Há muito tempo, o espaço em rack no data center é escasso, mas as tecnologias emergentes e o número cada vez maior de aplicativos e a quantidade de dados que exigem alta largura de banda, transmissão de baixa latência e ambientes altamente virtualizados estão elevando a complexidade do data center e as densidades de cabeamento de fibra a um patamar nunca visto antes, o que traz alguns desafios exclusivos e a necessidade de design e soluções inovadores.
Mudanças na arquitetura significam mais infraestrutura
Embora a densidade da fibra esteja aumentando no data center devido à grande quantidade de equipamentos necessários para dar suporte a aplicativos emergentes e ao aumento de dados, ela também está sendo impulsionada pela virtualização de servidores, que possibilita mover cargas de trabalho para qualquer lugar do data center. Com o aumento da virtualização, vem a rápida migração da tradicional arquitetura de switch de três camadas com um padrão de tráfego norte-sul para a arquitetura de malha de switch leaf-spine com apenas uma ou duas camadas de switch e um padrão de tráfego leste-oeste.
Em uma arquitetura leaf-spine, cada switch leaf se conecta a cada switch spine, de modo que nunca há mais de um switch entre dois switches leaf na rede. Isso reduz o número de saltos de switch que o tráfego deve percorrer entre dois dispositivos na rede, diminuindo a latência e proporcionando um nível superior de redundância. No entanto, isso também aumenta a quantidade total de cabeamento de fibra no data center. Em uma arquitetura leaf-spine, o tamanho da rede também é limitado pelo número de portas disponíveis nos switches spine e, para que não haja bloqueio total, a soma da largura de banda de todas as conexões de equipamentos em cada switch leaf deve ser menor ou igual à soma da largura de banda de todos os uplinks para os switches spine.
Por exemplo, se um switch leaf tiver trinta e duas portas de servidor de 10 Gbps (ou seja, capacidade de 320 Gbps), ele precisará de um único uplink de 400 Gbps, dois uplinks de 200 Gbps, quatro uplinks de 100 Gbps ou oito uplinks de 40 Gbps para não haver bloqueio total. É fácil ver como o número de conexões de uplink de fibra está aumentando!
Otimização da utilização da porta
Para ajudar a maximizar o espaço, manter a baixa latência e otimizar o custo, o uso da agregação de links por meio de conjuntos de fibra break-out está aumentando. Não é incomum encontrar clientes corporativos que utilizam uma única porta de switch de 40 Gbps em um switch leaf para se conectar a quatro servidores de 10 Gbps. À medida que as velocidades dos switches aumentam, a agregação de links oferecerá uma utilização ainda maior das portas e a otimização da carga de trabalho.
Em janeiro de 2020, a ratificação do IEEE 802.3cm para operação de 400 Gbps em fibra multimodo inclui 400GBASE-SR8 em 8 pares e 400GBASE-SR4.2 em 4 pares usando dois comprimentos de onda diferentes. Esses aplicativos têm um amplo potencial de mercado, pois permitem a agregação econômica com a capacidade de conectar uma única porta de switch de 400 Gbps a até oito portas de 50 Gbps. Com a introdução de aplicativos full duplex, como o 50GBASE-SR, e a multiplexação por divisão de ondas curtas, que suporta 100 Gbps em fibra duplex por meio do IEEE P802.3db pendente, os conjuntos híbridos MTP-to-LC serão essenciais.
Alguns data centers também empregam a agregação de links na conexão leaf-spine para maximizar a utilização da porta. Por exemplo, em vez de usar quatro portas de 100 Gbps em um switch spine para se conectar a um switch leaf de 32 portas de 10 Gbps em uma arquitetura sem bloqueio, pode ser usada uma única porta de 400 Gbps. No entanto, os projetistas de data centers se esforçam para equilibrar cuidadosamente as densidades dos switches e as necessidades de largura de banda para evitar o excesso de assinaturas arriscadas e a dispendiosa falta de assinatura de recursos em cada camada de switch.
Embora o excesso de assinatura não seja considerado completamente sem bloqueio, é raro que todos os dispositivos estejam transmitindo simultaneamente, portanto, nem todas as portas exigem a largura de banda máxima ao mesmo tempo. Certos aplicativos também podem arriscar alguma latência. Portanto, a superatribuição é comumente usada para aproveitar os padrões de tráfego que são compartilhados entre vários dispositivos, permitindo que os operadores de data center maximizem a densidade da porta e reduzam o custo e a complexidade. Os projetistas de rede determinam cuidadosamente suas taxas de superatribuição com base no aplicativo, no tráfego, no espaço e no custo, sendo que a maioria se esforça para obter taxas de 3:1 ou menos entre as camadas leaf e spine.
