數(shù)據(jù)中心Fabric網(wǎng)絡(luò)已邁入400GE超高速時(shí)代--數(shù)據(jù)中心Fabric網(wǎng)絡(luò)端口發(fā)展趨勢分析

  隨著大數(shù)據(jù)、分布式存儲、AI和高速計(jì)算等業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心規(guī)模急劇增長。IDC 預(yù)測全球數(shù)據(jù)總量2020 年將達(dá)到 47 個(gè)ZB(1ZB=10億TB=1萬億GB)，2025 年達(dá)到 163 個(gè) ZB。服務(wù)提供商以及各大企業(yè)亟需將現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部交換系統(tǒng)從10GE、40GE提速到100GE、400GE互聯(lián)，服務(wù)器接入從GE、10GE演進(jìn)到25GE、100GE，以滿足當(dāng)前數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)高吞吐的發(fā)展趨勢。

  數(shù)據(jù)中心Fabric網(wǎng)絡(luò)接入端口發(fā)展

  在國內(nèi)，服務(wù)器網(wǎng)卡以10GE、25GE為主，Fabric網(wǎng)絡(luò)接入交換機(jī)提供10GE、25GE端口與服務(wù)器網(wǎng)卡進(jìn)行互聯(lián);在海外，大型互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商會采用40GE QSFP+、100GE QSFP28接入端口交換機(jī)通過一分四線纜與服務(wù)器10GE、25GE網(wǎng)卡進(jìn)行互聯(lián)，無論哪種互聯(lián)方式，光模塊的電側(cè)都以單通道為主。

  2020年開始，國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營商的服務(wù)器將考慮由25GE網(wǎng)卡切換至50G Serdes網(wǎng)卡，50G Serdes網(wǎng)卡包括50G SFP28和100GE SFP-DD兩種網(wǎng)卡，兩種網(wǎng)卡光模塊以單通道50G serdes為主。在海外，大型互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營商的服務(wù)器將會采用100GE SFP-DD網(wǎng)卡，接入交換機(jī)可通過400GE QSFP-DD一分四線纜與100GE SFP-DD網(wǎng)卡的服務(wù)器互聯(lián)。

  預(yù)計(jì)112G Serdes在2020年會標(biāo)準(zhǔn)化，未來SFP-112光模塊會成為100GE接入的主流，SFP-112光模塊電側(cè)和光側(cè)都為單通道112G。

  數(shù)據(jù)中心Fabric網(wǎng)絡(luò)匯聚端口發(fā)展--100GE 匯聚

  隨著服務(wù)器網(wǎng)卡逐步從10GE演進(jìn)至25GE，接入交換機(jī)TOR與服務(wù)器互聯(lián)端口也同步演進(jìn)至25GE端口與服務(wù)器互聯(lián)，相應(yīng)的TOR上行匯聚端口則由40GE演進(jìn)至100GE。典型10GE TOR接入交換機(jī)通常為48口10GE接入，6口40GE互聯(lián)，TOR最大帶寬收斂比為1:2。演進(jìn)至25GE TOR后，典型的TOR接入交換機(jī)形態(tài)為48口25GE接入，8口100GE互聯(lián)，TOR最大收斂比降低為1:1.5。此外，對于10GE網(wǎng)卡接入為主的場景，也可以考慮TOR演進(jìn)至48口10GE接入，6口100GE互聯(lián)，這樣收斂比可達(dá)到1:1，網(wǎng)絡(luò)帶寬無收斂。

  匯聚交換機(jī)統(tǒng)一采用高密度100GE QSFP28板卡進(jìn)行部署，典型板卡為36口100GE QSFP28、18口100GE QSFP28。Fabric由40GE統(tǒng)一演進(jìn)至100GE匯聚，整體網(wǎng)絡(luò)收斂比進(jìn)一步降低，獲得更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

圖1 數(shù)據(jù)中心Fabric組網(wǎng)

  數(shù)據(jù)中心Fabric網(wǎng)絡(luò)匯聚端口發(fā)展--400GE 匯聚

  基于數(shù)據(jù)中心高吞吐和大帶寬的發(fā)展趨勢，下一代數(shù)據(jù)中心交換機(jī)互聯(lián)接口將從100GE接口向400GE演進(jìn)。每一次端口帶寬的提升都會帶來組網(wǎng)規(guī)模的提升、端口管理成本的降低以及組網(wǎng)的HASH效率的提升。

表1：QSFP-DD與QSFP112兩種400GE光模塊技術(shù)的差異對比

  1、400GE接口，第一階段(2020~2023年)

  隨著QSFP-DD技術(shù)的引入，業(yè)界進(jìn)一步討論400GE端口用于數(shù)據(jù)中心交換機(jī)互聯(lián)的可行性。400GE QSFP-DD光側(cè)采用8*50Bb或4*100Gb，電側(cè)由8個(gè)50GE PAM4物理通道組成。電側(cè)相比前一代16個(gè)25GE 的400GE CFP8接口，400GE QSFP-DD存在物理通道數(shù)目減半、端口封裝變小的優(yōu)點(diǎn)。由于封裝大小與100GE QSFP28一致，400GE QSFP-DD也可以兼容100GE QSFP28模塊。雖然400GE QSFP-DD在封裝大小上具有技術(shù)優(yōu)勢，但每400GE端口功耗仍在15W左右，是100GE QSFP28光模塊功耗兩倍多。高功耗和高成本等原因?qū)е略?023年以前這個(gè)階段，400GE接口性價(jià)比存在不足，400GE端口在數(shù)據(jù)中心Fabric網(wǎng)絡(luò)中還無法進(jìn)行規(guī)模部署，因而在此期間，100GE QSFP28仍會作為數(shù)據(jù)中心交換機(jī)主要互聯(lián)端口。

  2、400GE接口，第二階段(2023年以后)

  預(yù)計(jì)在2020年會有112G Serdes Phy產(chǎn)品推出，2021-22年之間支持112 Serdes的400GE端口的交換芯片預(yù)計(jì)也會面世。對比8通道的400GE端口，物理通道數(shù)據(jù)進(jìn)一步減半，變?yōu)?通道，功耗降低兩至三倍。隨著100GE Serdes成本進(jìn)一步降低，4通道的400GE端口預(yù)計(jì)在2023年后進(jìn)入規(guī)模商用的窗口期，數(shù)據(jù)中心交換機(jī)互聯(lián)端口將從100GE接口演進(jìn)至4通道112G Serdes 400GE QSFP112。

  中興通訊一直密切關(guān)注數(shù)據(jù)中心Fabric網(wǎng)絡(luò)接入、匯聚端口的發(fā)展趨勢，推出交換大容量、超低時(shí)延的25GE TOR交換機(jī)產(chǎn)品以及超大容量、高密度100GE、400GE端口的匯聚交換機(jī)，同時(shí)提供豐富的數(shù)據(jù)中心特性、電信級的可靠性和可擴(kuò)展性，配合高性能的網(wǎng)絡(luò)智能控制器為客戶提供高性能，高品質(zhì)，高可靠的新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案。