基于交換機(jī)、智能網(wǎng)卡、光模塊的400G數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案

400G數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)發(fā)展迅猛，更大吞吐量的交換芯片、更高速率的光連接件、爆炸式的數(shù)據(jù)增長(zhǎng)，在合力加速數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。除此之外，隨著5G的蓬勃發(fā)展和基于視頻的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖僭鲩L(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心需要升級(jí)容量才能滿足快速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)和帶寬密集型應(yīng)用需求。

所有這些驅(qū)動(dòng)因素都在推動(dòng)數(shù)據(jù)中心流量的持續(xù)增長(zhǎng)，以及對(duì)大容量 400G 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案的需求。由于數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的容量需求激增遠(yuǎn)超當(dāng)前的高速傳輸能力，400G作為一種不斷演進(jìn)的技術(shù)勢(shì)必大有可為，它擁有相對(duì)更低的運(yùn)維成本 (OpEx)和更小的占用空間，能更好地滿足對(duì)光纖連接的迫切需求。

400G網(wǎng)絡(luò)概述

過(guò)去幾十年，我們見(jiàn)證了以太網(wǎng)速度從1G、10G/40G 到25G/100G 的轉(zhuǎn)變，以太網(wǎng)行業(yè)不斷創(chuàng)新以實(shí)現(xiàn)更高的網(wǎng)絡(luò)速度，在介紹400G網(wǎng)絡(luò)相關(guān)內(nèi)容之前，我們需要了解數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)對(duì)話中定義和使用400G的各種方式：

400G：100G/400G等描述是指接口serdes速率，即單通道的傳輸容量；通常用于口頭描述單個(gè)接口的傳速速率，根據(jù)上下文，有時(shí)可以與 400GbE 和 400Gb/s 互換使用。

400GbE：是指以太網(wǎng)接口中可以通過(guò)單個(gè)鏈路傳輸?shù)男乱淮萘克俾省Ｋ?400GbE 物理層、管理參數(shù)和媒體訪問(wèn)控制 (MAC) 參數(shù)必須滿足的IEEE 802.3bs認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

400Gb/s：是指數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，通常描述設(shè)備端口支持的最高傳輸速率，或是光連接件的傳輸速率。

400G網(wǎng)絡(luò)工作原理

對(duì)于100G網(wǎng)絡(luò)我們可能比較熟悉，在單個(gè)接口采用4路NRZ調(diào)制的25G信號(hào)完成100G傳輸；以太網(wǎng)傳輸速率的提升，通常有兩種方式：提升單通道傳輸速率和增加通道數(shù)量，而400G正是將單通道傳輸翻倍的同時(shí)也將通道數(shù)翻倍，通過(guò)PAM4調(diào)制技術(shù)傳輸8路50G信號(hào)實(shí)現(xiàn)400G傳輸（QSFP-DD）。

PAM4傳輸原理

400G 網(wǎng)絡(luò)部署優(yōu)勢(shì)

傳輸密度更高：以100G交換機(jī)為例，NVIDIA 100G交換機(jī)SN2700/3700C的端口密度為32*100G/U，而400G交換機(jī)SN4700在1U面板上有32個(gè)400G QSFPDD端口，在相同高度下密度提升了四倍；

傳輸功耗更低：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2021年10月11日批準(zhǔn)發(fā)布了《數(shù)據(jù)中心能效限定值及能效等級(jí)》，這使得如何降低傳輸能耗成為數(shù)據(jù)中心的重中之重，而400G相對(duì)于100G，單位信息傳輸能耗更低，也順應(yīng)節(jié)能環(huán)保的需求；

可擴(kuò)展性強(qiáng)：100G的QSFP28端口一般支持100G to 100G、100G to 4X25G兩種傳輸模式；而以NVIDIA SN4700為例的400G交換機(jī)支持400G to 400G、400G to 2X200G、400G to 4X100G、400G to 8X50G等多種傳輸模式，可以滿足各種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

NVIDIA SN4700交換機(jī)支持的端口模式

400G網(wǎng)絡(luò)趨勢(shì)

趨勢(shì) 1：QSFP-DD。QSFP-DD 首開(kāi)先河，使所有連接線纜都可以采用一 致的通用外型規(guī)格，不論是銅纜還是長(zhǎng)距離光纖，無(wú)一例外。由65個(gè)組織組成的 QSFP-DD 多源協(xié)議 (MSA) 組還針對(duì) QSFP-DD 外型規(guī)格發(fā)布了4.0版通用管理接口規(guī)范 (CMIS)。隨著400G采用率增長(zhǎng)，QSFP-DD將為數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)提供最小巧的400模塊，以及最高的端口帶寬密度，此外，CMIS 還有助于確保 QSFP-DD 模塊向后兼容所有基于QSFP的收發(fā)器，包括廣泛部署的40G/100G/200G產(chǎn)品。QSFP-DD的強(qiáng)大性能得到廣泛認(rèn)可，最適合在400G數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)環(huán)境作為高密度、高速可插拔模塊使用。

