10 гигабит по витой паре (часть 1, теория)
avatar

Системные администраторы очень часто встречаются в своей практике с таким неприятным явлением, как «бутылочное горлышко». Оно возникает в аппаратно-программных комплексах, когда один из его составляющих элементов не способен в полной мере раскрыть возможности остальных компонентов. Такое узкое место может появиться даже в тщательно отлаженной системе по мере роста нагрузки на неё. И не всегда самое слабое звено удаётся достаточно быстро отыскать. Цифры в документации часто очень сильно отличаются от суровой реальности.

Бутылочное горлышко

В сетевых технологиях узкие места, несомненно, тоже возникают. Но куда чаще этой напасти подвержены провайдеры и крупные организации, нежели домашние хозяйства. Ведь провайдерам приходится иметь дело с десятками гигабит трафика в секунду, а у организаций может быть файловый архив, очень необходимый сотням сотрудников в час пик. В мире провайдеров и организаций есть специальные средства, позволяющие оперативно решать проблемы с нехваткой пропускной способности сети. Об одном из них я уже писал в блоке в заметке про LACP. Что касается домашнего сетевого оборудования — средства агрегации портов встречаются лишь в самых топовых роутерах, стоимость которых зашкаливает за 500 долларов. И даже самых рьяных нелюбителей полумер может остановить столь негуманный ценник.

Давайте заглянем в домашние сети с другой стороны. Большинство провайдеров в городских условиях предоставляет физическим лицам доступ в интернет по технологии FTTB (Fiber To The Building) – оптический кабель от серверной провайдера заводится в дом и подключается в порт коммутатора на чердаке или в машинном отделении. К этому коммутатору уже подключаются клиенты – физические лица и затесавшиеся в доме организации. Подключаются по витой паре. К сожалению, многие провайдеры из желания сэкономить на стоимости подключения протягивают клиенту двухпарную витуху. Это сразу же ограничивает максимально возможную скорость подключения до 100 мегабит в секунду. Конечно, в подавляющем большинстве случаев эта скорость будет даже избыточна для домохозяйства, да и провайдеры как правило не предлагают тарифы более 100 мегабит. Но если у вас возникнет желание получить больше 100 мегабит в секунду – вместе с таким желанием возникает бутылочное горлышко, и не одно.

Даже в 2017 году существует множество актуальных по производительности устройств, сетевая карта которых работает лишь на 100 мегабитах в секунду. Это норма для ноутбуков вплоть до среднего ценового диапазона и для бюджетных материнских плат, которым едва исполнилось пять лет. Даже в современных домашних роутерах стоимостью менее 2.000 рублей вы вряд ли увидите гигабитные сетевые порты. В итоге может так получиться, что ваше желание увидеть дополнительные 5 мегабит выльется в баснословные затраты. Ведь вам придётся менять кабель от провайдера, ставить новый роутер и докупать отдельную гигабитную сетевую карту. Провайдер тоже далеко не всегда сможет с лёгкостью предоставить вам более скоростной порт – ведь они как правило используют проверенное годами оборудование с большим количеством 100-мегабитных портов и гигабитными оптическими модулями.

Провайдер и гигабитный интернет

Получается, что для услуги доступа в интернет вполне достаточно 100 мегабит. Даже если они и станут бутылочным горлышком – оно может оказаться не только с вашей стороны. Но могут ли быть в домашней сети какие-то ситуации, когда нужна гигабитная, а то и более скоростная сеть? Конечно. В последние годы начали приобретать большую популярность сетевые хранилища (NAS, Network Access Storage) – отдельные системные блоки, которые оснащены большим количеством ёмких дисков и доступны для всех желающих в домашней сети. Обычно их ставят в нежилой комнате для круглосуточной работы. Популярность NAS связана больше всего с распространением ультрамодных гаджетов – планшетов и смартфонов. Ведь на них объём дискового хранилища как правило не слишком большой, а ломаются они настолько часто, что хранить на них важные данные опрометчиво. Конечно, к вашим услугам многочисленные облачные хранилища разного объёма и разной цены, но пользоваться ими не всегда позволяет паранойя (или политика безопасности), поэтому NAS является единственно верным вариантом.

