综述：万兆以太网 IP存储的东风？(4)

武内空

在城域网，万兆以太网使企业和服务提供商能够通过黑光纤(Dark Fibre)提供高性能连接和服务，成本却只有SONET等传统技术的一小部分，又没有协议转换和传输桥接带来的复杂性。实际上，一家组织的局域网可以延伸到大都市区。

在广域网，万兆以太网使服务提供商能够提供高性能、具有成本效益的链路，使用以太网工具就很容易管理这些链路。因为端点带宽经扩展后可以成为最高的广域网骨干网带宽，这有望实现端到端万兆以太网操作。

万兆以太网标准(IEEE 802.3ae)早在2002年6月得到批准。万兆以太网(10GbE)的定位是作为局域网、城域网和广域网的一项高速网络连接技术，当时还被宣传成是促进IP存储广泛应用的一项关键技术。

每一代以太网扩展了前一代技术的功能，并且遵循可预测的成本/学习曲线：进入市场之初，价格高昂；但随着生产量增加，价格随之下跌；随着新的网络基础设施日渐普及，又成为大路货。

最新一代以太网：1000Base-T即千兆以太网工作在已安装的5类铜线基础设施上，并提供1Gbps带宽。而万兆以太网延续了这条发展道路：增加带宽，与广域网骨干网上速度最快的技术(OC-192，速度高达9.5Gbps左右)相匹配，并且把本地以太网从局域网延伸到城域网和广域网。

要考虑的问题

万兆以太网标准得到批准时，已确认了许多问题：

■服务器硬件架构适应高速接口的功能；

■如何减小与10Gbps TCP/IP操作有关的预计很高的CPU开销；

■主机操作系统实现线速、低时延10Gbps操作(这是服务集集群的一个要求)的功能；

■价格。

10Gbps产品价格下跌是影响采用万兆局域网的一个重大因素。当万兆以太网每个端口的价格为7万美元(这指2002年和2003年市场上出现的第一批产品)时，用户所出的价格要比千兆以太网端口高出一大截。这种价格上的差异使得链路聚合作为一种过渡的解决方案极具吸引力。万兆以太网要迅速发展，价格就得大幅下降。

在服务器内部，终结万兆以太网链路给整个服务器架构带来了压力。2003年，如果一台运行Windows 2000的典型服务器的 I/O子系统采用运行速度为66MHz的PCI，有效带宽仅为350Mbps左右。

不过要让万兆以太网链路达到饱和状态，单向就需要大约1.25Gbps的带宽，即总共2.5Gbps，这相当于PCI总线带宽的7倍。

第三个问题涉及TCP/IP处理开销——许多人认为这将是基于千兆以太网的存储面临的问题，几乎每个人都认为在10Gbps速度下这更成问题。事实证明，对基于千兆以太网的iSCSI而言，TCP/IP卸载不是什么重大问题。如今的CPU有足够的性能提升空间，可以满足TCP/IP处理的需要，而不会影响应用性能，所以只有极少数部署的iSCSI使用了TCP/IP卸载硬件。如果在10Gbps 速度下，情况就不会是这样，可能需要TCP/IP卸载引擎(TOE)解决方案。

第四个问题涉及主机操作系统对I/O请求的处理。如今，I/O流量在放到工作内存之前先缓存在内存中，然后写入到磁盘上。这通常需要好几次拷贝到内存的操作，每次都需要通过内存总线传送流量。在10Gbps速度下，这些拷贝带来的影响可能会让内存总线难以招架。为了解决这个问题，互联网工程任务组(IETF)正在制订多项标准，有望减少内存拷贝次数，能够直接把数据放到内存中(譬如远程直接内存访问即RDMA)。万兆以太网服务器集群所需的高带宽、低时延需要这样的性能。

万兆以太网产品自2002年以来就已上市。最初的产品专注于交换机到交换机连接及服务器到服务器集群连接。如今，促进万兆以太网采用的因素包括：基于IP的语音和基于IP的存储(NAS和iSCSI)这些应用在许多企业迅速增加。

每个端口的价格一直在稳步下跌。到去年年底，一条10Gbps链路可能比聚集多条1Gbps 链路更为划算。上面提到的另外三个问题方面也取得了重大进展。譬如说，如今服务器的众多高速I/O选项(如PCI-X和PCI-Express)使得 10Gbps I/O连接更切合实际。