Solução de Data Center 400G: Switches, NICs Inteligentes e Módulos Ópticos

O mercado de rede de data center 400G está crescendo rapidamente, com chips de comutação de throughput maiores, conectores ópticos de maior velocidade e crescimento explosivo de dados combinados para acelerar o crescimento das redes de data center.

Além disso, com o crescimento robusto do 5G e o rápido crescimento das transmissões de dados baseadas em vídeo, os data centers precisarão atualizar sua capacidade para atender à demanda crescente por dados e aplicativos com uso intensivo de largura de banda. Todos esses fatores estão impulsionando o crescimento contínuo do tráfego do data center e a demanda por soluções de rede de data center de 400 G de alta capacidade. Como o aumento nos requisitos de capacidade para aplicativos com uso intensivo de dados excede em muito a capacidade atual de transmissão de alta velocidade, o 400G está prestes a ser uma tecnologia em evolução com OpEx relativamente menor e um espaço menor para atender melhor à necessidade urgente de conectividade de fibra.

Visão geral da rede 400G

Nas últimas décadas, testemunhamos uma mudança nas velocidades de Ethernet de 1G, 10G/40G para 25G/100G, e o setor de Ethernet continua inovando para atingir velocidades de rede mais altas. Antes de podermos abordar o que é a rede 400G, precisamos entender as várias maneiras pelas quais o 400G é definido e usado na conversa de rede do data center.

400G: Os termos 100G e 400G referem-se à taxa de servidores da interface, ou seja, a capacidade de transmissão de um único canal. Geralmente é usado para descrever verbalmente a taxa de transmissão de uma única interface e às vezes é usado de forma intercambiável com 400 GbE e 400 Gb/s.

400GbE: refere-se à taxa de capacidade de última geração que pode ser transmitida por um único link em uma interface Ethernet. Ele é baseado no padrão de certificação IEEE 802.3bs que a camada física de 400 GbE, os parâmetros de gerenciamento e os parâmetros de controle de acesso à mídia (MAC) devem atender.

400 Gb/s: refere-se à velocidade de transmissão de dados e geralmente descreve a taxa de transmissão máxima suportada por uma porta de dispositivo ou a taxa de transmissão de um conector óptico.

Princípio de Funcionamento da Rede 400G

Podemos estar familiarizados com as redes 100G, que usam quatro sinais 25G modulados por NRZ em uma única interface para completar as transmissões 100G. A taxa de transmissão Ethernet geralmente é aumentada de duas maneiras: aumentando a taxa de transmissão de canal único e aumentando o número de canais, enquanto 400G dobra com precisão a transmissão de canal único e também dobra o número de canais transmitindo oito sinais de 50G por meio da tecnologia de modulação PAM4 para atingir 400G transmissão (QSFP-DD).

Princípio de Transmissão PAM4

Vantagens da implantação da rede 400G

Maior densidade de transmissão: Tomando o switch 100G como exemplo, a densidade de porta do switch NVIDIA 100G SN2700/3700C é 32*100G/U, enquanto o switch 400G SN4700 tem 32 portas 400G QSFPDD no painel 1U, que é quatro vezes maior densidade na mesma altura.

Menor consumo de energia de transmissão: A Administração de Padronização da China aprovou o lançamento de Valores Máximos Admissíveis de Eficiência Energética e Graus de Eficiência Energética para Central de dados em 11 de outubro de 2021, o que torna a redução do consumo de energia de transmissão uma prioridade para os data centers. Comparado com 100G, 400G tem menor consumo de energia por unidade de transmissão de informações, o que também está de acordo com a necessidade de conservação de energia e proteção ambiental.

AMPLIAR: 100G QSFP28 as portas geralmente suportam dois modos de transmissão: 100G a 100G e 100G a 4X25G. E o switch 400G com NVIDIA SN4700 suporta 400G a 400G, 400G a 2X200G, 400G a 4X100G, 400G a 8X50G e outros modos de transmissão, que podem atender a várias arquiteturas de rede.

