Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E AOC Solution kỹ thuật cáp quang hoạt động

Cáp quang chủ động Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E Giải pháp kỹ thuật | Kết nối liên giá đỡ tốc độ cao tầm ngắn và Đơn giản hóa cáp

Bối cảnh dự án và Phân tích yêu cầu

Trong các bản dựng trung tâm dữ liệu và cụm AI theo giai đoạn, phía switch thường nâng cấp lên cổng QSFP56 200Gb/s trước, trong khi máy chủ và các nút lưu trữ chủ yếu vẫn sử dụng cổng QSFP56 100Gb/s. Khoảng cách thế hệ này thể hiện rõ nhất ở lớp kết nối liên giá đỡ tầm ngắn: nếu một cổng 200G kết nối với chỉ một nút 100G, một nửa băng thông của nó sẽ bị lãng phí trong một thời gian dài, trong khi việc chờ đợi làm mới toàn bộ nút sẽ trì hoãn việc mở rộng cụm.

Giải pháp khắc phục thông thường là sử dụng các bộ quang chia riêng lẻ cộng với dây vá sợi quang, nhưng chi phí là đáng kể. Mỗi kết nối yêu cầu nhiều bộ phận để kết nối, lưu kho và làm sạch; các nhánh chia rất mỏng manh và dễ bị ảnh hưởng trong quá trình bảo trì liền kề; và khối lượng cáp bổ sung cạnh tranh với luồng không khí trong các giá đỡ đã dày đặc. Các bộ lắp ráp đồng chia thụ động tránh được các bộ quang nhưng trở nên cồng kềnh và có tính toàn vẹn tín hiệu biên khi các khoảng cách gần đạt 10 mét.

Do đó, các yêu cầu thiết kế cho lớp này là cụ thể: chia một cổng QSFP56 200Gb/s thành hai kết nối QSFP56 100Gb/s, bao phủ các khoảng cách liên giá đỡ khoảng 3 đến 10 mét, giảm thiểu số lượng thành phần trên mỗi liên kết và bảo toàn sự đơn giản trong lắp đặt và bảo trì trong các giá đỡ dày đặc. Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E đã được chọn làm khối xây dựng tham chiếu để đáp ứng các yêu cầu này.

Thiết kế Kiến trúc Mạng và Hệ thống Tổng thể

Kiến trúc tham chiếu là một cấu trúc fabric lá-xương sống hai tầng trong trạng thái tốc độ hỗn hợp. Các switch xương sống xử lý kết nối liên pod, các switch lá hiển thị các cổng QSFP56 200G hướng xuống các nút, và các nút tính toán hoặc lưu trữ kết nối ở QSFP56 100G. Chức năng chia được đặt hoàn toàn ở lớp vật lý, do đó thiết kế fabric logic và sơ đồ địa chỉ IP hoặc InfiniBand vẫn không thay đổi.

Các quy tắc thiết kế giữ cho lớp này đồng nhất một cách có chủ ý. Một độ dài 10 mét duy nhất được tiêu chuẩn hóa cho tất cả các khoảng cách liên giá đỡ bị ảnh hưởng, loại bỏ sự lan rộng về độ dài. Mỗi cổng lá 200G hướng xuống được ánh xạ tới chính xác hai điểm cuối 100G, và ánh xạ cổng được cố định trước khi lắp đặt để mọi kết nối có thể được truy xuất từ nhãn thay vì kiểm tra vật lý.

• Lớp truy cập: cổng lá 200G tới hai nút 100G, tiêu chuẩn hóa trên cáp AOC chia QSFP56 200G MFS1S50-H010E
• Lớp tổng hợp: kết nối lá-tới-xương sống trên các bộ quang tầm xa hơn, nằm ngoài phạm vi giải pháp này
• Cấu hình đầu nối: một đầu QSFP56 200G, hai đầu QSFP56 100G
• Cáp có cấu trúc: định tuyến đỉnh giá đỡ với các đường dẫn dữ liệu tách biệt với nguồn điện để bảo toàn luồng không khí

Vai trò và Đặc điểm chính của Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E

Trong kiến trúc này, MFS1S50-H010E đóng vai trò là liên kết chia vật lý tiêu chuẩn hóa ở lớp truy cập, chuyển đổi một tác vụ gồm nhiều bộ quang và sợi quang thành một kết nối cắm và chạy duy nhất. Bởi vì bộ phận quang được tích hợp vào bộ lắp ráp tại nhà máy, việc chia được kết nối và kiểm tra trước khi đến giá đỡ, loại bỏ các bước kết nối tại chỗ và rủi ro nhiễm bẩn đi kèm với chúng.

Là một bộ lắp ráp MFS1S50-H010E 200Gb/s sang 2x100Gb/s QSFP56 sang 2xQSFP56, nó cung cấp một đầu nối QSFP56 200Gb/s duy nhất ở phía switch và hai đầu nối QSFP56 100Gb/s ở phía nút, với tầm với 10 mét bao phủ toàn bộ phạm vi thiết kế liên giá đỡ. Cấu trúc quang chủ động duy trì tính toàn vẹn tín hiệu trên phạm vi đó một cách đáng tin cậy hơn so với bộ chia đồng thụ động, trong khi thiết kế tích hợp giúp các nhánh chia dễ quản lý trong quá trình bảo trì.

