還在用萬兆光纖小水管？25Gb以太網了解一下
目前，
在物聯網、云計算、AI等
新興技術的發展大勢下，
邊緣設備增多，
應用程序激增，
網絡數據量暴漲，
凡此種種，
促使數據中心對網絡提出了更高的要求，
從10Gb、25Gb到40Gb、100Gb，
帶寬越來越高、速度越來越快。
高帶寬網絡固然能帶來更高的傳輸速率，
不過同時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
以低延遲、大吞吐量、高性能的優異特征，
很好地滿足了現代化數據中心
現在及未來的帶寬需求。
▐ 2016年，戴爾易安信開始在其主流服務器上部署25Gb以太網，經過四年的發展和培育，25Gb以太網已經被用戶廣泛接受，并與萬兆以太網平分秋色。
以下是知名第三方機構的數據，可以看出，數據中心以太網從萬兆/四萬兆向25/50Gb轉變的趨勢非常明顯：
▲到2019年，100GE和25GE將構成近60％的數據中心交換端口
▲固定托管的10GbE市場花了20個季度累積發運了500,000個端口，而固定托管的25GbE僅用2個季度就取得了相同的成績
隨著價格逐年降低，加上與萬兆以太網布線的兼容，25Gb以太網已經掃除了最后障礙，被廣泛部署在虛擬化、云計算和大數據等應用場景，并成為提升超融合（如戴爾易安信VxRail）及全閃存外部存儲（如戴爾易安信SC/Unity/Isilon）性能的一柄利器。
同時，隨著無線局域網接入帶寬從1Gb提升到2.5Gb/5Gb，25GbE園區網也日益盛行，下面我們將通過兩個實例觀察戴爾易安信服務器在25Gb以太網支持下會表現出怎樣的卓越性能。
案例一
PowerEdge R740xd服務器+Broadcom25GbE適配器，展示強大性能
背景
一個高效的系統應該將所有部件組合在一起以產生大能量且無短板限制，而目前服務器整體設計中，I/O（網絡）是較大的短板。
戴爾易安信建議企業所有者重新評估其以太網適配器投資，以確保足夠的網絡帶寬。目前常用的以太網適配器速度是10GbE，接下來的升級版就是25GbE，其單位成本下的性能更高，且能和10GbE對應的產品布線兼容。
考慮到成本效益和向后兼容性，您的工作負載會在什么時候超過10GbE并保證對25GbE的投資？我們決定通過一系列測試比較每個問題的結果，來進一步探討這個問題。
測試方案
我們在運行VMware的PowerEdge R740xd服務器上進行了大量測試，以量化這兩種適配器之間的性能差異。
其中，Broadcom 10/25GbE PCIe適配器充當獨立變量。測試過程中，在25Gbps適配器上運行16個虛擬機，10Gbps適配器上運行16個、12個和8個虛擬機，一共進行了4組測試，以顯示在不同的工作負載水平下，25GbE適配器相比10GbE的優勢。
四種類型的VM工作負載（從中等到重度）被應用于每組測試，持續2小時。在實驗結束時，會量化延遲、CPU利用率和吞吐量并對其進行比較。
1.性能
如前所述，每個配置的測試組都應用了唯一的VM工作負載：
• DVD Store
• Iometer上的文件服務器模擬
• Exchange Jetstress
• Iometer上的網頁服務器模擬
每種工作負載都以不同的強度對服務器施加壓力，從而提供廣泛的數據分析。每次任務完成都會對所收集的性能數據進行評價，單位時間內完成的任務越多，性能就越高。這4組測試的結果與以下示例類似：
▲比較文件服務器的傳輸速率，可以看出對于12個和16個VM，25GbE適配器明顯優于10GbE
▲雖然沒有文件服務器數據那么明顯的優勢，但25GbE仍然要優于10GbE上12個和16個VM的表現
運行在25GbE上的16個VM的總體性能，與運行在10GbE上的8個VM所表現出來的性能相當；相反，與10GbE上12個和16個VM的表現相比，25GbE的性能分別增加了14％和31％。
2.延遲
下一系列測試旨在量化10GbE和25GbE之間的平均延遲增量，相同的四種工作負載在相同的四種配置中運行。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工作負載的延遲
▲網頁服務器操作的延遲平均值，在12和16VM時，10GbE網卡運行速度比25GbE慢得多
整體延遲遵循相同的模式，如果在10GbE測試中添加超過8個VM，就會產生速度損失，在10GbE上運行12個及以上VM所產生的延遲都比25GbE上運行16個VM負載的延遲高；而對于16個VM的工作負載，我們看到25GbE適配器的總體延遲總體降低了25％。
