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2020/1/20 15:14

數據中心Fabric網絡已邁入400GE超高速時代--數據中心Fabric網絡端口發展趨勢分析

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隨著大數據、分布式存儲、AI和高速計算等業務的飛速發展,數據中心規模急劇增長。IDC 預測全球數據總量2020 年將達到 47 個ZB(1ZB=10億TB=1萬億GB),2025 年達到 163 個 ZB。服務提供商以及各大企業亟需將現有數據中心網絡內部交換系統從10GE、40GE提速到100GE、400GE互聯,服務器接入從GE、10GE演進到25GE、100GE,以滿足當前數據中心業務高吞吐的發展趨勢。

數據中心Fabric網絡接入端口發展

在國內,服務器網卡以10GE、25GE為主,Fabric網絡接入交換機提供10GE、25GE端口與服務器網卡進行互聯;在海外,大型互聯網運營商會采用40GE QSFP+、100GE QSFP28接入端口交換機通過一分四線纜與服務器10GE、25GE網卡進行互聯,無論哪種互聯方式,光模塊的電側都以單通道為主。

2020年開始,國內互聯網、運營商的服務器將考慮由25GE網卡切換至50G Serdes網卡,50G Serdes網卡包括50G SFP28和100GE SFP-DD兩種網卡,兩種網卡光模塊以單通道50G serdes為主。在海外,大型互聯網、運營商的服務器將會采用100GE SFP-DD網卡,接入交換機可通過400GE QSFP-DD一分四線纜與100GE SFP-DD網卡的服務器互聯。

預計112G Serdes在2020年會標準化,未來SFP-112光模塊會成為100GE接入的主流,SFP-112光模塊電側和光側都為單通道112G。

數據中心Fabric網絡匯聚端口發展--100GE 匯聚

隨著服務器網卡逐步從10GE演進至25GE,接入交換機TOR與服務器互聯端口也同步演進至25GE端口與服務器互聯,相應的TOR上行匯聚端口則由40GE演進至100GE。典型10GE TOR接入交換機通常為48口10GE接入,6口40GE互聯,TOR最大帶寬收斂比為1:2。演進至25GE TOR后,典型的TOR接入交換機形態為48口25GE接入,8口100GE互聯,TOR最大收斂比降低為1:1.5。此外,對于10GE網卡接入為主的場景,也可以考慮TOR演進至48口10GE接入,6口100GE互聯,這樣收斂比可達到1:1,網絡帶寬無收斂。

匯聚交換機統一采用高密度100GE QSFP28板卡進行部署,典型板卡為36口100GE QSFP28、18口100GE QSFP28。Fabric由40GE統一演進至100GE匯聚,整體網絡收斂比進一步降低,獲得更高的網絡帶寬。

圖1 數據中心Fabric組網

數據中心Fabric網絡匯聚端口發展--400GE 匯聚

基于數據中心高吞吐和大帶寬的發展趨勢,下一代數據中心交換機互聯接口將從100GE接口向400GE演進。每一次端口帶寬的提升都會帶來組網規模的提升、端口管理成本的降低以及組網的HASH效率的提升。

表1:QSFP-DD與QSFP112兩種400GE光模塊技術的差異對比

1.400GE接口,第一階段(2020~2023年)

隨著QSFP-DD技術的引入,業界進一步討論400GE端口用于數據中心交換機互聯的可行性。400GE QSFP-DD光側采用8*50Bb或4*100Gb,電側由8個50GE PAM4物理通道組成。電側相比前一代16個25GE 的400GE CFP8接口,400GE QSFP-DD存在物理通道數目減半、端口封裝變小的優點。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優勢,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導致在2023年以前這個階段,400GE接口性價比存在不足,400GE端口在數據中心Fabric網絡中還無法進行規模部署,因而在此期間,100GE QSFP28仍會作為數據中心交換機主要互聯端口。

2.400GE接口,第二階段(2023年以后)

預計在2020年會有112G Serdes Phy產品推出,2021-22年之間支持112 Serdes的400GE端口的交換芯片預計也會面世。對比8通道的400GE端口,物理通道數據進一步減半,變為4通道,功耗降低兩至三倍。隨著100GE Serdes成本進一步降低,4通道的400GE端口預計在2023年后進入規模商用的窗口期,數據中心交換機互聯端口將從100GE接口演進至4通道112G Serdes 400GE QSFP112。

中興通訊一直密切關注數據中心Fabric網絡接入、匯聚端口的發展趨勢,推出交換大容量、超低時延的25GE TOR交換機產品以及超大容量、高密度100GE、400GE端口的匯聚交換機,同時提供豐富的數據中心特性、電信級的可靠性和可擴展性,配合高性能的網絡智能控制器為客戶提供高性能,高品質,高可靠的新一代數據中心網絡解決方案。

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