Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E โซลูชันทางเทคนิคของสายเคเบิลออปติคัลที่ใช้งาน AOC

Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E AOC Active Optical Cable Technical Solution | Short-Reach High-Speed Inter-Rack Interconnect and Cabling Simplification

ความเป็นมาและข้อกำหนดของโครงการ

ในการสร้างศูนย์ข้อมูลและคลัสเตอร์ AI แบบแบ่งเฟส พอร์ตสวิตช์มักจะอัปเกรดเป็น 200Gb/s QSFP56 ก่อน ในขณะที่เซิร์ฟเวอร์และโหนดจัดเก็บข้อมูลส่วนใหญ่ยังคงใช้พอร์ต 100Gb/s QSFP56 ช่องว่างระหว่างรุ่นนี้จะเห็นได้ชัดเจนที่สุดที่ชั้นเชื่อมต่อระหว่างแร็คระยะสั้น หากพอร์ต 200G เชื่อมต่อกับโหนด 100G เพียงโหนดเดียว แบนด์วิดท์ครึ่งหนึ่งจะไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานาน ในขณะที่การรอการอัปเกรดโหนดเต็มรูปแบบจะทำให้การขยายคลัสเตอร์ล่าช้า

วิธีแก้ปัญหาทั่วไปคือการใช้โมดูลแยกแบบแยกส่วนพร้อมสายแพตช์ไฟเบอร์ แต่มีค่าใช้จ่ายสูง การเชื่อมต่อแต่ละครั้งต้องใช้อุปกรณ์หลายชิ้นในการจับคู่ จัดเก็บ และทำความสะอาด ขาแยกมีความเปราะบางและเสียหายได้ง่ายระหว่างการบำรุงรักษาที่อยู่ติดกัน และปริมาณสายเคเบิลเพิ่มเติมจะแข่งขันกับกระแสลมในแร็คที่หนาแน่นอยู่แล้ว ชุดสายทองแดงแบบแยกส่วนแบบพาสซีฟหลีกเลี่ยงโมดูล แต่จะเทอะทะและมีสัญญาณรบกวนต่ำเมื่อระยะทางเข้าใกล้ 10 เมตร

ดังนั้นข้อกำหนดการออกแบบสำหรับชั้นนี้จึงมีความเฉพาะเจาะจง: แยกพอร์ต 200Gb/s QSFP56 หนึ่งพอร์ตออกเป็นการเชื่อมต่อ 100Gb/s QSFP56 สองพอร์ต ครอบคลุมระยะห่างระหว่างแร็คประมาณ 3 ถึง 10 เมตร ลดจำนวนส่วนประกอบต่อลิงก์ และรักษาความง่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษาในแร็คที่หนาแน่น Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E ได้รับเลือกให้เป็นบล็อกอาคารอ้างอิงเพื่อตอบสนองข้อกำหนดเหล่านี้

การออกแบบสถาปัตยกรรมเครือข่ายและระบบโดยรวม

สถาปัตยกรรมอ้างอิงคือเครือข่ายแบบสองชั้น leaf-spine ในสถานะความเร็วผสม สวิตช์ Spine จัดการการเชื่อมต่อระหว่าง Pod สวิตช์ Leaf จะเปิดใช้งาน 200G QSFP56 downlink ไปยังโหนด และโหนดคอมพิวต์หรือจัดเก็บข้อมูลจะเชื่อมต่อที่ 100G QSFP56 ฟังก์ชันการแยกจะอยู่ที่ชั้นกายภาพทั้งหมด ดังนั้นการออกแบบเครือข่ายเชิงตรรกะและโครงร่างที่อยู่ IP หรือ InfiniBand จะไม่เปลี่ยนแปลง

กฎการออกแบบทำให้ชั้นนี้มีความสม่ำเสมออย่างจงใจ ความยาว 10 เมตรเดียวถูกกำหนดให้เป็นมาตรฐานสำหรับช่วงระหว่างแร็คที่ได้รับผลกระทบทั้งหมด ขจัดความยาวที่เพิ่มขึ้น แต่ละ downlink 200G leaf จะถูกจับคู่กับปลายทาง 100G สองปลายทาง และการจับคู่พอร์ตจะถูกกำหนดก่อนการติดตั้ง เพื่อให้สามารถติดตามการเชื่อมต่อแต่ละครั้งได้จากการติดฉลาก แทนที่จะเป็นการตรวจสอบทางกายภาพ

• ชั้นการเข้าถึง: พอร์ต 200G leaf ไปยังโหนด 100G สองโหนด มาตรฐานบนสายเคเบิล AOC แบบแยก 200G QSFP56 MFS1S50-H010E
• ชั้นการรวม: การเชื่อมต่อ leaf-to-spine บนโมดูลระยะไกล นอกเหนือขอบเขตของโซลูชันนี้
• การกำหนดค่าคอนเนคเตอร์: ปลาย 200G QSFP56 หนึ่งปลาย ปลาย 100G QSFP56 สองปลาย
• การเดินสายแบบมีโครงสร้าง: การเดินสายที่ด้านบนของแร็ค โดยมีเส้นทางข้อมูลแยกจากพลังงานเพื่อรักษาการไหลเวียนของอากาศ

