Сетевые адаптеры 10, 25 и 100 Гбит/с — когда нужен переход

Сетевой адаптер сервера меняют не по возрасту платы, а когда порт перестаёт вмещать трафик или когда обработка пакетов начинает отнимать процессорное время у полезной нагрузки. Переход с 10 на 25 или 100 Гбит/с затрагивает не только сам адаптер: вместе с ним меняются трансиверы, кабели, порты коммутатора и иногда схема размещения в стойке.

Разберём, по каким признакам понятно, что пора менять сетевой адаптер, чем различаются скорости 10, 25 и 100 Гбит/с и что нужно проверить до заказа.

Признаки, по которым видно ограничение

• Утилизация порта устойчиво держится выше 60–70 % в рабочие часы, а пики упираются в потолок канала.
• Резервное копирование не укладывается в окно, а увеличение числа потоков не даёт прироста.
• Обращения к внешнему хранилищу по сети дают задержки выше, чем локальные, при незагруженном массиве.
• Процессор заметно занят обработкой прерываний и копированием пакетов, а не приложением.
• Виртуальных машин на узле стало больше, и они делят один физический порт.

Если ни один из признаков не проявляется, замена адаптера не даст эффекта: узкое место находится в другом месте — в дисках, в приложении или в сети между стойками.

Чем различаются 10, 25 и 100 Гбит/с

Скорость 10 Гбит/с остаётся базовой для доступа: её хватает виртуализованному узлу средней плотности, файловому серверу и подключению к массиву по протоколам поверх Ethernet. Скорость 25 Гбит/с построена на одной линии сигнализации той же электрической природы, что и линия 100-гигабитного порта, поэтому переход с 10 на 25 обычно обходится дешевле, чем кажется: меняются адаптер и оптика, а кабельная система остаётся.

Скорость 100 Гбит/с применяется на аплинках, между узлами вычислительных кластеров и на подключении массивов, где потоки идут параллельно от многих клиентов. На уровне доступа 100 Гбит/с чаще избыточен: порт коммутатора дороже, а нагрузка редко доходит даже до половины полосы.

Сравнение скоростей по применению

Шина PCI Express как ограничитель

Адаптер не выдаст паспортную скорость, если ему не хватает линий шины. Двухпортовая карта на 25 Гбит/с требует полноценного слота с достаточным числом линий, а стогигабитная — тем более. Частая ошибка при модернизации — установка карты в слот с механически подходящим разъёмом, но с меньшим числом активных линий: карта работает, однако предельная скорость не достигается ни на одном порту.

Проверяются три вещи: поколение шины на платформе, число активных линий в конкретном слоте и наличие свободного райзера нужного профиля. В плотных корпусах ещё и высота планки — низкопрофильная или полноразмерная.

Разгрузка процессора и функции адаптера

Современные адаптеры снимают с процессора часть работы по обработке трафика: подсчёт контрольных сумм, сегментацию, распределение очередей по ядрам, обработку туннелей виртуальных сетей. На узлах виртуализации отдельное значение имеет проброс виртуальных функций напрямую в виртуальную машину — это убирает лишний уровень коммутации внутри гипервизора.

• Разгрузка контрольных сумм и сегментации — уменьшает загрузку процессора на потоковой передаче.
• Множественные очереди приёма и передачи — распределяют обработку по ядрам вместо одного.
• Виртуальные функции — дают виртуальной машине собственный аппаратный интерфейс.
• Поддержка протоколов доступа к хранилищу поверх Ethernet — убирает отдельную сеть хранения там, где она не нужна.

Чем соединять после замены адаптера

Скорость определяет и способ соединения. Внутри стойки на коротких дистанциях применяются кабели прямого подключения, между стойками — активные оптические сборки или оптика с отдельными трансиверами. Стогигабитный порт часто разводится на четыре линии по 25 Гбит/с — это позволяет подключить к одному порту коммутатора четыре сервера.

Порт коммутатора и порт адаптера должны совпадать не только по скорости, но и по типу оптики и по дальности. Подбор кабелей и трансиверов делается вместе с адаптером, иначе к моменту монтажа окажется, что соединять оборудование нечем.

Совместимость с коммутатором

Апгрейд адаптера имеет смысл, если порт на стороне коммутатора поддерживает нужную скорость. Модели Cisco, Huawei, Arista, Mellanox и NVIDIA различаются набором поддерживаемых скоростей на порт и правилами разветвления. Часть платформ разрешает согласование 25-гигабитного адаптера с 10-гигабитным портом, часть — нет; это проверяется по документации до заказа.

Что прислать для подбора

• Модель сервера, свободные слоты и число линий в них, требуемый профиль планки.
• Модель коммутатора и тип свободных портов.
• Текущую утилизацию канала и задачу — виртуализация, хранилище, резервное копирование, расчёты.
• Расстояние между оборудованием — от него зависит выбор между кабелем прямого подключения и оптикой.

Частые вопросы

Заработает ли адаптер 25 Гбит/с в порту на 10 Гбит/с? На части платформ да, со снижением до 10 Гбит/с. Возможность согласования зависит от модели коммутатора и адаптера, её нужно проверять заранее.

Что выгоднее — два порта по 25 или один на 100? Для узла доступа обычно два порта по 25 Гбит/с: это даёт резервирование по разным коммутаторам. Один стогигабитный порт берут там, где важна единая полоса под один поток.

Нужен ли отдельный адаптер под хранилище? Если сеть хранения строится на отдельной фабрике — да. При доступе к массиву поверх Ethernet достаточно общего адаптера с поддержкой соответствующих протоколов.

Можно ли обойтись без замены кабельной системы? При переходе с 10 на 25 Гбит/с по оптике — как правило, да, меняются трансиверы. При переходе с витой пары на оптику трассу придётся переложить.

Что мы поставляем

В каталоге собраны сетевые адаптеры разных скоростей и форм-факторов, оптические трансиверы, кабели и модули к коммутаторам — комплект подбирается целиком, чтобы порты на обеих сторонах сошлись по скорости и дальности.

Пришлите модель сервера, модель коммутатора и текущую нагрузку на канал на server@tkasiatorg.ru — подберём адаптер, трансиверы и кабели одним комплектом и посчитаем поставку.