Solución de centro de datos 400G: conmutadores, NIC inteligentes y módulos ópticos

El mercado de redes de centros de datos 400G está creciendo rápidamente, con chips de conmutación de mayor rendimiento, conectores ópticos de mayor velocidad y un crecimiento explosivo de datos combinados para acelerar el crecimiento de las redes de centros de datos.

Además de eso, con el sólido crecimiento de 5G y el rápido crecimiento de las transmisiones de datos basadas en video, los centros de datos deberán actualizar su capacidad para satisfacer la creciente demanda de datos y aplicaciones de uso intensivo de ancho de banda. Todos estos factores están impulsando el crecimiento continuo del tráfico del centro de datos y la demanda de soluciones de red de centro de datos de 400G de alta capacidad. A medida que el aumento en los requisitos de capacidad para las aplicaciones con uso intensivo de datos supera con creces la capacidad actual de transmisión de alta velocidad, 400G está lista para ser una tecnología en evolución con gastos operativos relativamente más bajos y una huella más pequeña para satisfacer mejor la necesidad urgente de conectividad de fibra.

Resumen de redes 400G

En las últimas décadas, hemos sido testigos de un cambio en las velocidades de Ethernet de 1G, 10G/40G a 25G/100G, y la industria de Ethernet continúa innovando para lograr velocidades de red más altas. Antes de que podamos cubrir de qué se trata la red 400G, debemos comprender las diversas formas en que se define y utiliza 400G en la conversación de redes del centro de datos.

400G: Los términos 100G y 400G se refieren a la tasa de transmisión de la interfaz, es decir, la capacidad de transmisión de un solo canal. A menudo se usa para describir verbalmente la velocidad de transmisión de una única interfaz y, a veces, se usa indistintamente con 400 GbE y 400 Gb/s.

400 GbE: se refiere a la tasa de capacidad de próxima generación que se puede transmitir a través de un solo enlace en una interfaz Ethernet. Se basa en el estándar de certificación IEEE 802.3bs que deben cumplir la capa física de 400 GbE, los parámetros de gestión y los parámetros de control de acceso al medio (MAC).

400 Gb/s: se refiere a la velocidad de transmisión de datos y generalmente describe la velocidad de transmisión máxima admitida por un puerto de dispositivo o la velocidad de transmisión de un conector óptico.

Principio de funcionamiento de la red 400G

Es posible que estemos familiarizados con las redes de 100G, que utilizan cuatro señales de 25G moduladas por NRZ en una sola interfaz para completar las transmisiones de 100G. La velocidad de transmisión de Ethernet generalmente aumenta de dos maneras: aumentando la velocidad de transmisión de un solo canal y aumentando la cantidad de canales, mientras que 400G duplica con precisión la transmisión de un solo canal y también duplica la cantidad de canales al transmitir ocho señales 50G a través de la tecnología de modulación PAM4 para lograr 400G transmisión (QSFP-DD).

Principio de transmisión PAM4

Ventajas de la implementación de red 400G

Mayor densidad de transmisión: Tomando el conmutador 100G como ejemplo, la densidad de puertos del conmutador NVIDIA 100G SN2700/3700C es 32*100G/U, mientras que el conmutador 400G SN4700 tiene 32 puertos QSFPDD de 400G en un panel de 1U, que es una densidad cuatro veces mayor en la misma altura.

Menor consumo de energía de transmisión: La Administración de Normalización de China aprobó la publicación de Valores Máximos Permitidos de Eficiencia Energética y Grados de Eficiencia Energética para Centros de datos el 11 de octubre de 2021, lo que hace que la forma de reducir el consumo de energía de transmisión sea una prioridad principal para los centros de datos. En comparación con 100G, 400G tiene un menor consumo de energía por unidad de transmisión de información, lo que también se ajusta a la necesidad de conservación de energía y protección ambiental.

Escalabilidad: 100G QSFP28 los puertos generalmente admiten dos modos de transmisión: 100G a 100G y 100G a 4X25G. Y el conmutador 400G con NVIDIA SN4700 admite 400G a 400G, 400G a 2X200G, 400G a 4X100G, 400G a 8X50G y otros modos de transmisión, que pueden cumplir con varias arquitecturas de red.

