جهاز الإرسال والاستقبال البصري لمركز البيانات NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D عمليًا

جهاز الإرسال والاستقبال البصري لمركز البيانات NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D عمليًا | موازنة عرض النطاق الترددي والمسافة عبر الروابط من حامل إلى حامل وبين المرافق

الخلفية والتحدي: المقايضة بين عرض النطاق الترددي والمسافة 25 جيجا في بيئات البروتوكولات المختلطة

نظرًا لأن مشغلي مراكز البيانات يقومون في الوقت نفسه بترقية شبكات الوصول إلى الخادم الخاصة بهم من 10 جيجا إلى 25 جيجا مع الحفاظ على أنسجة إيثرنت وInfiniBand منفصلة للتدريب على الذكاء الاصطناعي والتخزين والحوسبة للأغراض العامة، تواجه طبقة التوصيل البيني البصرية مجموعة فريدة من التحديات. بالنسبة لأجهزة الإرسال والاستقبال 25G SFP28، كانت المفاضلة الأساسية بين الوصول ومرونة البروتوكول: تم تحسين بعض الوحدات لشبكة Ethernet 25GBASE-SR مع وصول يصل إلى 100 متر على OM4، في حين أن البعض الآخر مؤهل خصيصًا لبيئات 25G InfiniBand HDR مع وصول مماثل ولكن متطلبات سلامة الإشارة مختلفة. عادةً ما يضطر مهندسو الشبكات إلى الاحتفاظ بوحدات SKU منفصلة لجهاز الإرسال والاستقبال لكل نوع من أنواع القماش، مما يزيد من تعقيد المخزون وخطر نشر الوحدة الخاطئة في منفذ محول معين.

تمت معالجة هذا التحدي مؤخرًا من قبل شركة خدمات مالية عالمية تنشر مجموعة أبحاث جديدة للذكاء الاصطناعي عبر ثلاث قاعات متجاورة لمراكز البيانات. تتطلب المجموعة اتصال 25G لكل من حركة تخزين Ethernet و25G InfiniBand لاتصال GPU إلى GPU، مع مسافات ارتباط تتراوح من 5 أمتار (داخل الحامل) إلى 90 مترًا (الممرات المتقاطعة والصفوف الداخلية). احتاج الفريق الهندسي إلى جهاز إرسال واستقبال واحد 25G SFP28 يمكنه تقديم أداء موثوق به عبر كل من البروتوكولات ونطاقات المسافة، مما يلغي الحاجة إلى دورات تأهيل منفصلة ويقلل مخزون قطع الغيار. النفيديا ميلانوكس MMAIB00-B150Dظهرت كحل مثالي، حيث تقدم جهاز إرسال واستقبال بصري 25 جيجا مع دعم بروتوكول Ethernet/InfiniBand مزدوج وإمكانية الوصول إلى 100 متر على ألياف OM4.

الحل والنشر: استراتيجية بصرية موحدة 25 جيجا عبر شبكة إيثرنت وInfiniBand

ولمواجهة تحديات مرونة النطاق الترددي والمسافة ومرونة البروتوكول، قامت الشركة بتوحيد معاييرها علىنفيديا ميلانوكس MMAIB00-B150Dباعتباره جهاز الإرسال والاستقبال البصري الوحيد 25G لجميع وصلات الألياف متعددة الأوضاع عبر مجموعة أبحاث الذكاء الاصطناعي. هذاMMAIB00-B150D جهاز الإرسال والاستقبال البصرييعمل عبر ألياف مزدوجة قياسية متعددة الأوضاع باستخدام تقنية VCSEL 850 نانومتر، ويدعم كلاً من بروتوكولات 25GBASE-SR Ethernet و25G InfiniBand HDR دون إعادة تكوين البرامج الثابتة. يوفر مدى وصول الوحدة إلى 100 متر على ألياف OM4 ووصولها إلى 70 مترًا على ألياف OM3 تغطية واسعة لجميع الوصلات داخل القاعة، في حين أتاحت إمكانية البروتوكول المزدوج مخزونًا موحدًا من أجهزة الإرسال والاستقبال عبر نسيج تخزين Ethernet الخاص بالشركة ونسيج حوسبة InfiniBand.

