Решение для центра обработки данных 400G: коммутаторы, интеллектуальные сетевые карты и оптические модули

Рынок сетей центров обработки данных 400G быстро растет благодаря коммутационным микросхемам с большей пропускной способностью, более высокоскоростным оптическим разъемам и взрывному росту объемов данных, которые в совокупности ускоряют рост сетей центров обработки данных.

Вдобавок ко всему, с устойчивым ростом 5G и быстрым ростом передачи данных на основе видео, центрам обработки данных необходимо будет модернизировать свои мощности, чтобы удовлетворить быстро растущий спрос на данные и приложения, интенсивно использующие полосу пропускания. Все эти факторы обуславливают постоянный рост трафика центров обработки данных и спрос на высокопроизводительные сетевые решения 400G для центров обработки данных. Поскольку рост требований к пропускной способности для приложений, интенсивно использующих данные, намного превышает текущую пропускную способность высокоскоростной передачи, 400G может стать развивающейся технологией с относительно низкими операционными расходами и меньшей занимаемой площадью, чтобы лучше удовлетворить насущную потребность в оптоволоконной связи.

Обзор сети 400G

За последние несколько десятилетий мы стали свидетелями перехода скоростей Ethernet от 1G, 10G/40G к 25G/100G, и индустрия Ethernet продолжает внедрять инновации для достижения более высоких скоростей сети. Прежде чем мы сможем рассказать, что такое сеть 400G, нам нужно понять различные способы определения и использования 400G в разговоре о сети центра обработки данных.

400G: термины 100G и 400G относятся к скорости передачи данных интерфейса, т. е. пропускной способности одного канала. Он часто используется для словесного описания скорости передачи одного интерфейса и иногда взаимозаменяемо с 400GbE и 400Gb/s.

400GbE: относится к скорости пропускной способности следующего поколения, которая может передаваться по одному каналу в интерфейсе Ethernet. Он основан на стандарте сертификации IEEE 802.3bs, которому должны соответствовать физический уровень 400GbE, параметры управления и параметры управления доступом к среде (MAC).

400 Гбит/с: относится к скорости передачи данных и обычно описывает максимальную скорость передачи, поддерживаемую портом устройства, или скорость передачи оптического разъема.

Принцип работы сети 400G

Возможно, мы знакомы с сетями 100G, которые используют четыре сигнала 25G с модуляцией NRZ на одном интерфейсе для передачи 100G. Скорость передачи Ethernet обычно увеличивается двумя способами: увеличение скорости передачи одного канала и увеличение количества каналов, в то время как 400G точно удваивает передачу одного канала, а также удваивает количество каналов, передавая восемь сигналов 50G через технологию модуляции PAM4 для достижения 400G. передача (QSFP-DD).

Принцип передачи PAM4

Преимущества развертывания сети 400G

Более высокая плотность передачи: Взяв в качестве примера коммутатор 100G, плотность портов коммутатора NVIDIA 100G SN2700/3700C составляет 32*100G/U, а коммутатор 400G SN4700 имеет 32 порта 400G QSFPDD на панели 1U, что в четыре раза выше при той же высоте.

Низкое энергопотребление при передаче: Управление по стандартизации Китая одобрило выпуск Предельно допустимые значения энергоэффективности и классов энергоэффективности для центры обработки данных 11 октября 2021 г., что делает сокращение энергопотребления при передаче главным приоритетом для центров обработки данных. По сравнению со 100G, 400G имеет более низкое энергопотребление на единицу передаваемой информации, что также соответствует требованиям энергосбережения и защиты окружающей среды.

Масштабируемость: 100G QSFP28 порты обычно поддерживают два режима передачи: от 100G до 100G и от 100G до 4X25G. А коммутатор 400G с NVIDIA SN4700 поддерживает 400G на 400G, 400G на 2X200G, 400G на 4X100G, 400G на 8X50G и другие режимы передачи, которые могут соответствовать различным сетевым архитектурам.