Modos de puerto admitidos por los conmutadores NVIDIA SN4700

Las tendencias de la red 400G

Tendencia 1: QSFP-DD. QSFP-DD es el primero de su tipo que permite un factor de forma común y consistente para todos los cables de conexión, ya sean de cobre o de fibra de larga distancia, sin excepción. El grupo de 65 organizaciones del Acuerdo de fuentes múltiples (MSA) QSFP-DD también lanzó la versión 4.0 de la Especificación de interfaz de administración común (CMIS) para la especificación externa QSFP-DD. A medida que crece la adopción de 400G, QSFP-DD proporcionará los 400 módulos más pequeños del mercado de centros de datos con la mayor densidad de ancho de banda de puerto, y CMIS ayudará a garantizar que Módulos QSFP-DD son compatibles con todos los transceptores basados ​​en QSFP, incluidos los productos 40G/100G/200G ampliamente implementados. Ampliamente reconocido por su potente rendimiento, el QSFP-DD es el más adecuado para su uso como módulo conectable de alta densidad y alta velocidad en redes de centros de datos de 400G.

Tendencia 2: Acceso remoto directo a memoria a través de Ethernet convergente (RoCE). Las redes de datos 400G son clave para acelerar la adopción de la tecnología RoCE en el centro de datos. RDMA admite redes de replicación cero que permiten que los adaptadores de red transfieran datos directamente con la memoria de la aplicación, lo que elimina la necesidad de replicar datos entre la memoria de la aplicación y los búferes de datos del sistema operativo. En particular, el protocolo RoCEv2 admite RDMA en el límite L3.

Tendencia 3: Inteligente NIC. La aparición de SmartNIC juega un papel clave en 400G para cumplir con los nuevos requisitos de ancho de banda masivo de los centros de datos. Versiones recientes de SmartNIC offer dos puertos 25G/50G/100G/200G o un puerto 400G, así como conexiones Ethernet con capacidades 50G PAM4 SerDes y conexiones host PCIE 4.0. Consideramos que SmartNIC es una parte integral de la mejora de la capacidad de programación de la red y la aceleración del desvío de la carga de aplicaciones que es fundamental para aumentar la eficiencia del centro de datos.

Soluciones de red de pila completa de FiberMall

FiberMall ofrece a los clientes soluciones de red completas basadas en su comprensión de la tendencia de desarrollo de redes de alta velocidad y avances en tecnología de dispositivos optoelectrónicos.

Fibra MallSolución de red 400G de 's para centro de datos

interruptores

fibramall offers el SN4410/SN4700 en el lado del conmutador como un conmutador de hoja/columna respectivamente, y los conmutadores de la serie SN3 basados ​​en Spectrum-4000 admiten velocidades de transferencia de hasta 400G junto con tecnología de virtualización de red avanzada, enrutamiento VXLAN de canal único de alto rendimiento e IPv6/Multiprotocolo Enrutamiento de segmento de conmutación de etiquetas (MPLS) y rutas de datos robustas de gran ancho de banda para aplicaciones basadas en RoCE y GPUDirect.

Conmutador NVIDIA

NIC inteligente

fibramall offers NVIDIA ConnectX SmartNIC en el lado de la NIC, con NVIDIA ASAP2 (Accelerated Switching and Datagram Processing Technology®), que acelera el rendimiento de la red y reduce la carga de la CPU al transmitir datagramas de Protocolo de Internet (IP), liberando más ciclos de procesador para la ejecución de aplicaciones. Con un rendimiento RoCE inigualable, las tarjetas inteligentes ConnectX ofrecen servicios de acceso directo a memoria remota (RDMA) eficientes y de alto rendimiento para aplicaciones sensibles al ancho de banda y la latencia. También está disponible la DPU NVIDIA Bluefield, que combina la potencia de ConnectX con núcleos ARM programables y otro hardware. offcargas para potenciar el almacenamiento definido por software, las redes, la seguridad y las cargas de trabajo.

NIC inteligente de NVIDIA

Módulo óptico

Para la conexión de red, el servidor puede usar FiberMall Cable de conexión DAC de 200G QSFP-DD a 2x100G QSFP28 NRZ para conectar puertos NIC 48*100G con un SN4410; para la conexión del conmutador, puede optar por utilizar el módulo óptico FiberMall 400G QSFP-DD SR8 para conectar dos SN4700.

FiberMall 400G QSFP-DD SR8

FiberMall es un proveedor líder de soluciones de redes ópticas y un socio élite de los productos de redes de NVIDIA, uniéndose a NVIDIA para lograr una combinación sólida de conectividad óptica, productos de redes y soluciones. FiberMall es un proveedor líder de soluciones de redes ópticas y un socio élite de los productos de redes de NVIDIA, uniéndose a NVIDIA para lograr una sólida combinación de conectividad óptica + productos y soluciones de redes.