Есть ли у NAS какое-то бутылочное горлышко? Разумеется. Даже если в сетевом хранилище используется один-единственный диск – он готов отдать вам данные на скорости более ста мегабайт в секунду. Два современных диска вроде WD Gold в RAID могут выдать более 400 мегабайт в секунду. Если же вы подключите NAS к 100-мегабитному порту роутера – вы снижаете максимальную скорость NAS на порядок, а то и на все полтора. В случае со смартфонами и планшетами это может быть не так заметно, ибо они сами по себе устройства не шустрые. Но когда вы плотно работаете с данными на NAS с современного персонального компьютера – сеть станет узким местом, работать и развлекаться будет не слишком комфортно, а иногда и неприятно (UltraHD BluRay, например, уже не посмотришь через 100-мегабитную сеть без заиканий). Заменив роутер на гигабитный, вы значительно расширите пропускную способность сети, а заодно получите куда больший комфорт в работе. Другими словами, при наличии NAS гигабитная сеть дома – не прихоть, а жизненная необходимость.

Может быть, есть ситуации, когда даже гигабитной сети недостаточно для комфортной работы? Несомненно. Допустим, вы занимаетесь художественной или документальной фотографией. У вас есть фотоаппарат, на который вы снимаете исключительно в RAW. Затем вы обрабатываете отснятый материал в программе наподобие LightRoom и сохраняете его в JPG для передачи клиентам. Когда вы открываете LightRoom (или подобное программное обеспечение) с новыми материалами – он считывает все фотографии и создаёт каталог (кэш). Теперь представьте, что вы отсняли более тысячи снимков, каждый из которых занимает от 20 до 50 мегабайт. Даже при работе с локальным диском операция каталогизации может занять очень продолжительное время. В случае с NAS узким местом становится уже гигабитная сеть, которая рада бы порадовать возможностями жёстких дисков сетевого хранилища, но ограничена отметкой в 100 с небольшим мегабайт в секунду.

Патчкорд в тканевой оплётке Endorphin

Вот это поворот! В то время, когда для интернета больше 100 мегабит определённо не требуется, есть устройства, для которых и гигабит стал бутылочным горлышком. Может быть есть какие-то простые решения, позволяющие перешагнуть за один гигабит в секунду? Увы. Конечно, есть сетевые хранилища с двумя гигабитными портами, которые можно объединить с помощью LACP. Но в этом случае всплывает сразу две проблемы. Во-первых, вам нужен роутер, умеющий объединять порты в LACP. Такой роутер обойдётся вам в баснословную сумму, на порядок превышающую стоимость стандартного гигабитного роутера. Во-вторых, эти два гигабита будут только между роутером и NAS, а между роутером и вашим рабочим компьютером останется всё тот же гигабит, который будет бутылочным горлышком. Вариант объединения NAS напрямую с компьютером, минуя роутер, был бы спасением, если бы не политика Microsoft и Apple в отношении домашних операционных систем. Они не поддерживают агрегацию портов ни в каком виде.

Получается, что в 2017 году на домашнем компьютере нельзя получить более скоростную сеть, чем гигабитную? Ничуть. Возможности для ускорения, конечно, есть. До недавнего времени они были сильно ограничены — 10-гигабитную сеть можно было соорудить только с помощью оптических модулей. Не удивительно, что стоимость сетевой карты и модуля SFP+ для неё могла выйти за пределы 1000 долларов. Кроме того, оптические патчкорды куда менее вандалоустойчивы, чем витая пара. Для дома они не годятся совершенно. Лишь в 2012 году компания Intel выпустила сетевую карту X540, которая позволяла передавать 10 гигабит в секунду по витой паре 6 категории. Но опять же цена этого решения, ориентированного больше на серверы, зашкаливала за 800 долларов и снижалась очень медленно, застыв сегодня на отметке в 25.000 рублей.

В 2017 году на рынке начали появляться очень интересные 10-гигабитные сетевые карты на чипе практически отечественной разработки – Aquantia AQC107. Например, этот чип установлен в сетевом адаптере ASUS со странной маркировкой XG-C100C. Стоимость этого решения на данный момент – 6.000 рублей. Причём ASUS обещает работоспособность 10 гигабит в секунду по витой паре категории 5е, если расстояние между портами не превышает 30 метров.

ASUS XG-C100C | Aquantia AQC107

Есть основания полагать, что другие производители сетевых компонентов не упустят возможности отхватить свой кусок десятигигабитного пирога и выпустят аналогичные продукты по ещё более привлекательной цене. В итоге стоимость десятигигабитного подключения в домашней сети уложится в приемлемую сумму, которая на фоне расходов на NAS и диски для него будет совершенно несущественной.

Но есть ли какие-нибудь подводные камни или узкие места при использовании 10 гигабит по витой паре? Определённо. Я планирую через пару месяцев приобрести пару сетевых карт, чтобы показать на практике, какие неожиданные преграды могут встать на пути внедрения 10GBase-T в домашних условиях. Не пропустите! Будет интересно.

This entry was posted in Железо / сети, Совсем неадекватное. Bookmark the permalink.

Добавить комментарий