เอกสารไวท์เปเปอร์ทางเทคนิคของสายเคเบิลออปติคัลที่ใช้งาน Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S00-H005V

1การวิเคราะห์พื้นฐานและความต้องการของโครงการ

ศูนย์ข้อมูลที่ทันสมัยกําลังปรับปรุงพื้นฐานโดยการเติบโตอย่างรวดเร็วของกลุ่มการฝึกอบรม AI หนักงานคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง (HPC) และระบบเก็บข้อมูลกระจายที่สําคัญของการเปลี่ยนแปลงนี้ คือความท้าทายที่มักถูกมองข้าม: การเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างเรคเซอร์ที่อยู่ใกล้เคียงกัน ในขณะที่สายเชื่อมต่อทางออปติกส์ระยะไกลได้ถูกมาตรฐานอย่างดีช่วงระยะทางสั้น (5 ∼ 30 เมตร) ระหว่างราคคับราคคับยังคงเป็นจุดเจ็บปวดต่อเนื่องสําหรับสถาปนิกเครือข่ายและวิศวกรโครงสร้างพื้นฐาน.

สายเคเบิลการเชื่อมต่อโดยตรง (DACs) ทองแดงแบบดั้งเดิมจะกลายเป็นยากที่จะจัดการในระดับในความเร็ว 200Gb/sธ อร์และทองแดงยังได้รับความเสียหายจากความสมบูรณ์ของสัญญาณเกิน 5 เมตร, จํากัดความกว้างของมันเครื่องรับสัญญาณออปติกส์ที่แยกแยกรวมกับเครื่องกระโดดไฟเบอร์แยกแยก นําจุดผิดพลาดหลายจุดต้องการการทําความสะอาดอย่างละเอียดและการจัดการ polarity และเพิ่มต้นทุนต่อท่าเรืออย่างสําคัญโซลูชั่นที่รวมความเรียบง่ายของ DACs ด้วยความกว้างและความสมบูรณ์แบบของสัญญาณของไฟเบอร์ออปติก ได้กลายเป็นความต้องการพื้นฐานที่สําคัญ.

หนังสือขาวนี้นําเสนอวิธีการแก้ปัญหาทางเทคนิคที่ครบวงจรMellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S00-H005Vคาเบิ้ลออทติกที่ใช้งานได้ โดยตอบโจทย์กับความท้าทายเฉพาะของสายเชื่อมต่อความเร็วสูงในระยะสั้น พร้อมส่งผลให้เกิดการปรับปรุงที่สามารถวัดได้ในความหนาแน่นของสายเชื่อม และความเร็วในการใช้งานและความน่าเชื่อถือในการใช้งาน.

2. การออกแบบระบบระบบ/เครือข่ายทั่วไป

สถาปัตยกรรมที่เสนอให้ปฏิบัติตามทอปโลยีกระดูกสันหลังแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นการออกแบบที่ก้าวหน้าสําหรับผ้าศูนย์ข้อมูลที่ทันสมัย เนื่องจากความสามารถในการปรับขนาด, ความช้าระยะที่คาดการณ์ได้และความกว้างของแบนด์บริดช์ในการออกแบบนี้ สวิตช์ใบอยู่ด้านบนของเรคเซอร์แต่ละตัว ขณะที่สวิตช์กระดูกสันหลังถูกจัดตั้งในแถวกระดูกสันหลังที่อุทิศไว้หรือเป็นส่วนหนึ่งของแกนผ้ากลางการเชื่อมต่อระหว่างสวิทช์ใบและกระดูกสันหลังMFS1S00-H005Vดีเยี่ยม

ทุกสวิตช์ใบมีอุปกรณ์ QSFP56 ท่าทางและการเชื่อมต่อขึ้นไปยังชั้นกระดูกสันหลังสาย MFS1S00-H005V 200G QSFP56 AOCออฟติกที่ใช้งานได้อย่างบูรณาการของ AOC ทําให้ไม่จําเป็นต้องใช้เครื่องรับสัญญาณแยกแยกในแต่ละปลาย โดยลดจํานวนส่วนประกอบทางกายภาพในแต่ละสายจาก 6 ตัว (เครื่องรับสัญญาณ 2 ตัวเครื่องเชื่อมไฟเบอร์ 2 เครื่อง, และ 2 แพทช์พานล์) ถึงเพียงสองจุดปลายทาง การปรับปรุงสถาปัตยกรรมนี้มีประโยชน์หลายอย่างและการจัดทําเอกสารโรงงานสายเคเบิลที่ง่ายดายมาก.

