25 Gbps Ethernet, ¿Una nueva revolución en el Datacenter?

De un tiempo a esta parte (concretamente  partir de 2014 que fue cuando empezaron a aparecer los primeros artículos sobre esta tecnología), el Datacenter y las redes locales evolucionaban a golpe de múltiplos de 10:

  1. 10 Mbps
  2. 100 Mbps
  3. 1 Gbps
  4. 10 Gbps
  5. etc.

lo más rápidos estarán pensando que 40Gbps se salto regla del 10. En realidad no es así, ya que los 40gbps los conseguíamos a base de unir 4 canales de 10gbps, del mismo modo que los 100Gbps los conseguíamos con 10 canales de 10Gbps (luego veremos que es eso de los canales).

 

¿Como funciona un Switch?

No pretendo explicar conceptos como dominios de colisión o en que se diferencia un switch de un hub, más centrados en la función que en el modo. Pretendo explicar (simplificando) como funciona a nivel electrónico un switch.

 

Bien, en esencia, si abrimos un switch (da igual si es un switch básico o uno enterprise) lo que vamos a encontrar es una serie de componentes electrónicos de alta velocidad conectados mediante serial links. Para hacer uso de estos serial links, lógicamente necesitamos dispositivos de Serialización /Des-serialización. Estos dispositivos se llaman SerDes y podéis leer más acerca de ellos aquí.

 

Imagen SerDes

<Original de la imagen aquí>

 

Entre los dispositivos de Serialización/Des-serialización encontraremos alguna lógica destinada a la codificación, a la sincronización de reloj, etc., si queréis saber más sobre esto, os recomiendo buscar información sobre 64B/66B en vuestro buscador favorito.

Packet Forwarding in switch Arista

<Imagen cortesía de Arista>

 

¿Qué tienen que ver los SerDes con la velocidad de los Switches?

 

Como podéis imaginar mucho. Por ejemplo si miramos los actuales Switches 10Gbps del mercado, encontramos que el chip más popular es el Trident 2 de Broadcom y que tanto el como otras alternativas usan frecuencias de reloj de 12.5Ghz, lo que les posibilita conseguir las tasa de transferencia de 10Gbps.

Switch Huawei CE 6800

<Switch Huawei CE 6800 cortesía de Huawei>

Si usamos SerDes con distintas frecuencias de reloj, conseguiremos por tanto distintas tasas de transferencia.

 

¿Qué era eso de los canales, los 10Gbps, los 40Gbps, los 100Gbps…..?

Como os decía anteriormente el chip más popular en los actuales switches es el Trident2, que es un chip capaz de 10Gbps, ¿como conseguimos por tanto 40Gbps o 100Gbps?, pues muy sencillo, creando canales paralelos, 4 canales de 10Gbps para los 40, 10 para los 100. Virtualmente es como si pusiéramos varios cables de 10Gbps juntos, conformando agregados para aumentar el ancho de banda.

 

Alguien podría decir que hay interfaces QSPF (40Gbps), que usando una única fibra dan los 40Gbps, ¿como lo hacen?. La respuesta es usando WDM ( Wave Division Multiplexing), pero eso es otra historia  :-).

 

Y llegaron los SerDes de 25Ghz y con ellos los 25Gbps

 

Los SerDes con frecuencias de reloj de 25Ghz son las componentes electrónicas detrás de los nuevos swtiches de 25Gbps ethernet.

 

Al tener mayor frecuencia de reloj (2.5 veces la de los actuales chips), nos permiten serializar hasta 25Gbps de ancho de banda por canal y al igual que con los SerDes de 12.5Ghz, también podemos ponerlos en paralelo, consiguiendo transferencias de 50Gbps, 100Gbps y sucesivamente.

 

El cambio más llamativo (ademas de la evidente velocidad), es que cambiamos la regla del 10, por la regla del 25 :-).

 

IEEE ya ha asumido la serialización de I/O a 25Ghz en sus estándares, por lo que todo apunta a que conforme estos chips se abaraten, cada vez los encontraremos con mayor frecuencia en nuestros Datacenters

 

¿Qué supone esto para los 40Gbps?

Aunque hoy en día podemos encontrarlos en numerosos switches ToR como uplink, lo más probable es que (salvo que se abarate mucho) veamos morir esta tecnología antes de llegar a democratizarse del todo, por que casi todos los nuevos diseños de switches contemplan los 25Ghz.

 

Hoy en día ya es habitual encontrar switches de base 25Ghz en Datacenters de primer nivel (operadores cloud fundamentalmente) y muy pronto empezaremos a verlos en nuestros Datacenters.

 

¿Estáis listos para los 25Gbps?

 

 

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