Đối với các đánh giá thiết kế, các kiến trúc sư nên xác nhận khả năng tương thích cổng, ngân sách quang và bán kính uốn cong so với các thông số kỹ thuật của MFS1S50-H010E và bảng dữ liệu MFS1S50-H010E, và xác minh các mẫu switch và bộ điều hợp tương thích MFS1S50-H010E so với danh sách vật tư. Các chi tiết thương mại như giá MFS1S50-H010E và tính sẵn có của MFS1S50-H010E để bán nên được xác nhận với các đối tác kênh được ủy quyền.

Bảng dưới đây tóm tắt cách phạm vi thiết kế được ánh xạ tới liên kết chia tiêu chuẩn hóa.

Khuyến nghị triển khai và mở rộng

Một cấu trúc tô pô điển hình tiến hành từng giá đỡ. Trong mỗi giá đỡ, các switch lá đỉnh giá đỡ được lắp đặt trước, sau đó các cổng nút được kết nối bằng giải pháp cáp AOC chia QSFP56 200G MFS1S50-H010E, tuân theo ánh xạ cổng đã thỏa thuận trước để một cổng 200G hướng xuống luôn phục vụ cùng một cặp điểm cuối 100G.

Để mở rộng, SKU 10 mét tiêu chuẩn hóa nên vẫn là mặc định cho tất cả các liên kết liên giá đỡ tốc độ hỗn hợp mới, giữ cho danh sách vật tư ổn định và hàng tồn kho dự phòng tối thiểu. Trường hợp một hàng mới kéo dài hơn 10 mét, các kết nối đó nên được định tuyến đến lớp quang tầm xa hơn thay vì đưa các độ dài trung gian vào tiêu chuẩn chia. Mua hàng theo lô và chuẩn bị trước cho mỗi giá đỡ giúp giảm thời gian lắp đặt và cho phép xác minh liên kết hoàn thành ngay sau khi mỗi giá đỡ được đi dây.

• Cố định và ghi lại ánh xạ cổng 1 đến 2 cho mỗi giá đỡ trước khi lắp đặt
• Giữ một SKU chia 10 mét làm tiêu chuẩn lớp truy cập; leo thang các khoảng cách xa hơn
• Chuẩn bị và dán nhãn bộ lắp ráp cho mỗi giá đỡ để tăng tốc triển khai theo lô
• Xác minh cả hai nhánh chia sau khi mỗi giá đỡ hoàn thành, không phải khi kết thúc dự án

Vận hành, giám sát, khắc phục sự cố và tối ưu hóa

Về mặt vận hành, các tín hiệu giám sát chính là trạng thái cổng và bộ đếm lỗi trên cả phía switch 200G và mỗi phía điểm cuối 100G, vì cáp là một thực thể quản lý thụ động từ góc độ fabric. Đặt bộ đếm cơ sở sau khi lắp đặt, sau đó cảnh báo khi có sai lệch để một bộ chia bị suy giảm được xác định trước khi nó ảnh hưởng đến hiệu suất công việc. Bởi vì một bộ lắp ráp mang hai liên kết 100G, bộ đếm nên được xem xét cho mỗi nhánh để phân biệt sự cố một nút với lỗi ở cấp độ bộ lắp ráp.

Việc khắc phục sự cố nên tuân theo một đường dẫn cấp nhánh: kiểm tra trạng thái cổng và bộ đếm lỗi trên cổng 100G bị ảnh hưởng, cắm lại nhánh chia tương ứng, sau đó thay thế toàn bộ bộ lắp ráp bằng một bộ phận dự phòng đã biết là tốt để cô lập xem lỗi nằm ở cáp hay cổng. Việc thay thế là một thao tác một bước không liên quan đến việc xử lý các mô-đun hoặc đầu nối sợi quang riêng biệt, giúp giảm thời gian sửa chữa trung bình.

Việc tối ưu hóa tập trung vào bố cục và tiêu chuẩn hóa thay vì tinh chỉnh. Định tuyến các bộ lắp ráp để bảo toàn luồng không khí, tôn trọng bán kính uốn cong trên các nhánh chia và giữ các đường dẫn dữ liệu tách biệt với nguồn điện. Duy trì một kho lưu trữ liên kết hoàn chỉnh được ánh xạ tới giá đỡ, cổng switch và cổng nút, và định kỳ xem xét các xu hướng lỗi để đánh dấu các giá đỡ có thể cần đi dây lại hoặc điều chỉnh luồng không khí.

Tóm tắt và Đánh giá giá trị

Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E cung cấp một giải pháp rõ ràng cho vấn đề lớp truy cập tốc độ hỗn hợp: một cổng 200Gb/s chia thành hai kết nối 100Gb/s, tầm với 10 mét bao phủ phạm vi liên giá đỡ và một bộ lắp ráp duy nhất được kết nối tại nhà máy thay thế các tổ hợp mô-đun cộng với sợi quang. Tiêu chuẩn hóa trên một SKU chia giúp đơn giản hóa việc mua sắm và phụ tùng, trong khi dạng cắm và chạy giúp giảm các bước lắp đặt và rủi ro bảo trì trong các giá đỡ dày đặc.

Đối với các kiến trúc sư và kỹ sư tiền bán hàng, trường hợp giá trị dựa trên ba điểm: tận dụng cổng 200G cao hơn trong quá trình nâng cấp theo giai đoạn, đơn giản hóa đáng kể việc đi dây và danh sách vật tư, và lắp đặt và sửa chữa nhanh hơn, ít lỗi hơn. Các thông số chi tiết nên được xác nhận so với bảng dữ liệu MFS1S50-H010E và các thông số kỹ thuật MFS1S50-H010E trong quá trình đánh giá thiết kế.