บทบาทและลักษณะสำคัญของ Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E

ในสถาปัตยกรรมนี้ MFS1S50-H010E ทำหน้าที่เป็นลิงก์แยกทางกายภาพที่เป็นมาตรฐานที่ชั้นการเข้าถึง แปลงงานโมดูลและไฟเบอร์หลายส่วนให้เป็นการเชื่อมต่อแบบปลั๊กแอนด์เพลย์เดียว เนื่องจากเอนจินออปติคัลถูกรวมเข้ากับชุดประกอบที่โรงงาน การแยกจะถูกสิ้นสุดและทดสอบก่อนที่จะถึงแร็ค ขจัดขั้นตอนการจับคู่ในสถานที่และความเสี่ยงจากการปนเปื้อนที่มาพร้อมกับสิ่งเหล่านั้น

ในฐานะชุดประกอบ MFS1S50-H010E 200Gb/s ถึง 2x100Gb/s QSFP56 ถึง 2xQSFP56 มันมีคอนเนคเตอร์ 200Gb/s QSFP56 หนึ่งตัวที่ฝั่งสวิตช์ และคอนเนคเตอร์ 100Gb/s QSFP56 สองตัวที่ฝั่งโหนด โดยมีระยะ 10 เมตรที่ครอบคลุมขอบเขตการออกแบบระหว่างแร็คทั้งหมด การก่อสร้างแบบออปติคัลแบบแอคทีฟช่วยรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณในช่วงนั้นได้อย่างน่าเชื่อถือมากกว่าสายทองแดงแบบแยกส่วน ในขณะที่การออกแบบแบบบูรณาการช่วยให้ขาแยกจัดการได้ง่ายระหว่างการบำรุงรักษา

สำหรับการตรวจสอบการออกแบบ สถาปนิกควรยืนยันความเข้ากันได้ของพอร์ต งบประมาณแสง และรัศมีการโค้งงอตามข้อกำหนด MFS1S50-H010E และเอกสารข้อมูล MFS1S50-H010E และตรวจสอบรุ่นสวิตช์และอะแดปเตอร์ที่เข้ากันได้กับ MFS1S50-H010E กับรายการวัสดุ รายละเอียดเชิงพาณิชย์ เช่น ราคา MFS1S50-H010E และความพร้อมในการขาย MFS1S50-H010E ควรได้รับการยืนยันกับพันธมิตรช่องทางที่ได้รับอนุญาต

ตารางด้านล่างสรุปว่าขอบเขตการออกแบบแมปกับลิงก์แยกที่เป็นมาตรฐานได้อย่างไร

คำแนะนำในการปรับใช้และการขยาย

โทโพโลยีทั่วไปจะดำเนินการทีละแร็ค ภายในแต่ละแร็ค สวิตช์ Leaf ที่ด้านบนของแร็คจะถูกติดตั้งก่อน จากนั้นจึงเชื่อมต่อพอร์ตโหนดโดยใช้สายเคเบิล AOC แบบแยก 200G QSFP56 MFS1S50-H010E ตามการจับคู่พอร์ตที่ตกลงกันไว้ล่วงหน้า เพื่อให้ downlink 200G หนึ่งตัวให้บริการปลายทาง 100G คู่เดียวกันอย่างสม่ำเสมอ

สำหรับการขยาย SKU ความยาวมาตรฐาน 10 เมตรควรยังคงเป็นค่าเริ่มต้นสำหรับลิงก์ระหว่างแร็คความเร็วผสมใหม่ทั้งหมด เพื่อให้รายการวัสดุคงที่และสินค้าคงคลังอะไหล่มีน้อยที่สุด ในกรณีที่แถวใหม่ขยายเกิน 10 เมตร การเชื่อมต่อเหล่านั้นควรถูกส่งไปยังชั้นออปติคัลระยะไกลแทนที่จะนำความยาวกลางเข้ามาในมาตรฐานการแยก การจัดซื้อเป็นชุดและการเตรียมการล่วงหน้าต่อแร็คช่วยลดเวลาในการติดตั้งและอนุญาตให้การตรวจสอบลิงก์เสร็จสมบูรณ์ทันทีหลังจากเดินสายแต่ละแร็ค

