别止步当下——800G数据中心的发展趋势与挑战

康普北亚区技术总监吴健

随着带宽、容量和较低延迟的需求不断增长，推动了向更快网络速度的迁移。因此每一年，对于大规模云数据中心的适应和生存能力都是一场考验。当前，100G光学器件正大量涌入市场，预计明年也会迎来400G。尽管如此，数据流量仍在持续增加，数据中心面临的压力将有增无减。

寻求平衡

数据中心的能力由服务器、交换机和连接因素决定，三者相互制约与平衡，同时也推动着彼此向着更快、更低成本的方向发展。多年来，交换技术一直是主要的驱动力。随着博通StrataXGS Tomahawk 3的推出，数据中心管理人员现在可以将交换和路由速度提高到12.8Tbps，并将每端口成本降低75％。那现在的限制因素是CPU吗？其实不然。今年年初，NVIDIA推出了用于服务器的全新Ampere架构芯片。事实证明，游戏领域使用的处理器非常适合处理人工智能（AI）和机器学习（ML）所需的训练和推理。那么限制因素是什么呢？

网络成为瓶颈

随着交换机和服务器向着支持400G和800G的方向不断发展，保持网络平衡的压力就转移到了物理层。2017年批准的IEEE 802.3bs标准为200G和400G以太网铺平了道路。有关800G及以上的带宽评估工作，IEEE最近才刚完成。考虑到开发和采用新标准所需的时间，进度可能已有所滞后。随着行业致力于向着400G到800G，再到1.2 Tb乃至更高带宽跃进，布线和光学OEM也一直在奋力前行。以下，是我们看到的一些发展趋势。

交换机在升级

首先，服务器的配置和布线架构正在不断升级。聚合交换机从机架的顶部（TOR）正向中间行（MOR）转移，并通过综合布线配线架连接到交换机端口。如今，若数据中心需要迁移到更高的速度，只需简单地替换服务器跳线，而无需替换原本更长的交换机到交换机的主干链路。采用这种结构化的布线设计，也就无需在交换机和服务器之间安装并管理192条有源光缆（Active Optical Cable）。

收发器外形尺寸变化

可插拔光模块的全新设计为网络设计师提供了更多可选的工具，其中包括支持400G的QSFP-DD和OSFP。两种外形上均具有8倍通道，光学器件可提供8个50G PAM4。在32端口配置中部署时，QSFP-DD和OSFP模块可在1RU设备中实现12.8 Tbps。OSFP和QSFP-DD尺寸支持当前的400G光模块和下一代800G光模块。使用800G光纤，交换机将达到每1U 25.6Tbps。

全新400GBASE标准

还有更多的连接器选项可支持400G短距离MMF（多模光纤）模块。400GBASE-SR8标准下，可使用24芯MPO连接器（适用于传统应用）或单行16芯MPO连接器。单行MPO16是早期云规模服务器连接的首选。另一种选择是400GBASE-SR4.2，它使用具有双向信令的单行MPO12，非常适用于交换机到交换机的连接。IEEE802.3 400GbaseSR4.2是首个在MMF上利用双向信令的IEEE标准，它引入了OM5多模光纤。OM5光纤扩展了对BiDi等应用的多波长支持，使网络设计人员能够实现比OM4多50％的传输距离。

但我们的行动足够迅速吗？

业界预测，未来两年内将需要用到800G光学器件。800G可插拔MSA已于2019年9月面世，可助力开发新应用，包括适用于60至100米跨度的低成本8ｘ100G SR多模模块。其目标是提供一种早期低成本800G SR8解决方案，使数据中心能够支持低成本服务器应用。可插拔式800G将支持更高的交换机基数，以及更低的单机架服务器数量。

同时，IEEE 802.3db工作组正在研究针对100G/波长的低成本VCSEL解决方案，并证明了在OM4 MMF上达到100米的可行性。如果成功，这项工作就能将服务器连接从机架内DAC转换为MOR/EOR高密度交换机。它将提供低成本的光学连接，并能够为传统MMF提供更长期的应用支持。

那么，我们现在身在何处？

市场瞬息万变，未来发展的速度还会更快。好消息是，从标准机构到行业，已经取得了前景可期的重大进展，有望助力数据中心升级到400G和800G。但是，消除技术障碍也只是克服了一半的挑战，另一半的挑战在于把握时机。每两到三年就是一个更新周期，新技术也在加速面世，运营商很难准确判断合适的过渡时间，一旦发生误判，成本就会更高。

业界在不断发展。像康普这样的技术合作伙伴能够帮助您应对不断变化的形势，并为您提供最符合您长期利益的决策建议。