TEF2021：400GE以上速度的機遇和挑戰(zhàn)

ICC訊（編譯：Nina）在2021年1月的最后一周，以太網(wǎng)聯(lián)盟（The Ethernet Alliance），一個專注于以太網(wǎng)技術(shù)進步的全球聯(lián)盟，舉行了它的旗艦技術(shù)探索論壇（Technology Exploration Forum，TEF）。Dell'Oro分析師Sameh Boujelbene在該論壇上就下一代以太網(wǎng)速度的市場需求提出了自己的看法。在這次活動中，與會者還聽取了來自系統(tǒng)制造商、器件供應(yīng)商和最終用戶的聲音。以下是分析師Sameh Boujelbene從這次活動中獲得的一些重要收獲。

1. 加速的工作負載和Memory Disaggregation將推動對400GE以上速度的需求

會上討論的一個主要話題是，哪些應(yīng)用會推動對400GE以上速度的需求。一些大型Hyperscaler--比如谷歌、微軟和臉書--表示他們數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶寬需求呈現(xiàn)爆炸式增長。機器學(xué)習(xí)（ML）和人工智能（AI）等加速的工作負載的出現(xiàn)進一步加劇了帶寬需求。

圖源：TEF2021-Facebook: Co-packaged Optics in the Datacenter

Memory Disaggregation是另一個對網(wǎng)絡(luò)性能施加巨大壓力的應(yīng)用。當(dāng)然，許多其他應(yīng)用和趨勢也在推動IP流量的增長，比如連接設(shè)備數(shù)量的增加、高分辨率4K視頻的增長、機器對機器的連接、移動性等。

2. 800GE和1.6TE都將有一席之地

隨著100G SerDes的上市，從基于8個50G SerDes通道的400GE遷移到基于8個100G SerDes通道的800GE似乎是一個合乎邏輯的步驟。然而，將速度從400GE倍增至800GE是否可以滿足不斷增長的帶寬需求，尤其是Hyperscaler的帶寬需求？還是參考上一代的從100GE到400GE，直接從400GE轉(zhuǎn)換到1.6TE會更有意義？Sameh Boujelbene在她的演講中根據(jù)最終用戶的需求展示了800GE的潛在用例，思科的Rakesh Chopra也提出了類似的用例。

圖源：Dell'Oro Group

兩位演講者都同意，以太網(wǎng)交換機的速度將繼續(xù)分化，行業(yè)將同時需要800GE和1.6GE。這是一個時間上的問題：1.6TE需要的200G SerDes目前仍在開發(fā)中，而800GE可用的100G SerDes未來五年將大量出貨。

3. 功耗是400GE以上速度的主要挑戰(zhàn)之一

業(yè)界在滿足不斷增長的帶寬需求方面做得相當(dāng)不錯。在過去的12年中，該行業(yè)交付了七代交換芯片，從每芯片容量640Gbps到25.6Tbps，并很快會到51.2Tbps。這一進展表明，在短短的十年間，帶寬容量增加了約80倍。不幸的是，與此同時，功耗也急劇上升，在同一時期內(nèi)增長了20倍以上。功耗的增加是由交換機層級（SerDes、Optics、Fans）以及網(wǎng)絡(luò)層級的各種組件驅(qū)動的。網(wǎng)絡(luò)拓撲和網(wǎng)絡(luò)中的層數(shù)直接影響功耗。

由于數(shù)據(jù)中心的功耗預(yù)算有限，因此在不拉平功耗曲線的情況下，網(wǎng)絡(luò)速度無法無限提高。提醒一下，云服務(wù)提供商并不是通過運行網(wǎng)絡(luò)來賺錢，而是通過在其服務(wù)器上運行應(yīng)用程序來賺錢。因此，在每個數(shù)據(jù)中心內(nèi)，他們的目標(biāo)是使部署的服務(wù)器數(shù)量最大化，而這由功耗預(yù)算決定。換句話說，網(wǎng)絡(luò)功耗越大，可以部署的服務(wù)器數(shù)量越少。

4. 需要使用共封裝光學(xué)器件（CPO）來降低功耗

CPO是一項新技術(shù)，與可插拔光學(xué)器件相比，它有望降低功耗。但是，CPO面臨一些挑戰(zhàn)，比如可維護性、缺乏混合和匹配光學(xué)器件的靈活性，以及缺乏標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此，如果業(yè)界要升級到102.4Tbps芯片，CPO幾乎是不可避免的。一些受到功耗預(yù)算限制更大的Hyperscaler計劃從51.2Tbps就開始部署CPO。他們在51.2Tbps下采用CPO的另一個動機是，希望在CPO成為替代可插拔光學(xué)器件的唯一選擇之前，盡早駕馭學(xué)習(xí)曲線。

5. 未來的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)可能需要改變網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

除了CPO，400GE以上速度可能還需要優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，減少層數(shù)來降低功耗。但是，要保持相同數(shù)量的連接服務(wù)器，同時減少網(wǎng)絡(luò)層數(shù)，則必須增加交換機基數(shù)。

圖源：TEF2021-Cisco: Impact of Switch Radix

不幸的是，較高的交換機基數(shù)也可能導(dǎo)致復(fù)雜的布線和較低的鏈路利用率。Dell'Oro將密切關(guān)注Hyperscaler將如何在網(wǎng)絡(luò)層數(shù)和交換機基數(shù)之間進行權(quán)衡。分析師希望Hyperscaler根據(jù)其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和功耗預(yù)算做出不同的選擇。

多年來，看著行業(yè)中的技術(shù)挑戰(zhàn)如何轉(zhuǎn)變?yōu)樾逻M入者或現(xiàn)有玩家打破現(xiàn)狀的機會總是令人激動。隨著速度超過400GE，從生態(tài)系統(tǒng)的角度來看市場如何適應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和架構(gòu)將如何演進，同樣令人興奮。

原文鏈接：https://ethernetalliance.org/blog/2021/02/16/tef-2021-the-road-beyond-400-gigabit-ethernet-opportunities-and-challenges/