• แก้ไขและบันทึกการจับคู่พอร์ต 1-ถึง-2 ต่อแร็คก่อนการติดตั้ง
• เก็บ SKU แบบแยก 10 เมตรหนึ่งรายการเป็นมาตรฐานของชั้นการเข้าถึง ขยายช่วงที่ยาวกว่า
• เตรียมและติดฉลากชุดประกอบต่อแร็คเพื่อเร่งการเปิดตัวเป็นชุด
• ตรวจสอบขาแยกทั้งสองข้างหลังจากการเดินสายแต่ละแร็คเสร็จสมบูรณ์ ไม่ใช่เมื่อสิ้นสุดโครงการ

การดำเนินงาน การตรวจสอบ การแก้ไขปัญหา และการเพิ่มประสิทธิภาพ

ในเชิงปฏิบัติการ สัญญาณการตรวจสอบหลักคือสถานะพอร์ตและตัวนับข้อผิดพลาดทั้งที่ฝั่งสวิตช์ 200G และที่ฝั่งปลายทาง 100G แต่ละฝั่ง เนื่องจากสายเคเบิลเป็นหน่วยการจัดการแบบพาสซีฟจากมุมมองของเครือข่าย กำหนดตัวนับพื้นฐานหลังการติดตั้ง จากนั้นแจ้งเตือนเมื่อมีการเบี่ยงเบน เพื่อให้ระบุการแยกที่เสื่อมสภาพได้ก่อนที่จะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเวิร์กโหลด เนื่องจากชุดประกอบหนึ่งชุดรองรับลิงก์ 100G สองลิงก์ ตัวนับควรได้รับการตรวจสอบต่อขาเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างปัญหาโหนดเดียวกับข้อผิดพลาดระดับชุดประกอบ

การแก้ไขปัญหาควรเป็นไปตามเส้นทางระดับขา: ตรวจสอบสถานะพอร์ตและตัวนับข้อผิดพลาดบนพอร์ต 100G ที่ได้รับผลกระทบ เสียบขาแยกกลับเข้าที่ จากนั้นสลับชุดประกอบทั้งหมดกับอะไหล่ที่ทราบว่าใช้งานได้ดี เพื่อแยกแยะว่าข้อผิดพลาดอยู่ที่สายเคเบิลหรือพอร์ตหรือไม่ การเปลี่ยนเป็นการดำเนินการขั้นตอนเดียวที่ไม่เกี่ยวข้องกับการจัดการโมดูลหรือคอนเนคเตอร์ไฟเบอร์แยกต่างหาก ซึ่งช่วยลดเวลาเฉลี่ยในการซ่อมแซม

การเพิ่มประสิทธิภาพมุ่งเน้นไปที่การจัดวางและการสร้างมาตรฐานมากกว่าการปรับแต่ง กำหนดเส้นทางชุดประกอบเพื่อรักษาการไหลเวียนของอากาศ เคารพรัศมีการโค้งงอที่ขาแยก และแยกเส้นทางข้อมูลออกจากพลังงาน รักษาบัญชีรายการลิงก์ที่สมบูรณ์ซึ่งจับคู่กับแร็ค พอร์ตสวิตช์ และพอร์ตโหนด และตรวจสอบแนวโน้มข้อผิดพลาดเป็นระยะๆ เพื่อระบุแร็คที่อาจต้องเดินสายใหม่หรือปรับการไหลเวียนของอากาศ

สรุปและการประเมินมูลค่า

Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E มอบคำตอบที่ชัดเจนสำหรับปัญหาชั้นการเข้าถึงความเร็วผสม: พอร์ต 200Gb/s หนึ่งพอร์ตแยกออกเป็นการเชื่อมต่อ 100Gb/s สองพอร์ต ระยะทาง 10 เมตรครอบคลุมขอบเขตระหว่างแร็ค และชุดประกอบเดียวที่สิ้นสุดจากโรงงานแทนที่การรวมกันของโมดูลบวกไฟเบอร์ การสร้างมาตรฐานบน SKU แบบแยกหนึ่งรายการช่วยลดความซับซ้อนในการจัดซื้อและอะไหล่ ในขณะที่รูปแบบปลั๊กแอนด์เพลย์ช่วยลดขั้นตอนการติดตั้งและความเสี่ยงในการบำรุงรักษาในแร็คที่หนาแน่น

สำหรับสถาปนิกและวิศวกรฝ่ายขายล่วงหน้า กรณีมูลค่าขึ้นอยู่กับสามประเด็น: การใช้ประโยชน์จากพอร์ต 200G ที่สูงขึ้นระหว่างการอัปเกรดแบบแบ่งเฟส การเดินสายและรายการวัสดุที่ง่ายขึ้นอย่างมาก และการติดตั้งและซ่อมแซมที่เร็วขึ้นและผิดพลาดน้อยลง พารามิเตอร์โดยละเอียดควรได้รับการยืนยันกับเอกสารข้อมูล MFS1S50-H010E และข้อกำหนด MFS1S50-H010E ในระหว่างการตรวจสอบการออกแบบ