Por exemplo, se voltarmos ao exemplo de um switch leaf com trinta e duas portas de 10 Gbps (capacidade de 320 Gbps), em vez de usar um uplink de 400 Gbps para fazer uma subassinatura, pode fazer sentido usar um uplink de 200 Gbps para o switch spine com uma taxa de sobreassinatura de 320:200 (8:5), que ainda é considerada uma taxa de sobreassinatura baixa. Isso permite que uma única porta de 400 Gbps no switch de coluna suporte agora dois switches leaf.
Embora essas práticas sejam ideais para a utilização da porta do switch, elas podem tornar os links do data center mais complexos. Isso, combinado com um aumento geral da quantidade de fibras, significa que as áreas de patch entre os switches leaf e spine estão mais densas do que nunca. Em um data center muito grande, poderíamos estar falando de uma área de patches que abrange vários gabinetes e milhares de portas para conectar equipamentos. Pense em uma sala de reunião em um colocation em que grandes conexões cruzadas são usadas para conectar espaços de locatários a provedores de serviços, ou em um data center em nuvem em que milhares de switches conectam dezenas de milhares de servidores. Não apenas são muitas portas para gerenciar, mas também muitos cabos em caminhos e gerenciadores de cabos.
Gerenciando tudo
Em ambientes de patches de fibra de altíssima densidade, o acesso a portas individuais para reconfigurar as conexões pode ser muito difícil, e colocar os dedos nesses espaços apertados para acessar as travas para a remoção do conector pode causar danos às conexões e fibras adjacentes. Isso é especialmente preocupante quando se implementa um cenário de interconexão que pode exigir o acesso a conexões críticas no próprio switch – a última coisa que se deseja é danificar uma porta de switch cara ao tentar fazer uma simples mudança de conexão ou desconectar inadvertidamente a(s) conexão(ões) errada(s) ou adjacente(s). Ao mesmo tempo, a implementação de vários esquemas de agregação e links executados em velocidades mais altas significa que o tempo de inatividade pode afetar mais servidores. Isso torna mais importante do que nunca manter a polaridade adequada de ponta a ponta para garantir que os sinais de transmissão em uma extremidade de um canal correspondam aos receptores na outra extremidade.
Felizmente, as soluções de cabeamento avançaram para facilitar o gerenciamento de cabos e as mudanças de polaridade no data center. Para aplicações ópticas paralelas em links de switch a switch, como 8 fibras de 200 e 400 Gbps, a Siemon usa um cabo RazorCore™ de 2 mm de diâmetro menor em jumpers de fibra MTP de 12 e 8 fibras. Para economizar espaço no caminho entre as áreas funcionais do data center, o Siemon também usa o cabeamento RazorCore de diâmetro menor nos troncos MTP. Os jumpers MTP multimodo e monomodo do Siemon, os conjuntos de troncos e os conjuntos híbridos MTP-to-LC também apresentam o conector MTP Pro, que oferece a capacidade de alterar a polaridade e o gênero no campo.(leia mais sobre o MTP Pro e a polaridade).
LC BladePatch® Para conexões duplex, os jumpers e conjuntos Siemonoferecem um design de cabo uni-tubo de diâmetro menor para reduzir o congestionamento do caminho e simplificar o gerenciamento de cabos em ambientes de patches de alta densidade. Disponível em multimodo e monomodo, o LC BladePatch de dimensões reduzidas oferece um design patenteado de bota push-pull que facilita o acesso para instalação e remoção, eliminando a necessidade de acessar uma trava e evitando qualquer interrupção ou dano aos conectores adjacentes. O LC BladePatch também oferece fácil inversão de polaridade no campo.
De fato, a Siemon aprimorou recentemente o LC BladePatch com uma nova bota UniClick™ de peça única que reduz ainda mais o espaço total ocupado para acomodar melhor os ambientes de alta densidade e torna a inversão de polaridade ainda mais rápida e fácil. Com o UniClick, a inversão de polaridade envolve apenas um simples clique para destravar a bota e girar a trava sem peças soltas e sem girar o conector e a fibra, eliminando a possibilidade de qualquer dano durante o processo. Os inovadores conectores duplex LC BladePatch ativados por push-pull também estão disponíveis em montagens de MTP para LC BladePatch para acomodar facilmente os breakouts para a agregação de links de tendência.
Consultor de soluções NVIDIA
Siemon Anuncia soluções de patching óptico para redes GenAI usando computação acelerada NVIDIA.