รายการMFS1S00-H005V InfiniBand HDR สายไฟฟ้าออนไลน์ที่ทํางาน 200Gb/sมีความสอดคล้องอย่างเต็มที่กับสวิตช์ InfiniBand NVIDIA Mellanox Quantum HDR และแอดป์เตอร์ช่องโฮสต์ ConnectX-6 HDR เพื่อให้การบูรณาการเข้ากับผ้า InfiniBand ที่มีอยู่ได้อย่างต่อเนื่องสําหรับสภาพแวดล้อมผสม, สายเคเบิลยังรองรับโปรโตคอลเอเธิร์นเมื่อใช้กับสวิตช์เอเธิร์น QSFP56 ที่เข้ากันได้ ทําให้มันเป็นองค์ประกอบที่หลากหลายสําหรับศูนย์ข้อมูลหลายโปรโตคอล

3บทบาทและลักษณะสําคัญของMellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S00-H005Vในสารละลาย

รายการMFS1S00-H005Vเป็นก้อนก่อสร้างพื้นฐานสําหรับชั้นเชื่อมต่อจากใบไปยังกระดูกสันหลังใบข้อมูล MFS1S00-H005V, ตอบสนองความต้องการในการปฏิบัติงานของศูนย์ข้อมูลที่ทันสมัยโดยตรง:

ความสมบูรณ์แบบของสัญญาณที่ระยะไกลไม่เหมือนกับ DAC ทองแดงที่ต่อสู้เกิน 5 เมตรที่ 200Gb / sMFS1S00-H005Vให้การส่งไร้ความผิดพลาด (BER < 1E-15) ในความยาวสูงถึง 100 เมตร สําหรับระยะทางทั่วไปจาก rack ไปยัง rack ของ 10~20 เมตรรับประกันผลงานที่น่าเชื่อถือ แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงเสียงไฟฟ้า.

ปัจจัยรูปและความหนาแน่น:เครื่องเชื่อม QSFP56 ในแต่ละปลายมีความสอดคล้องกับมาตรฐานของอุตสาหกรรมการสร้างไฟเบอร์ออปติกที่บางของสายไฟฟ้า หนากว่าทางเลือกทองแดงมาก ทําให้ความหนาแน่นของท่าทางในตู้การจัดการสายไฟฟ้าสูงขึ้นและลดความเหนื่อยล้าทางกายภาพบนท่าทางสวิตช์.

การติดตามการวินิจฉัยดิจิตอล (DDM):ตามที่ระบุในรายละเอียด MFS1S00-H005V, สายเคเบิลรวมความสามารถ DDM ที่สามารถเข้าถึงผ่านอินเตอร์เฟซ I2C. การติดตามในเวลาจริงของอุณหภูมิ, โลตเตจไฟฟ้า, ไหลเวียนเลเซอร์และพลังงานรับออทติกส์ ให้ผู้บริหารเครือข่ายมีความเห็นในสภาพของลิงค์.

การบริโภคพลังงานต่ํา:แต่ละปลายของMFS1S00-H005Vใช้พลังงานต่ํากว่า 3.5W ซึ่งเทียบเท่า หรือต่ํากว่าการใช้งานของตัวรับสัญญาณออนไลน์ที่ทํางานเท่ากันประสิทธิภาพนี้มีความสําคัญสําหรับผ้าที่มีความหนาแน่นสูง ที่มีหลายร้อยเส้นเชื่อมทํางานพร้อมกัน.