Режимы портов, поддерживаемые коммутаторами NVIDIA SN4700

Тенденции сети 400G

Trend 1: КСФП-ДД. QSFP-DD является первым в своем роде устройством, обеспечивающим единый форм-фактор для всех без исключения соединительных кабелей, будь то медных или магистральных оптоволоконных кабелей. Группа из 65 организаций QSFP-DD Multi-Source Convention (MSA) также выпустила версию 4.0 спецификации общего интерфейса управления (CMIS) для внешней спецификации QSFP-DD. По мере роста внедрения 400G QSFP-DD предоставит самые маленькие 400 модулей на рынке центров обработки данных с самой высокой плотностью полосы пропускания портов, а CMIS поможет гарантировать, что Модули КСФП-ДД обратно совместимы со всеми трансиверами на базе QSFP, включая широко распространенные продукты 40G/100G/200G. Широко известный за свою высокую производительность, QSFP-DD лучше всего подходит для использования в качестве высокоскоростного подключаемого модуля высокой плотности в сетях центров обработки данных 400G.

Trend 2: Удаленный прямой доступ к памяти через конвергентную сеть Ethernet (RoCE). Сети передачи данных 400G являются ключом к ускорению внедрения технологии RoCE в центрах обработки данных. RDMA поддерживает сети с нулевой репликацией, которые позволяют сетевым адаптерам передавать данные непосредственно в память приложения, устраняя необходимость репликации данных между памятью приложения и буферами данных операционной системы. В частности, протокол RoCEv2 поддерживает RDMA через границу L3.

Trend 3: Умная NIC. Появление SmartNIC играет ключевую роль в 400G для удовлетворения новых огромных требований к пропускной способности центров обработки данных. Последние версии SmartNIC предлагают два порта 25G/50G/100G/200G или один порт 400G, а также соединения Ethernet с возможностями 50G PAM4 SerDes и соединениями хоста PCIE 4.0. Мы рассматриваем SmartNIC как неотъемлемую часть улучшения программируемости сети и ускорения перераспределения нагрузки приложений, что имеет решающее значение для повышения эффективности центров обработки данных.

Комплексные сетевые решения FiberMall

FiberMall предоставляет клиентам комплексные сетевые решения, основанные на понимании тенденций развития высокоскоростных сетей и достижений в технологии оптоэлектронных устройств.

ФиберМалlсетевое решение 400G для центра обработки данных

Коммутаторы

FiberMall предлагает SN4410/SN4700 на стороне коммутатора в качестве коммутатора leaf/spine соответственно, а коммутаторы серии SN3 на базе Spectrum-4000 поддерживают скорость передачи данных до 400G вместе с передовой технологией виртуализации сети, высокой производительностью, одноканальной маршрутизацией VXLAN и маршрутизацией сегментов IPv6/Multiprotocol Label Switching (MPLS), а также надежными широкополосными путями передачи данных для приложений на базе RoCE и GPUDirect.

Переключатель NVIDIA

SmartNIC

FiberMall предлагает NVIDIA ConnectX SmartNIC на стороне NIC с NVIDIA ASAP2 (Accelerated Switching and Datagram Processing Technology®), которая ускоряет производительность сети, одновременно снижая нагрузку на ЦП при передаче датаграмм Интернет-протокола (IP), освобождая больше циклов процессора для выполнения приложений. Благодаря непревзойденной производительности RoCE смарт-карты ConnectX предоставляют эффективные, высокопроизводительные услуги удаленного прямого доступа к памяти (RDMA) для приложений, чувствительных к полосе пропускания и задержкам. Также доступен NVIDIA Bluefield DPU, который объединяет мощь ConnectX с программируемыми ядрами ARM и другими аппаратными разгрузками для поддержки программно-определяемого хранилища, сетей, безопасности и рабочих нагрузок.

NVIDIA SmartNIC

Оптический модуль

Для сетевого подключения сервер может использовать FiberMall's Кабель 200G QSFP-DD на 2x100G QSFP28 NRZ DAC Breakout Cable для подключения 48 портов NIC 100G к одному SN4410; для подключения коммутатора вы можете использовать оптический модуль FiberMall 400G QSFP-DD SR8 для подключения двух SN4700.

FiberMall 400G QSFP-DD SR8

FiberMall является ведущим поставщиком оптических сетевых решений и элитным партнером сетевых продуктов NVIDIA, объединив усилия с NVIDIA для создания надежного сочетания оптических соединений, сетевых продуктов и решений. FiberMall является ведущим поставщиком оптических сетевых решений и элитным партнером сетевых продуктов NVIDIA, объединив усилия с NVIDIA для создания надежного сочетания оптических подключений + сетевых продуктов и решений.