別止步當(dāng)下——800G數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

    隨著帶寬、容量和較低延遲的需求不斷增長(zhǎng)，推動(dòng)了向更快網(wǎng)絡(luò)速度的遷移。因此每一年，對(duì)于大規(guī)模云數(shù)據(jù)中心的適應(yīng)和生存能力都是一場(chǎng)考驗(yàn)。當(dāng)前，100G光學(xué)器件正大量涌入市場(chǎng)，預(yù)計(jì)明年也會(huì)迎來400G。盡管如此，數(shù)據(jù)流量仍在持續(xù)增加，數(shù)據(jù)中心面臨的壓力將有增無減。

    尋求平衡

    數(shù)據(jù)中心的能力由服務(wù)器、交換機(jī)和連接因素決定，三者相互制約與平衡，同時(shí)也推動(dòng)著彼此向著更快、更低成本的方向發(fā)展。多年來，交換技術(shù)一直是主要的驅(qū)動(dòng)力。隨著博通StrataXGS® Tomahawk® 3的推出，數(shù)據(jù)中心管理人員現(xiàn)在可以將交換和路由速度提高到12.8 Tbps，并將每端口成本降低75％。那現(xiàn)在的限制因素是CPU嗎？其實(shí)不然。今年年初，NVIDIA推出了用于服務(wù)器的全新Ampere架構(gòu)芯片。事實(shí)證明，游戲領(lǐng)域使用的處理器非常適合處理人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）所需的訓(xùn)練和推理。那么限制因素是什么呢？

    網(wǎng)絡(luò)成為瓶頸

    隨著交換機(jī)和服務(wù)器向著支持400G和800G的方向不斷發(fā)展，保持網(wǎng)絡(luò)平衡的壓力就轉(zhuǎn)移到了物理層。2017年批準(zhǔn)的IEEE 802.3bs標(biāo)準(zhǔn)為200G和400G以太網(wǎng)鋪平了道路。有關(guān)800G及以上的帶寬評(píng)估工作，IEEE最近才剛完成?？紤]到開發(fā)和采用新標(biāo)準(zhǔn)所需的時(shí)間，進(jìn)度可能已有所滯后。隨著行業(yè)致力于向著400G到800G，再到1.2 Tb乃至更高帶寬躍進(jìn)，布線和光學(xué)OEM也一直在奮力前行。以下，是我們看到的一些發(fā)展趨勢(shì)。

    交換機(jī)在升級(jí)

    首先，服務(wù)器的配置和布線架構(gòu)正在不斷升級(jí)。聚合交換機(jī)從機(jī)架的頂部（TOR）正向中間行（MOR）轉(zhuǎn)移，并通過綜合布線配線架連接到交換機(jī)端口。如今，若數(shù)據(jù)中心需要遷移到更高的速度，只需簡(jiǎn)單地替換服務(wù)器跳線，而無需替換原本更長(zhǎng)的交換機(jī)到交換機(jī)的主干鏈路。采用這種結(jié)構(gòu)化的布線設(shè)計(jì)，也就無需在交換機(jī)和服務(wù)器之間安裝并管理192條有源光纜（Active Optical Cable）。

    收發(fā)器外形尺寸變化

    可插拔光模塊的全新設(shè)計(jì)為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)師提供了更多可選的工具，其中包括支持400G的QSFP-DD和OSFP。兩種外形上均具有8倍通道，光學(xué)器件可提供8個(gè)50G PAM4。在32端口配置中部署時(shí)，QSFP-DD和OSFP模塊可在1RU設(shè)備中實(shí)現(xiàn)12.8 Tbps。OSFP和QSFP-DD尺寸支持當(dāng)前的400G光模塊和下一代800G光模塊。使用800G光纖，交換機(jī)將達(dá)到每1U 25.6 Tbps。

    全新400GBASE標(biāo)準(zhǔn)

    還有更多的連接器選項(xiàng)可支持400G短距離MMF（多模光纖）模塊。400GBASE-SR8標(biāo)準(zhǔn)下，可使用24芯MPO連接器（適用于傳統(tǒng)應(yīng)用）或單行16芯MPO連接器。單行MPO16是早期云規(guī)模服務(wù)器連接的首選。另一種選擇是400GBASE-SR4.2，它使用具有雙向信令的單行MPO12，非常適用于交換機(jī)到交換機(jī)的連接。IEEE802.3 400GbaseSR4.2是首個(gè)在MMF上利用雙向信令的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，它引入了OM5多模光纖。OM5光纖擴(kuò)展了對(duì)BiDi等應(yīng)用的多波長(zhǎng)支持，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崿F(xiàn)比OM4多50％的傳輸距離。

    但我們的行動(dòng)足夠迅速嗎？

    業(yè)界預(yù)測(cè)，未來兩年內(nèi)將需要用到800G光學(xué)器件。800G可插拔MSA已于2019年9月面世，可助力開發(fā)新應(yīng)用，包括適用于60至100米跨度的低成本8x100G SR多模模塊。其目標(biāo)是提供一種早期低成本800G SR8解決方案，使數(shù)據(jù)中心能夠支持低成本服務(wù)器應(yīng)用?？刹灏问?00G將支持更高的交換機(jī)基數(shù)，以及更低的單機(jī)架服務(wù)器數(shù)量。

    同時(shí)，IEEE 802.3db工作組正在研究針對(duì)100G/波長(zhǎng)的低成本VCSEL解決方案，并證明了在OM4 MMF上達(dá)到100米的可行性。如果成功，這項(xiàng)工作就能將服務(wù)器連接從機(jī)架內(nèi)DAC轉(zhuǎn)換為MOR/EOR高密度交換機(jī)。它將提供低成本的光學(xué)連接，并能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)MMF提供更長(zhǎng)期的應(yīng)用支持。

    那么，我們現(xiàn)在身在何處？

    市場(chǎng)瞬息萬變，未來發(fā)展的速度還會(huì)更快。好消息是，從標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)到行業(yè)，已經(jīng)取得了前景可期的重大進(jìn)展，有望助力數(shù)據(jù)中心升級(jí)到400G和800G。但是，消除技術(shù)障礙也只是克服了一半的挑戰(zhàn)，另一半的挑戰(zhàn)在于把握時(shí)機(jī)。每?jī)傻饺昃褪且粋€(gè)更新周期，新技術(shù)也在加速面世，運(yùn)營(yíng)商很難準(zhǔn)確判斷合適的過渡時(shí)間，一旦發(fā)生誤判，成本就會(huì)更高。

    業(yè)界在不斷發(fā)展。像康普這樣的技術(shù)合作伙伴能夠幫助您應(yīng)對(duì)不斷變化的形勢(shì)，并為您提供最符合您長(zhǎng)期利益的決策建議。

本文作者 / 康普北亞區(qū)技術(shù)總監(jiān) 吳健