ความเหมาะสมครบวงจรสายไฟคือรองรับ MFS1S00-H005Vกับสวิตช์และแอพเดทเมอร์ NVIDIA Mellanox ทั้งหมดที่รองรับ QSFP56 InfiniBand HDR รวมถึงอุปกรณ์จากผู้บริการที่ปฏิบัติตาม QSFP56 MSA และ IBTA

4. แนะนําการจัดจําหน่ายและขยายด้วยทอปโลจีทั่วไป

การใช้งานMFS1S00-H005Vในสภาพแวดล้อมการผลิตปฏิบัติตามกระบวนการที่ตรงไปตรงมาซึ่งลดเวลาหยุดทํางานให้น้อยที่สุดและกําจัดความต้องการการฝึกอบรมที่เชี่ยวชาญ. กระบวนการทํางานการจัดจําหน่ายที่แนะนําประกอบด้วย 4 ขั้นตอน:

ขั้นตอนที่ 1 การวางแผนและการประเมินความยาวสายไฟฟ้าการวัดระยะทางทางกายภาพที่แม่นยํา ระหว่างจุดเปลี่ยนใบและจุดเปลี่ยนกระดูกสันหลัง รวมถึงเส้นทางการจัดการสายไฟฟ้าตั้งMFS1S00-H005Vมีให้เลือกในความยาวแบบมาตรฐานตั้งแต่ 5 ถึง 100 เมตร การเลือกความยาวที่เหมาะสมจะหลีกเลี่ยงวงจรการบริการที่ไม่จําเป็น โดยปล่อยให้มีช่องว่างพอสําหรับการเข้าถึงการบํารุงรักษา

ขั้นตอนที่ 2 การตรวจสอบก่อนการติดตั้งก่อนการจัดจําหน่ายทางกายภาพ ตรวจสอบว่าพอร์ตสวิตช์ทั้งหมดถูกตั้งค่าให้ใช้งานใน InfiniBand HDR หรือ 200G Ethernetใบข้อมูล MFS1S00-H005Vเพื่อยืนยันความเหมาะสมกับสวิตช์ OS เวอร์ชั่นและระดับฟอร์มแวร์เฉพาะเจาะจง

ขั้นตอนที่ 3 การติดตั้งทางกายภาพติดตั้งMFS1S00-H005Vคาเบลโดยการใส่ตัวเชื่อม QSFP56 ลงในพอร์ตที่กําหนดไว้บนสวิตช์ใบและกระดูกสันหลัง.ช่องทางเส้นใยตามเส้นทางสายเคเบิลพิเศษ โดยใช้ผู้จัดการสายเคเบิลตั้งและแนวราบ เพื่อรักษารัศมีโค้งอย่างน้อย 30 มม ตามที่ระบุในเอกสารสินค้า

ขั้นตอนที่ 4 การรับรองการเชื่อมโยงหลังจากการติดตั้ง, ตรวจสอบสถานะการเชื่อมโยงโดยใช้สวิตช์บริหารงานMFS1S00-H005V 200G QSFP56 โซลูชั่นเคเบิล AOCรองรับการเจรจาอัตโนมัติสําหรับความเร็วและโปรโตคอล ทําให้การนํามาเริ่มต้นง่ายขึ้น ใช้การอ่าน DDM เพื่อยืนยันว่าพลังงานรับแสงและอุณหภูมิอยู่ในช่วงการทํางานปกติ

สําหรับกรณีการขยายMFS1S00-H005Vสามารถปรับขนาดได้อย่างต่อเนื่อง สวิตช์กระดูกสันหลังเพิ่มเติมสามารถเชื่อมต่อกับสวิตช์ใบที่มีอยู่โดยเพียงแค่เพิ่มเคเบิล AOC เพิ่มเติมไปยังพอร์ต QSFP56 ที่มีอยู่ เมื่อปรับปรุงจากพื้นฐาน 100G เป็น 200Gความสามารถของสายไฟฟ้าในการทํางานในความเร็วต่ํากว่า (แตกออกเป็น 2x 100G หรือ 4x 50G) ให้เส้นทางการย้ายที่คุ้มครองการลงทุนที่มีอยู่ขณะที่ทําให้การเพิ่มความจุในระยะ.