تم تنفيذ النشر في أربع مناطق متميزة، ولكل منها متطلبات محددة للكابلات والاتصال:

• المنطقة أ (الحامل الداخلي، 2-5 أمتار):أسلاك التصحيح LC المزدوجة المباشرة من منافذ التبديل SFP28 إلى بطاقات NIC للخادم. تجاوز هامش الارتباط 6 ديسيبل، مما يضمن التشغيل القوي حتى مع التدهور المعتدل للموصل.
• المنطقة ب (الأرفف المجاورة، 8-25 مترًا):كابلات OM4 منظمة عبر صواني الألياف العلوية مع لوحات التوصيل المتوسطة. إجمالي عدد الموصلات: زوجان متزاوجان لكل رابط. هامش الارتباط: 4.5-5.0 ديسيبل، ضمن الميزانية الضوئية للوحدة كما هو موثق فيورقة بيانات MMAIB00-B150D.
• المنطقة ج (الممرات المتقاطعة/الصفوف الداخلية، 30-70 مترًا):تم توجيه صناديق OM4 المنتهية مسبقًا تحت الأرضيات المرتفعة. وللحفاظ على الحد الأدنى للهامش البالغ 3.0 ديسيبل، أجرى الفريق تنظيفًا نهائيًا لجميع الموصلات قبل التثبيت والتحقق من فقدان الإدخال باستخدام مقياس الطاقة الضوئية أثناء التشغيل.
• المنطقة د (الوصلات بين القاعات، 80-90 مترًا):يستخدم للاتصالات بين قاعات مركز البيانات الثلاث المتجاورة. كان هامش الارتباط عند 90 مترًا على OM4 حوالي 3.0 ديسيبل، مما يتطلب تنظيفًا دقيقًا للموصل، والامتثال لنصف قطر الانحناء، والتحقق من هامش الطاقة أثناء التشغيل.

لأننفيديا ميلانوكس MMAIB00-B150Dيكونمتوافق مع MMAIB00-B150Dمع كل من محولات NVIDIA Spectrum Ethernet ومحولات NVIDIA Quantum InfiniBand، بالإضافة إلى محولات سلسلة ConnectX ووحدات BlueField DPUs، تمكن الفريق من نشر نفس وحدة SKU لجهاز الإرسال والاستقبال عبر النسيج بأكمله دون أي تكوين أو مؤهل خاص بالبروتوكول. هذاMMAIB00-B150D شبكة مركز البيانات الضوئية Mellanoxأدى هذا الحل إلى القضاء على الحاجة إلى مخزونات منفصلة من أجهزة الإرسال والاستقبال لشبكة Ethernet وInfiniBand، مما يقلل بشكل كبير من تعقيد عملية الشراء ومخاطر سوء التزويد.

النتائج والفوائد: مكاسب قابلة للقياس في التكلفة والبساطة ومرونة البروتوكول

كشف تحليل ما بعد النشر عبر الوصلات الضوئية البالغ عددها 1800 رابطًا عن العديد من المزايا القابلة للقياس الكمي. أولاً، من خلال التوحيد القياسيMMAIB00-B150D حل جهاز الإرسال والاستقبال البصري، ألغت المؤسسة الحاجة إلى وحدات SKU منفصلة لأجهزة الإرسال والاستقبال لشبكة Ethernet وInfiniBand، مما أدى إلى تقليل مخزون أجهزة الإرسال والاستقبال بنسبة 50% وتبسيط عمليات الطلب. السعر MMAIB00-B150D، عند تقييمه مقابل التكلفة المجمعة لوحدات Ethernet فقط وInfiniBand المنفصلة فقط، فقد حقق توفيرًا في التكلفة بنسبة 30% لكل رابط لأن إمكانية البروتوكول المزدوج قضت على الحاجة إلى مخزونين منفصلين مع التكاليف العامة المرتبطة.

ثانيًا، كان معدل الفشل التشغيلي خلال الأشهر التسعة الأولى منخفضًا بشكل استثنائي: لم تكن هناك حاجة سوى لأربع عمليات استبدال لأجهزة الإرسال والاستقبال من بين 1800 وحدة - بمعدل فشل قدره 0.22% - وهو أقل بكثير من متوسط ​​الصناعة الذي يتراوح بين 0.5% إلى 0.8% لأجهزة الإرسال والاستقبال 25G SFP28 في بيئات البروتوكولات المختلطة. تُعزى هذه الموثوقية إلى المحاذاة البصرية المُحسّنة في المصنع ومراقبة الجودة الصارمة لـ MMAIB00-B150D، بالإضافة إلى التزام الفريق بإجراءات التنظيف المحددة فيمواصفات MMAIB00-B150D.

