100Gbpsイーサネットは必要か？データセンターのトラフィックは増加の一途をたどっています。
標準規格は2010年にIEEE 802.3baとして批准されました。ゼロックスPARCのボブ・メトカーフとデイブ・ボッグスは1973年に2.94Mbpsのプロトコルを発明しました。
イーサネットポートをサポートするチップは効率的で、実質的に無料です。
交通パターンの変化
しかし、データセンター分野では話は別です。シスコによると、世界のデータセンターのIPトラフィックは今後5年間で4倍になり、年平均成長率は31%に達する見込みです。
その理由はいくつかありますが、データセンターのトラフィック量と種類の大幅な増加が最も重要です。モバイル・デバイスの増加、企業のデスクトップの集中化、クラウド・コンピューティングなどにより、データがよりリッチで大規模になるにつれて、データセンターのバックエンドはますます大きなプレッシャーを感じています。
仮想化によって、データセンターのデータモデルも大きく変化しました。従来、トラフィックはデータセンター内のサーバーから外部へ送信されるトラフィックと、サーバーからのレスポンス・トラフィックで構成されていました。このモデルにより、アクセス層、アグリゲーション層、コア・スイッチング層の3層ネットワークが構築され、アクセス層のトラフィック密度が最も低く、コアに近いほどトラフィック密度が高くなるデータセンターのデフォルト・トポロジーとなりました。
今、パラダイムは完全に変わりました。シスコのグローバルクラウドインデックスレポートによると、現在、トラフィックの76%がデータセンター内に配置されています。トラフィックの大部分は現在、アプリケーション、ストレージ、データベースなど、施設内のさまざまなサーバーに割り当てられた機能に関連しています。そして、バックアップやレプリケーションのトラフィック、複数のデータセンター間での読み取り/書き込みのトラフィックが発生します。
VMware vMotionなどのテクノロジーは、仮想マシンをデータセンター内で移動させます。ストレージの仮想化は、複数のディスプレイを1つの管理されたエンティティにする技術であり、データセンターを通過する自動化されたデータ容量の増加にもつながります。並列処理はまた、タスクを塊に分割して分散させます。
データセンター内のウェブページは、複数の場所からデータにアクセスする可能性があります。
さらに、Emulexの営業担当シニア・バイス・プレジデントであるショーン・ウォルシュによると、高速金融スイッチング、分析、クレジットカード取引のシーケンスなどのアプリケーションでは、ラック内で行われる多くの小規模な通信が発生し、高速接続の使用が必要になります。
データセンターネットワークの再発明
データセンター・ネットワークも、このようなトラフィックパターンの変化に対応し、適応し始めています。データセンターの設計は、サーバーとネットワークのエッジ間のトラフィック（いわゆる南北トラフィック）を伝送するアーキテクチャではなく、すべてのノードを相互接続して東西の高速接続帯域幅を実現する構造へと進化しています。
アナリスト会社Quocircaの創設者であるClive Longbottom氏によると、このようなデータセンター・ネットワーク・アーキテクチャが、ハイパースケールの従来のネットワーク帯域幅要件を後押ししています。
100GbEは、あらゆる面で効率的な運用を保証する適切なツールを備えているためです。
使用イーサネット速度
Longbottom氏は、「コアネットワークでは徐々に10GbEに取って代わられ、10GbEは1GbE（標準的なカスケード技術）に取って代わるでしょう。
では、新しいトラフィックパターンとネットワークアーキテクチャが帯域幅の需要を牽引していますが、ネットワークテクノロジーはこれらの課題に対応できているのでしょうか？サーバー側では、答えはノーです。
サーバーはまだ準備できていません。
IEEE Standards Entityが発行した「2012 Industry Connectivity Ethernet Bandwidth Assessment」レポートによると、かなりの数のデータセンターが1GbEイーサネットから10Gbpsに移行すると予想されています。に増加すると予想されています。
言い換えれば、10GbEは現在稼働中であり、4つの10GbEポートを標準装備しているサーバーも数多くあります。
しかし、各仮想ホストサーバーは冗長化のために少なくとも2つのイーサネットポートを使用する必要があるため、両方のポートで100GbEの帯域幅***を実現するには、より高い帯域幅を持つ次世代サーバーバス構成を使用する必要があります。
PCIeの管理団体であるPCI-SIGは、この評価結果を支持しています。同氏は、「最終的なPCIe 4.0規格とその形状因子のアップデートは2015年にリリースされる予定です。
最近のハイエンド・サーバーには10GbEポートが搭載されていますが、IEEEでは1年程度で40GbEに置き換えられ、2015年頃には100GbEになると予想しています。しかし、Emulexのウォルシュ氏は、PCIe 4.0でも100GbEの需要を満たすことはできないと指摘。
インテルによれば、2017年から18年にかけてPCIe 4.0に代わる新製品は登場せず、「この新製品は、より高い帯域幅のネットワーク技術に対応できるようになります。
しかし、IEEE自体は帯域幅の要件に主眼を置いており、特定の技術がそのニーズを満たせるかどうかについてはあまり心配していません。サーバーラックは現在、アグリゲーションリンクを使用して、毎秒数百ギガバイトのトラフィックを送受信することも可能です。
インテルのLANアクセス部門でプロダクト・セールス・エンジニアを務めるブライアン・ヨシナカ氏は、次のように述べています。"これらのスイッチへのリンクは、アクセス層からアグリゲーション層、アグリゲーション層からコア層への接続を可能にし、40GbEや100GbEのリンクは通常、短距離から中距離の範囲で使用されます。
100GbEスイッチの準備が整いました
Cisco、Juniper、Brocadeといった大手ネットワーキング・ ベンダーは、100GbE対応のスイッチやルーターの販売を開始し ていますが、そのほとんどは、通信事業者やクラウド・プロバイダーな どのデータセンター・ファブリック・ユーザーを主な対象としていま す。大企業は現在、ファブリック・ネットワークを構築するためのツールを手にしており、これらの技術の登場により、このような高速ネットワークを構築することが可能になりました。
しかし、40GbEスイッチ・ポートあたりの平均価格が2,500ドルであることから、100GbEは合理的な低価格からは程遠いものとなります。
リンクアグリゲーションは、イリノイ大学のNational Center for Supercomputing Applicationsをはじめ、多くの場所で使用されています。アグリゲーションの欠点は、すべてのパケットの物理ポートが同じスイッチ上になければならないことですが、これを回避する方法もあります。さらに、もうひとつ、より深刻な問題があります。
Longbottom氏は次のように述べています。「短期的には、ファブリックネットワークはリンクアグリゲーションによって任意の帯域幅を形成できるため、100GbEの必要性はなくなります。
しかし、Cat6イーサネットを使用しなければならない場合、限られたスペースに多くのポートが構成されることになり、10イーサネットで1ポートの容量を生成する必要がある場合、スペース、ケーブル、電源の面でコストがかかります。
企業は現在、10Gbpsポートを大量に購入し始めており、高速ポートの価格は当面高止まりするでしょう。さらに、パケット検査や管理ツールなどの周辺機器や技術のコストも高止まりし、100GbEへの対応が求められます。
したがって、中期的には40GbEが最もコスト効率の高いルーティング・ソリュー ションとなります。さらに、データセンターのネットワーク・マネージャーは、企業は多くのトラフィックをさまざまなクラウド・プロバイダーにアウトソースするため、高価なネットワークのアップグレードを検討したり購入したりする必要はないと考えています。
現段階では、100GbE技術の調達は非常に大規模な資金計画になりそうです。