Modos de porta compatíveis com os switches NVIDIA SN4700

As tendências da rede 400G

Tendência 1: QSFP-DD. O QSFP-DD é o primeiro desse tipo a permitir um formato comum consistente para todos os cabos de conexão, sejam eles de cobre ou de fibra de longa distância, sem exceção. O grupo de 65 organizações do QSFP-DD Multi-Source Agreement (MSA) também lançou a versão 4.0 da Common Management Interface Specification (CMIS) para a especificação externa QSFP-DD. À medida que a adoção de 400G cresce, o QSFP-DD fornecerá os menores 400 módulos do mercado de data centers com a maior densidade de largura de banda de porta, e o CMIS ajudará a garantir que Módulos QSFP-DD são compatíveis com versões anteriores de todos os transceptores baseados em QSFP, incluindo produtos 40G/100G/200G amplamente implantados. Amplamente reconhecido por seu desempenho poderoso, o QSFP-DD é mais adequado para uso como módulo conectável de alta densidade e alta velocidade em redes de data centers 400G.

Tendência 2: Acesso remoto direto à memória por Ethernet convergente (RoCE). As redes de dados 400G são essenciais para acelerar a adoção da tecnologia RoCE no data center. O RDMA oferece suporte a redes de replicação zero que permitem que os adaptadores de rede transfiram dados diretamente com a memória do aplicativo, eliminando a necessidade de replicar dados entre a memória do aplicativo e os buffers de dados do sistema operacional. Em particular, o protocolo RoCEv2 oferece suporte a RDMA no limite L3.

Tendência 3: Inteligente NIC. O surgimento do SmartNIC desempenha um papel fundamental no 400G para atender aos novos requisitos de largura de banda massiva dos data centers. Versões recentes do SmartNIC offer duas portas 25G/50G/100G/200G ou uma porta 400G, bem como conexões Ethernet com recursos de 50G PAM4 SerDes e conexões de host PCIE 4.0. Vemos o SmartNIC como parte integrante da melhoria da capacidade de programação da rede e da aceleração do desvio de carga do aplicativo, que é essencial para aumentar a eficiência do data center.

Soluções de rede full-stack da FiberMall

A FiberMall fornece aos clientes soluções de rede de pilha completa com base em sua compreensão da tendência de desenvolvimento de redes de alta velocidade e avanços na tecnologia de dispositivos optoeletrônicos.

FibraMallsolução de rede 400G para data center

Switches

FiberMall offs o SN4410/SN4700 no lado do switch como um switch leaf/spine respectivamente, e os switches da série SN3 baseados em Spectrum-4000 suportam taxas de transferência de até 400G juntamente com tecnologia avançada de virtualização de rede, alto desempenho, roteamento VXLAN de canal único e IPv6/Multiprotocolo Roteamento de segmento de comutação de rótulo (MPLS) e caminhos de dados robustos de alta largura de banda para aplicativos baseados em RoCE e baseados em GPUDirect.

Comutador NVIDIA

SmartNIC

FiberMall offoferece o NVIDIA ConnectX SmartNIC no lado da NIC, com NVIDIA ASAP2 (Accelerated Switching and Datagram Processing Technology®), que acelera o desempenho da rede enquanto reduz a carga da CPU ao transmitir datagramas de Protocolo de Internet (IP), liberando mais ciclos do processador para execução de aplicativos. Com desempenho RoCE inigualável, os cartões inteligentes ConnectX fornecem serviços de acesso remoto direto à memória (RDMA) eficientes e de alto desempenho para aplicativos sensíveis à largura de banda e à latência. Também está disponível o NVIDIA Bluefield DPU, que combina o poder do ConnectX com núcleos ARM programáveis ​​e outros hardwares offcargas para potencializar o armazenamento, a rede, a segurança e as cargas de trabalho definidas por software.

NVIDIA SmartNIC

Módulo óptico

Para a conexão de rede, o servidor pode usar o FiberMall 200G QSFP-DD para 2x100G QSFP28 NRZ DAC Cabo Breakout para conectar portas NIC 48*100G com um SN4410; para a conexão do switch, você pode optar por usar o módulo óptico FiberMall 400G QSFP-DD SR8 para conectar dois SN4700s.

FiberMall 400G QSFP-DD SR8

A FiberMall é fornecedora líder de soluções de rede óptica e parceira de elite dos produtos de rede NVIDIA, juntando-se à NVIDIA para obter uma forte combinação de conectividade óptica, produtos de rede e soluções. A FiberMall é fornecedora líder de soluções de rede óptica e parceira de elite dos produtos de rede NVIDIA, juntando-se à NVIDIA para obter uma forte combinação de conectividade óptica + produtos e soluções de rede.