โทโปโลยีทั่วไปสําหรับกลุ่ม AI ขนาดกลางจะรวมถึง 16 สวิตช์ใบ (แต่ละใบในราคของตัวเอง) เชื่อมต่อกับ 4 สวิตช์กระดูกสันหลังผ่าน 8 ลิงค์ขึ้นไปต่อใบMFS1S00-H005Vสายเคเบิล การใช้สายไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าไฟฟ้าตามที่วัดในการจัดจําหน่ายมาตรฐานที่สถานศึกษา 500-GPUการปรับปรุงความหนาแน่นนี้แปลโดยตรงไปยังการไหลอากาศที่ดีกว่า ค่าเย็นต่ํากว่า และการเข้าถึงการบํารุงรักษาที่ง่ายดาย

5. การติดตามการดําเนินงาน การแก้ไขปัญหา และการปรับปรุง

การบริหารงานที่มีประสิทธิภาพของเนื้อเยื่อการเชื่อมต่อขนาดใหญ่ต้องการความสามารถในการติดตามและแก้ไขปัญหาที่แข็งแรงMFS1S00-H005Vสามารถบูรณาการได้อย่างต่อเนื่องกับระบบบริหารเครือข่ายของ NVIDIA Mellanox ซึ่งให้ข้อดีทางการดําเนินงานหลายอย่าง

การติดตามสุขภาพอย่างระวังคุณสมบัติ DDM ทําให้สามารถติดตามปริมาตรสําคัญได้อย่างต่อเนื่อง ผู้บริหารสามารถตั้งเตือนขั้นต่ําสําหรับการออกอากาศ, ความหันเหินของแรงดัน, และความเสื่อมของพลังงานแสงการตรวจพบวินิจฉัยที่ผิดปกติในระยะแรก ทําให้การบํารุงรักษาป้องกันได้ ก่อนการล้มเหลวของสายเชื่อม.รายละเอียด MFS1S00-H005Vบันทึกระยะการทํางานนามิตรสําหรับแต่ละปารามิเตอร์ เพื่อเป็นจุดอ้างอิงสําหรับการตั้งค่าขั้นต่ํา

การแยกความผิดพลาด:เมื่อมีปัญหาเกี่ยวกับการเชื่อมต่อ, ข้อมูล DDM ช่วยให้แตกต่างระหว่างปัญหาที่เกี่ยวข้องกับเคเบิลและปัญหาด้านสวิตช์.การลดลงอย่างฉับพลันในพลังการรับโดยทั่วไปชี้ให้เห็นว่าเส้นทางทางออนไลน์ถูกปนเปื้อนหรือเสียหายความสามารถในการวินิจฉัยนี้เร่งเวลาการซ่อมแซม (MTTR) ได้อย่างสําคัญ

การปรับปรุงผลงาน:สถาปนิกเครือข่ายสามารถใช้ข้อมูลเทเลเมตรจากMFS1S00-H005V InfiniBand HDR สายไฟฟ้าออนไลน์ที่ทํางาน 200Gb/sเพื่อติดตามการใช้งานลิงค์และเครื่องนับความผิดพลาด โปรแกรมจัดการผ้า InfiniBand เช่น NVIDIA UFM (Unified Fabric Manager)ติดต่อการวินิจฉัยระดับเคเบิลกับเมตรการทํางานทั่วผ้า, ทําให้สามารถวางแผนความสามารถและการตัดสินใจการจัดตั้งภาระงาน

สถานการณ์การแก้ไขปัญหาทั่วไป:ในกรณีการล้มเหลวของสายเชื่อมต่อ, ระบบแก้ปัญหาที่แนะนําคือ: (1) ตรวจสอบการเชื่อมต่อทางกายภาพในทั้งสองปลาย; (2) ตรวจสอบการอ่าน DDM สําหรับปริมาตรภายนอกระยะ;(3) ตรวจสอบสถานะและการตั้งค่าพอร์ตสวิทช์; (4) หากทุกอย่างล้มเหลว, แลกเคเบิลกับหน่วยที่ทราบว่าดีเพื่อแยกความผิดพลาดMFS1S00-H005V, ความล้มเหลวที่เกิดจากสายเคเบิลเป็นเรื่องที่หายากมาก หน่วยงานอ้างอิงของผู้ให้บริการมีความล้มเหลวของสายเคเบิลศูนย์ตลอด 18 เดือนของการใช้งาน

