Сети для ЦОДов. Не пропустите – приближается 800G

В ЦОДах общая производительность ИТ-инфраструктуры – это вопрос «сдержек и противовесов» между серверами, коммутаторами и физическими подключениями. Развиваясь, каждый компонент заставляет другие становиться быстрее и дешевле. В течение многих лет технология коммутации была основным драйвером развития. С появлением микросхем Broadcom StrataXGS Tomahawk 3 менеджеры ЦОДов могут повысить скорость коммутации и маршрутизации до 12,8 Тбит/с и снизить стоимость одного порта на 75%. Значит, ограничивающим фактором становится процессор, верно? Нет, не так. В 2020 году NVIDIA представила свой новый чип Ampere для серверов. Оказывается, процессоры, используемые в игровых продуктах, идеально подходят для искусственного интеллекта и машинного обучения.

С появлением коммутаторов и серверов с поддержкой 400G и 800G давление сместится на физический уровень. Стандарт IEEE 802.3bs, утвержденный в 2017 году, открыл дорогу системам 200G и 400G Ethernet. Однако институт IEEE только недавно завершил оценку перспектив 800G и более высоких скоростей. Учитывая время, необходимое для разработки и принятия новых стандартов, мы, возможно, уже отстаем.

Производители кабелей и оптики должны быстрее двигаться вперед, поскольку отрасль стремится к переходу от 400G к 800G, 1,2Т и далее. Рассмотрим некоторые из важных тенденций.

Начнем с того, что конфигурации серверных строк и кабельные архитектуры постоянно развиваются. Коммутаторы, выполняющие функции агрегации, перемещаются из верхней части стойки (архитектура ToR) в середину ряда (MoR) и подключаются к сетевой фабрике (fabric) через коммутационную панель СКС. Теперь переход на более высокие скорости предполагает простую замену коммутационных шнуров, обеспечивающих подключение серверов, а не более длинных линий связи между коммутаторами. Такая архитектура также устраняет необходимость установки между коммутатором и серверами 192 активных оптических кабелей (AOC).

Новые конструкции подключаемых оптических модулей дают сетевым проектировщикам дополнительные возможности. Реализующие технологию 400G трансиверы с форм-факторами QSFP-DD и OSFP используют восемь каналов по 50G с модуляцией PAM4. При развертывании в 32-портовой конфигурации модули QSFP-DD и SFP обеспечивают скорость 12,8 Тбит/с в устройстве высотой 1RU. Трансиверы OSFP и QSFP-DD поддерживают не только уже имеющиеся оптические модули 400G, но и будущие 800G. Используя оптику 800G, коммутаторы достигнут производительности 25,6 Тбит/с на 1U.

Для реализации коротких каналов 400G на многомодовом (ММ) волокне имеются различные варианты коннекторов. Стандарт 400GBASE-SR8 позволяет использовать 24-волоконный коннектор MPO (лучше подходит для унаследованных приложений) или однорядный 16-волоконный MPO, который считается наиболее предпочтительным вариантом для подключения серверов в облачных платформах. Другой вариант, 400GBASE-SR4.2, предусматривает использование однорядного коннектора MPO-12 с двунаправленной сигнализацией, что делает его отличным выбором для реализации соединений между коммутаторами. 400GBASE-SR4.2 -- это первый стандарт IEEE, использующий двунаправленную сигнализацию на ММ-волокнах, и он предусматривает применение кабелей OM5. Волокно OM5 расширяет многоволновую поддержку для таких приложений, как BiDi, позволяя сетевым архитекторам на 50% увеличивать дальность каналов (по сравнению с OM4).

Эксперты прогнозируют, что оптика 800G станет необходимой уже в течение следующих двух лет. В сентябре 2019 года была сформирована группа MSA 800G Pluggable для разработки новых решений, в том числе недорогого многомодового модуля 8 x 100G SR8 для пролетов протяженностью 60–100 м. Цель состоит в том, чтобы вывести на рынок решение 800G SR8, которое обеспечило бы ЦОДы экономически эффективными продуктами для серверных приложений. Подключаемый модуль 800G, помимо прочего, позволит увеличить радиус работы коммутатора.

Тем временем целевая группа IEEE 802.3db работает над недорогими решениями на базе VCSEL-лазеров для передачи 100G на одной длине волны и уже продемонстрировала возможность достичь при такой передаче дальности 100 м на ММ-волокне OM4. В случае успеха эта работа позволит отказаться от подключения серверов в стойке по DAC-кабелям и перейти к архитектуре MoR/EoR с коммутаторами увеличенного радиуса действия. Это обеспечит недорогое оптическое подключение и расширит долгосрочную прикладную поддержку устаревших кабелей с ММ-волокнами.

Организации по стандартизации и индустрия тесно взаимодействуют, создавая перспективные решения, которые могут привести ЦОДы к скоростям 400G и 800G. Однако устранение технологических барьеров – это только половина проблемы. Другая – это выбор правильного времени для внедрения. Когда циклы обновления инфраструктурного оборудования составляют два-три года, а новые технологии «поступают» в сеть со все возрастающей скоростью, операторам ЦОДов становится все труднее правильно рассчитать время модернизации. Ошибка же обходится очень дорого. Чтобы ее не совершить, надо учесть много факторов. И здесь важен выбор технологического партнера, который поможет вам лучше сориентироваться в меняющихся условиях и принять решение, которое наилучшим образом отвечает вашим долгосрочным интересам.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!