ثالثا، كفاءة استخدام الطاقةنفيديا ميلانوكس MMAIB00-B150D- استهلاك أقل من 1.5 واط لكل وحدة - ساهم في توفير التبريد بشكل قابل للقياس. عبر الأسطول المنتشر بأكمله، استهلكت أجهزة الإرسال والاستقبال البالغ عددها 1800 ما يقرب من 2.6 كيلووات تقريبًا، مقارنة بما يقدر بـ 3.6 كيلووات في حالة الحفاظ على وحدات إيثرنت وInfiniBand منفصلة (لكل منها ملفات تعريف طاقة مختلفة قليلاً). أدى هذا التخفيض في الطاقة بنسبة 28% إلى تحسين مقياس فعالية استخدام الطاقة (PUE) في المنشأة بشكل مباشر بما يقدر بـ 0.02 نقطة.

من منظور تشغيلي، قدمت قدرة البروتوكول المزدوج فوائد كبيرة أثناء أحداث الصيانة. عندما يتطلب الأمر استبدال أحد المحولات في نسيج Ethernet، يمكن للفريق ببساطة نقل أجهزة الإرسال والاستقبال MMAIB00-B150D الموجودة من المحول القديم إلى المحول الجديد دون القلق بشأن توافق البروتوكول. وبالمثل، عندما تم توسيع نسيج InfiniBand، تم استخدام نفس SKU لجهاز الإرسال والاستقبال، مما يلغي الحاجة إلى التنبؤ بطلب جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بالبروتوكول بشكل منفصل. قدمت واجهة المراقبة التشخيصية الرقمية (DDM) الخاصة بالوحدة رؤية في الوقت الفعلي للصحة البصرية عبر كلا النسيجين، مما مكن فريق العمليات من تحديد ومعالجة تدهور الارتباط قبل أن يؤثر على أعباء عمل الإنتاج.

الملخص والتوقعات: مخطط للبنية البصرية 25G متعددة الاستخدامات

تجربة النشر معنفيديا ميلانوكس MMAIB00-B150Dعبر مناطق مسافات متعددة وكل من أقمشة Ethernet وInfiniBand توضح بوضوح أن جهاز إرسال واستقبال 25G SFP28 واحد يتميز بشكل جيد يمكنه التعامل بشكل فعال مع متطلبات مقايضة عرض النطاق الترددي والمسافة ومرونة البروتوكول لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي الحديثة. من خلال الاستفادة من مسافة 100 مترMMAIB00-B150Dعبر ألياف OM4 وقدرتها على البروتوكول المزدوج، يمكن للمهندسين المعماريين تجنب تكلفة وتعقيد وحدات SKU الضوئية المتعددة مع الحفاظ على سلامة الإشارة والبساطة التشغيلية عبر الوصلات داخل الحامل، وبين الرفوف، والممرات المتقاطعة، وبين القاعات.

وبالنظر إلى المستقبل، مع استمرار 25G Ethernet و25G InfiniBand في العمل كأساس لطبقة الوصول لتدريب الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء (HPC) وبيئات تخزين المؤسسات، فإن الطلب على أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية متعددة الاستخدامات ومزدوجة البروتوكول سوف ينمو باستمرار. يتم وضع MMAIB00-B150D بشكل جيد لهذا المسار، لأن توافقه الواسع مع منصات NVIDIA Mellanox وعامل الشكل القياسي SFP28 يضمن التكامل السلس مع كل من البنية التحتية الحالية والترقيات المستقبلية. بالنسبة للمؤسسات التي تخطط لعمليات ترحيل مماثلة من 10 جيجا إلى 25 جيجا أو نشر أنسجة الذكاء الاصطناعي للبروتوكول المختلط، فإن النهج المتدرج الذي تم التحقق من صحته في هذا النشر يوفر خريطة طريق عملية: توحيد المعايير على MMAIB00-B150D لجميع روابط الألياف متعددة الأوضاع 25 جيجا حتى 100 متر، وحجز حلول بعيدة المدى للروابط التي يتجاوز طولها 100 متر، والحفاظ على إطار مراقبة موحد يستفيد من بيانات DDM لإدارة السلامة البصرية بشكل استباقي عبر كل من Ethernet و أقمشة إنفينيباند.

للحصول على قوالب ميزانية الارتباط التفصيلية، وقوائم التحقق من التثبيت، وبروتوكولات التنظيف، راجعورقة بيانات MMAIB00-B150Dوملاحظات التطبيق البصري NVIDIA Mellanox.