現在，趨勢已經很明顯了——當10GbE VM負載大致超過25GbE工作負載的一半時，使用更高帶寬的適配器更有利。似乎確實如此，但在得出最終結論之前，我們還有一些數據需要分析。
3.處理器利用率
▲比較16個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。而相對的，25GbE的速率上限為4Gbps，電影文件下載完成的時間僅是10GbE的2/3
結論
將戴爾易安信PowerEdge R740xd與運行速度為25GbE的Broadcom 57414 NetXtreme-E雙端口10/25GbE PCIe適配器相結合，可以提高性能、CPU利用率和吞吐量并降低延遲。
在擴展和利用運行VM的PowerEdge服務器時，我們通常會敦促客戶確定是否將網絡適配器從10GbE升級到25GbE以防止瓶頸，因為如果不這樣做可能會降低基礎架構的利用率。
案例二
使用25GbE提高vSAN性能
在考慮數據中心內的性能依賴型應用程序時，客戶總是傾向于選擇那些能夠使每一份支出都能產生大影響的服務器和網卡。通常，客戶希望驗證所做的更改是否會影響高速網絡性能的應用程序需求。
隨著越來越多的應用程序針對ESCi管理程序中包含的vSAN分布式軟件層進行了優化，高可用性（HA），vMotion和分布式資源調度程序（DRS）等功能需要堆棧內的高效率。由于vSAN集群中的每個主機都可以為集群提供存儲，因此必須評估并消除體系結構中可能降低應用程序性能的任何潛在限制點。
戴爾易安信PowerEdge R740、R640和R940等服務器在默認配置中就包含了25Gb以太網適配器。由于25Gb為加速用例部署帶來了明顯的好處，企業客戶已經迅速從1Gb轉到了10/25Gb，從而獲得更好的價值、更好的服務和更低的TCO。
以下是可供戴爾易安信服務器使用的部分25Gb網卡列表，囊括了主流網卡大廠，它們均通過了VMware vSAN的兼容性認證。
為了確定網卡的影響，戴爾易安信和Broadcom利用超融合基礎設施基準(https://labs.vmware.com/flings/hcibench)進行了一些測試，以一致和受控的方式進行，其結果將為我們提供網絡速度之間的出色性能比較。
此處的結果是10/25Gb以太網部署預期性能增益的關鍵指標，以下是測試拓撲圖：
戴爾易安信PowerEdge服務器和Broadcom NetXtreme以太網適配器上的VMware vSAN部署是戴爾易安信客戶經過驗證的典型用例，VMware vSAN支持超融合基礎架構（HCI），用于業務關鍵業務應用程序，如Oracle，Exchange和SAP等需要企業級可靠性、安全性和高性能的場景。
在VMware vSAN上運行的這些關鍵任務應用程序可通過10/25Gb以太網速度的優勢輕松提高其性能，而無需更新任何其他硬件或任何軟件。
25GbE性能測試HCIBench結果
在VMware vSAN上運行的應用程序將很快看到從1Gb以太網速度轉移到10Gb以太網速度的結果，使用4臺PowerEdge R740xd服務器和Broadcom的10/25Gb NetXtreme以太網適配器，VMware vSAN展示了HCIBench基準測試工具性能的巨大改進。
根據我們的概念驗證測試結果，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IOPS的即時結果
在存儲方面，當從1Gb遷移到10Gb時，利用戴爾易安信PowerEdge服務器和Broadcom NetXtreme 10/25Gb以太網適配器的部署，將在VMware vSAN上看到即時存儲性能結果。
與1Gb相比，10Gb以太網的存儲IOPS提高了14倍。此外，25Gb以太網在10Gb上的IOPS性能也有15％的提升。
結論
戴爾易安信PowerEdge服務器與Broadcom NetXtreme 10/25Gb以太網解決方案相結合形成的構建模塊，可通過無與倫比的性能簡化部署和實現速度擴展。
為了提高性能，客戶只需將其網絡從1Gb升級到25Gb，從而提高吞吐量和存儲IOPS，向25Gb以太網轉變不僅可以增強應用程序性能，還能提高現有計算能力和存儲性能的利用率和擴展能力。該測試清楚地表明，vSAN部署將從1GbE到25GbE的升級中大大獲益。
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