随着大数据、分布式存储、AI和高速计算等业务的飞速发展,数据中心规模急剧增长。IDC 预测全球数据总量2020 年达到 47 个ZB(1ZB=10亿TB=1万亿GB),2025 年达到 163 个 ZB。服务提供商以及各大企业亟需将现有数据中心内部交换系统从10GE/40GE提速到100GE/400GE互联,服务器接入从GE/10GE演进到25GE/100GE,满足于当前高吞吐、大带宽的发展趋势。

在我国,数据业务增长较快的互联网企业从2017年就已经开始规模部署25GE服务器;企业客户和部分金融客户今年也已经开始部署 25GE 服务器。目前阶段,服务器的10GE/25GE 接入速率仍占主流。随着数据中心Fabric从100GE演进到400GE,预计100GE 服务器会从2020年开始部署并在2021 年左右达到规模商用,主要应用场景将会是 GPU 集群。在服务器接入的演进阶段中,50GE 速率的服务器将不占主流市场,直接从25GE演进到100GE接入。

现有100GE QSFP28接口局限性

当前服务器的主流网卡是10GE/25GE网卡,也有少量的100GE QSFP28网卡,该100GE QSFP28网卡端口由4个25GE物理通道组成,只能适配100GE QSFP28接口的交换机。目前业界最高密度的100GE QSFP28 TOR接入交换机包含32个100GE QSFP28接口,交换机带宽不超过3.2T,最多只能提供32台服务器接入,上行带宽不超过100GE,也不具备400GE上行汇聚的能力,不能满足数据中心高吞吐和大带宽的要求。由此可见,现有的100GE QSFP28接口不利于100GE服务器在数据中心的部署。

下一代100GE接口

基于数据中心高吞吐和大带宽的发展趋势,服务器网卡和接入交换机都在往下一代100GE接口演进。下一代100GE接口由2个50GE物理通道组成,相对上一代QSFP28接口物理通道数目减半,端口密度得到提升。

下一代100GE接口目前有SFP-DD 和 DSFP 两种封装选项:

1)SFP-DD(Small Form-factor Pluggable-Double Density )为阿里等企业主推的封装类型,比SFP接口密度提高一倍,并保持同SFP族模块向下兼容。

2)DSFP (Dual Chanel Small Form-factor Pluggable)是个别设备商发起和主推的封装类型,取消了很多控制和指示脚,用软件来读写寄存器,进行通信和控制。

类别管脚信号完整性电源及其可靠性工作可靠性向下兼容性后续发展方向

SFP-DD相比SFP,管脚数翻倍有利于高频信号扇出,可使用同个GND参考面,SI可靠性好电源和地管脚比较多,过流能力强,可靠性好保留了若干硬件控制和告警管脚,可靠性高具有向下的兼容性,支持SFP封装光模块支持平滑扩展

DSFP增加了两个管脚不利于高频信号扇出,必须使用不同GND参考面。SI可靠性差电源和地比较紧张,可靠性一般删除了所有的硬件控制和告警管脚,仅保留IIC通信。光模块仅工作在全软件模式,容易造成系统故障和问题,可靠性不高不具有任何向下的兼容性类似打补丁

表1:SFF-DD与DSFP两种封装选项技术的差异对比

表1:SFF-DD与DSFP两种封装选项技术的差异对比

基于上面的对比分析可以看出,数据中心100GE接入最佳选择是采用SFP-DD封装技术。中兴通讯顺势而为,推出了大容量、高密度的下一代100GE 服务器接入的TOR交换机,其交换容量高达8Tbps,提供48 个 100GE 端口用于服务器接入,以及8 个400GE 端口用于上行汇聚。 不同于现有的100GE QSFP28接入交换机,下一代100GE接入交换机采用SFP-DD封装的100GE接口,100GE端口由2个50GE 的物理通道组成,400GE端口由8个50GE 的物理通道组成,整机包括160个 50GE 物理通道,大大提高了1U设备的100GE端口密度。

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