變不僅可以增強(qiáng)應(yīng)用程序性能，還能提高現(xiàn)有計(jì)算能力和存儲(chǔ)性能的利用率和擴(kuò)展能力。該測(cè)試清楚地表明，vSAN部署將從1GbE到25GbE的升級(jí)中大大獲益。

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面對(duì)5G、AI、AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算，

新興科技與傳統(tǒng)應(yīng)用同臺(tái)打擂，

一輪又一輪技術(shù)大潮中，

如何避免被顛覆的命運(yùn)，

如何在風(fēng)云變幻的未來(lái)穩(wěn)穩(wěn)立足？

拓界·成真

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