ความคิดเกี่ยวกับประหยัดและประสิทธิภาพในขณะที่ราคา MFS1S00-H005Vในแต่ละหน่วยสูงกว่า DACs ทองแดงที่มีความยาวเท่ากัน การวิเคราะห์ค่าบริการรวม (TCO) ยืนยันเป็นประจําให้ดีกับ AOC เมื่อพิจารณาค่าใช้จ่ายในการเย็นที่ลดลงการใช้แรงงานต่ํากว่าสําหรับการจัดการสายเคเบิล, และกําจัดการจัดซื้อและบํารุงรักษาเครื่องรับสัญญาณMFS1S00-H005V สําหรับขายผ่านช่องทางปริมาณ ให้ราคาที่แข่งขันที่เพิ่มการพัฒนาธุรกิจ

6สรุปและการประเมินค่า

รายการMellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S00-H005Vสายไฟฟ้าไฟฟ้าออนไลน์ที่ใช้งานเป็นตัวแทนของการเปลี่ยนแปลงรูปแบบสําหรับการเชื่อมต่อระหว่าง rack-to-rack ระยะสั้นในศูนย์ข้อมูลที่มีประสิทธิภาพสูงโดยรวมการทํางานง่ายของ DAC กับความสมบูรณ์แบบของสัญญาณและความกว้างของไฟเบอร์ออปติก, มันแก้ไขช่องว่างที่สําคัญในพอร์ตโฟเล็ตการเชื่อมต่อที่ยาวนานบังคับให้สถาปนิกเครือข่ายเข้าสู่การแก้ไขข้อตกลง.

รายการMFS1S00-H005V 200G QSFP56 โซลูชั่นเคเบิล AOCส่งผลประโยชน์ที่สัมผัสได้ในหลายมิติ: ความหนาแน่นของสายเคเบิลเพิ่มขึ้นกว่า 60%, เวลาในการใช้งานต่อสายเชื่อมลดลง 75%และความน่าเชื่อถือของการเชื่อมโยงดีขึ้นโดยการสั่งการของขนาด เมื่อเทียบกับแลกเปลี่ยนทองแดง.ฟังก์ชัน DDM ที่บูรณาการให้ความเห็นที่จําเป็นสําหรับการจัดการการดําเนินงานอย่างระวังขณะที่ลักษณะของ plug-and-play ทําให้ไม่จําเป็นต้องมีการฝึกอบรมหรืออุปกรณ์การติดตั้งแสงที่เชี่ยวชาญ.

สําหรับองค์กรที่วางแผนการจัดจําหน่ายหรือขยาย 200G InfiniBand หรือ Ethernet ผ้าMFS1S00-H005Vให้พื้นฐานที่ผ่านการพิสูจน์และรับรองในพื้นที่ ที่สามารถปรับขนาดจาก racks น้อย ๆ ไปยัง node หลายพันใบข้อมูล MFS1S00-H005V, รับประกันว่าการปรับปรุงสามารถดําเนินการได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนรถยกหรือการทดสอบความสามารถทํางานร่วมที่ซับซ้อน

ในขณะที่ความเร็วของศูนย์ข้อมูลยังคงก้าวหน้าไปสู่ 400G และมากกว่านี้ หลักการสถาปัตยกรรมพื้นฐานที่แสดงให้เห็นโดยคําตอบนี้และการจัดการสายเคเบิลที่เรียบง่าย.MFS1S00-H005Vมันไม่ใช่แค่เคเบิล แต่เป็นองค์ประกอบพื้นฐานทางยุทธศาสตร์ ที่ทําให้สถาปนิกเครือข่ายสามารถสร้างความหนาแน่นและผ้าที่มีประสิทธิภาพสูงที่สามารถจัดการได้มากขึ้น สําหรับภาระงานคอมพิวเตอร์รุ่นต่อไป.