趨勢(shì) 2：基于融合以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(wèn) (RoCE)。400G數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是加快數(shù)據(jù)中心采用 RoCE 技術(shù)的關(guān)鍵。RDMA 支持零復(fù)制網(wǎng)絡(luò)，可以使網(wǎng)絡(luò)適配器與應(yīng)用內(nèi)存直接傳輸數(shù)據(jù)，無(wú)需在應(yīng)用內(nèi)存和操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)之間復(fù)制數(shù)據(jù)。特別是，RoCEv2協(xié)議支持跨L3邊界的RDMA。

趨勢(shì) 3：智能網(wǎng)卡 (SmartNIC)。SmartNIC的出現(xiàn)對(duì)于400G 滿足數(shù)據(jù)中心新的海量帶寬需求發(fā)揮著關(guān)鍵作用。最近版本的 SmartNIC 提供兩個(gè) 25G/50G/100G/200G 端口或一個(gè) 400G 端口，以及具有 50G PAM4 SerDes 功能的以太網(wǎng)連接和 PCIE 4.0 主機(jī)連接。我們認(rèn)為，對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)可編程性以及加速對(duì)提升數(shù)據(jù)中心效率至關(guān)重要的應(yīng)用負(fù)載分流， SmartNIC 是不可或缺的組成部分。

納多德全棧式網(wǎng)絡(luò)解決方案

納多德基于對(duì)高速率網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)的理解，以及在光電子器件技術(shù)的突破，為客戶提供全棧式網(wǎng)絡(luò)解決方案。

納多德數(shù)據(jù)中心400G網(wǎng)絡(luò)解決方案

交換機(jī)

納多德在交換機(jī)側(cè)提供SN4410/SN4700分別作為leaf/spine交換機(jī)，基于Spectrum-3的SN4000系列交換機(jī)在支持高達(dá)400G傳輸速率的同時(shí)還擁有先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，支持高性能、單通道 VXLAN 路由以及 IPv6/多協(xié)議標(biāo)簽交換 (MPLS) Segment Routing，以及適用于基于 RoCE 和基于 GPUDirect 應(yīng)用程序的強(qiáng)大高帶寬數(shù)據(jù)路徑。

NVIDIA Spectrum-3交換機(jī)

智能網(wǎng)卡

納多德在網(wǎng)卡側(cè)提供NVIDIA ConnectX SmartNIC智能網(wǎng)卡，采用NVIDIA ASAP2(加速交換與數(shù)據(jù)報(bào)處理技術(shù)?)，可加速網(wǎng)絡(luò)效能，并同時(shí)降低傳輸因特網(wǎng)協(xié)議(IP) 數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)的 CPU 負(fù)荷，進(jìn)而釋出更多處理器周期來(lái)執(zhí)行應(yīng)用程序。憑借無(wú)可匹敵的 RoCE 性能，ConnectX 智能網(wǎng)卡可為帶寬和延遲敏感型應(yīng)用程序提供高效、高性能的遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(wèn) (RDMA) 服務(wù)。也可以選擇NVIDIA Bluefield DPU，Bluefield DPU將ConnectX的強(qiáng)大功能與可編程的ARM核及其他硬件卸載功能相結(jié)合，為軟件定義存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全和管理工作負(fù)載提供強(qiáng)大支撐。

NVIDIA ConnectX 智能網(wǎng)卡

光模塊

在網(wǎng)絡(luò)的連接上，服務(wù)器與交換機(jī)的連接可以選擇使用納多德QDD to 2XQ28線纜，一臺(tái)SN4410連接48*100G網(wǎng)卡端口；在交換機(jī)的連接上可以選擇使用納多德QDD-400G-SR8光模塊連接兩臺(tái)SN4700。

納多德是光網(wǎng)絡(luò)解決方案的領(lǐng)先提供商，是NVIDIA網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的Elite Partner，攜手NVIDIA實(shí)現(xiàn)光連接+網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品與解決方案的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，尤其是在InfiniBand高性能網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與應(yīng)用加速方面擁有深刻的業(yè)務(wù)理解和豐富的項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，可根據(jù)用戶不同的應(yīng)用場(chǎng)景，提供最優(yōu)的InfiniBand高性能交換機(jī)+智能網(wǎng)卡+AOC/DAC/光模塊產(chǎn)品組合方案，為數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算、邊緣計(jì)算、人工智能等應(yīng)用場(chǎng)景提供更具優(yōu)勢(shì)與價(jià)值的光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和整體解決方案，以低成本和出色的性能，大幅提高客戶業(yè)務(wù)加速能力。

審核編輯黃宇