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

    隨著帶寬、容量和較低延遲的需求不斷增長，推動了向更快網(wǎng)絡速度的遷移。因此每一年，對于大規(guī)模云數(shù)據(jù)中心的適應和生存能力都是一場考驗。當前，100G光學器件正大量涌入市場，預計明年也會迎來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)中心的能力由服務器、交換機和連接因素決定，三者相互制約與平衡，同時也推動著彼此向著更快、更低成本的方向發(fā)展。多年來，交換技術一直是主要的驅(qū)動力。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？其實不然。今年年初，NVIDIA推出了用于服務器的全新Ampere架構芯片。事實證明，游戲領域使用的處理器非常適合處理人工智能（AI）和機器學習（ML）所需的訓練和推理。那么限制因素是什么呢？

    網(wǎng)絡成為瓶頸

    隨著交換機和服務器向著支持400G和800G的方向不斷發(fā)展，保持網(wǎng)絡平衡的壓力就轉(zhuǎn)移到了物理層。2017年批準的IEEE 802.3bs標準為200G和400G以太網(wǎng)鋪平了道路。有關800G及以上的帶寬評估工作，IEEE最近才剛完成?？紤]到開發(fā)和采用新標準所需的時間，進度可能已有所滯后。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，布線和光學OEM也一直在奮力前行。以下，是我們看到的一些發(fā)展趨勢。

    交換機在升級

    首先，服務器的配置和布線架構正在不斷升級。聚合交換機從機架的頂部（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端口。如今，若數(shù)據(jù)中心需要遷移到更高的速度，只需簡單地替換服務器跳線，而無需替換原本更長的交換機到交換機的主干鏈路。采用這種結構化的布線設計，也就無需在交換機和服務器之間安裝并管理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計為網(wǎng)絡設計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，光學器件可提供8個50G PAM4。在32端口配置中部署時，QSFP-DD和OSFP模塊可在1RU設備中實現(xiàn)12.8 Tbps。OSFP和QSFP-DD尺寸支持當前的400G光模塊和下一代800G光模塊。使用800G光纖，交換機將達到每1U 25.6 Tbps。

    全新400GBASE標準

    還有更多的連接器選項可支持400G短距離MMF（多模光纖）模塊。400GBASE-SR8標準下，可使用24芯MPO連接器（適用于傳統(tǒng)應用）或單行16芯MPO連接器。單行MPO16是早期云規(guī)模服務器連接的首選。另一種選擇是400GBASE-SR4.2，它使用具有雙向信令的單行MPO12，非常適用于交換機到交換機的連接。IEEE802.3 400GbaseSR4.2是首個在MMF上利用雙向信令的IEEE標準，它引入了OM5多模光纖。OM5光纖擴展了對BiDi等應用的多波長支持，使網(wǎng)絡設計人員能夠?qū)崿F(xiàn)比OM4多50％的傳輸距離。

    但我們的行動足夠迅速嗎？

    業(yè)界預測，未來兩年內(nèi)將需要用到800G光學器件。800G可插拔MSA已于2019年9月面世，可助力開發(fā)新應用，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器應用?？刹灏问?00G將支持更高的交換機基數(shù)，以及更低的單機架服務器數(shù)量。

    同時，IEEE 802.3db工作組正在研究針對100G/波長的低成本VCSEL解決方案，并證明了在OM4 MMF上達到100米的可行性。如果成功，這項工作就能將服務器連接從機架內(nèi)DAC轉(zhuǎn)換為MOR/EOR高密度交換機。它將提供低成本的光學連接，并能夠為傳統(tǒng)MMF提供更長期的應用支持。

    那么，我們現(xiàn)在身在何處？

    市場瞬息萬變，未來發(fā)展的速度還會更快。好消息是，從標準機構到行業(yè)，已經(jīng)取得了前景可期的重大進展，有望助力數(shù)據(jù)中心升級到400G和800G。但是，消除技術障礙也只是克服了一半的挑戰(zhàn)，另一半的挑戰(zhàn)在于把握時機。每兩到三年就是一個更新周期，新技術也在加速面世，運營商很難準確判斷合適的過渡時間，一旦發(fā)生誤判，成本就會更高。

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

本文作者 / 康普北亞區(qū)技術總監(jiān) 吳健