Cáp đột phá cho phép bạn chia một cổng chuyển đổi nhiều làn-tốc độ cao thành nhiều kết nối-tốc độ thấp hơn. Nếu bạn quản lý các bộ chuyển mạch trung tâm dữ liệu, cơ sở hạ tầng trên{4}}giá- hoặc NIC máy chủ thì cáp đột phá là một trong những cách thiết thực nhất để tăng mật độ cổng mà không cần thêm phần cứng. Ví dụ: một cổng 100G QSFP28 có thể phục vụ bốn liên kết máy chủ 25G thông qua một tập hợp đột phá - miễn là nền tảng hỗ trợ chế độ đột phá.
Nhưng cáp đột phá không chỉ là "cáp bị đứt". Việc liên kết có thực sự xuất hiện hay không phụ thuộc vào sự hỗ trợ của cổng được phân kênh, lập bản đồ làn đường, phần mềm nền tảng và khả năng tương thích quang học. Chỉ riêng hình dạng đầu nối không đảm bảo việc đột phá sẽ hoạt động. Hướng dẫn này bao gồm các loại cáp đột phá hiện có, cách quyết định giữa chúng và nơi người mua thường gặp rắc rối nhất.
Cáp đột phá là gì?
Cáp đột phá kết nối một-cổng nhiều làn - thường là QSFP+, QSFP28, QSFP56 hoặcQSFP-DD- đến nhiều cổng-tốc độ thấp hơn, thường ở hệ số dạng SFP+ hoặc SFP28. Bản thân cáp mang các làn điện hoặc quang riêng biệt từ phía-tốc độ cao đến từng điểm cuối có tốc độ-thấp hơn.
Đằng sau cáp, chế độ đột phá là logic cấu hình trên bộ chuyển mạch hoặc NIC chia một giao diện-tốc độ cao thành các giao diện-phụ độc lập. TheoHướng dẫn cấu hình APIC Lớp 2 của Cisco, tính năng đột phá cho phép chia cổng 40G thành bốn cổng 10G độc lập, cổng 100G thành bốn cổng 25G hoặc cổng 400G thành bốn cổng 100G. Mỗi cổng phụ-hoạt động như một giao diện logic riêng với khả năng chuyển tiếp lưu lượng truy cập độc lập.
Các loại cáp đột phá
Cáp đột phá DAC (Gắn trực tiếp bằng đồng)
Cáp ngắt DAC là cụm trục đôi bằng đồng thụ động hoặc chủ động với các đầu nối được tích hợp ở cả hai đầu. DAC là tùy chọn chia nhỏ có chi phí-thấp nhất và hoạt động tốt đối với các liên kết rất ngắn - thường bên trong một giá đỡ hoặc giữa các giá đỡ liền kề. DAC đột phá đồng thụ động thường có chiều dài từ 0,5 m đến khoảng 5 m. Ngoài ra, sự suy giảm tín hiệu trở thành mối lo ngại và các phiên bản đồng hoạt động mở rộng phạm vi tiếp cận tới khoảng 7–10 m tùy thuộc vào tốc độ dữ liệu.
Chọn DAC khi cổng nguồn và cổng đích của bạn nằm trong cùng một giá hoặc giá tiếp theo, chi phí là mối quan tâm hàng đầu và bạn không cần phải lo lắng về số lượng lớn cáp hoặc hạn chế luồng khí. Ví dụ: việc kết nối bộ chuyển mạch trên cùng-của-giá 100G QSFP28 với bốn NIC máy chủ 25G SFP28 trong cùng một tủ là một kịch bản đột phá DAC trong sách giáo khoa.
Cáp đột phá AOC (Cáp quang chủ động)
Cáp đột phá AOC là một cụm quang học có bộ thu phát được tích hợp vào mỗi đầu. AOC mỏng hơn và nhẹ hơn DAC đồng, giúp lưu thông không khí trong môi trường giá đỡ dày đặc. TheoTrang sản phẩm LinkX AOC của NVIDIA, AOC hỗ trợ cấu hình bộ chia giống như cáp DAC nhưng có phạm vi tiếp cận dài hơn (lên tới 30–100 m), tính linh hoạt cao hơn và đặc tính luồng khí tốt hơn.
Chọn AOC khi các liên kết của bạn chạy giữa các giá trên một hàng hoặc giữa các hàng, khi trọng lượng cáp và bán kính uốn cong quan trọng trong các khay cáp dày đặc hoặc khi nhóm của bạn muốn có một cụm lắp ráp tích hợp mà không cần tách rờiđầu nối cáp quangđể làm sạch và kiểm tra.
Đột phá với bộ thu phát và bộ khai thác sợi quang
Cách tiếp cận thứ ba sử dụng các bộ thu phát có khả năng đột phá-(chẳng hạn như mô-đun SR4, PSM4 hoặc DR4) được ghép nối vớiBộ khai thác sợi đột phá MPO/MTP. Các dây nịt này phát ra từ một đầu nối MPO-12 hoặc MPO-16 duy nhất tới nhiều đầu nối song côngLChoặcSCđầu nối. cácSách trắng đột phá của Cisconêu chi tiết cách các bộ thu phát như QSFP{1}}40G-SR4 và QSFP-100G-SR4-S sử dụng đầu nối MPO-12 để đột phá ở cả chế độ đa chế độ vàsợi đơn chế độứng dụng.
Tùy chọn này mang lại sự linh hoạt nhất - bạn có thể kết hợp các bộ thu phát và độ dài sợi một cách độc lập - nhưng nó cũng bổ sung thêm nhiều thành phần hơn. Mỗi giao diện kết nối đều giới thiệu tiềm năngmất chènvà mỗi bộ thu phát-để- ghép nối cần phải có quy trình kiểm tra khả năng tương thích riêng.
DAC vs AOC vs Bộ thu phát + Khai thác vs QSA: So sánh nhanh
| Lựa chọn | Tốt nhất cho | Phạm vi tiếp cận điển hình | Trao đổi chính- |
|---|---|---|---|
| Đột phá DAC | Liên kết nội bộ-giá hoặc-giá liền kề | 0,5–5 m (thụ động), lên tới 10 m (chủ động) | Chi phí thấp nhất nhưng cáp cồng kềnh và phạm vi tiếp cận hạn chế |
| Đột phá AOC | Liên kết giữa các giá đỡ, môi trường cáp dày đặc | 3–100 m | Nhẹ hơn và tầm xa hơn nhưng giá thành cao hơn DAC |
| Bộ thu phát + dây cáp quang | Các tình huống nâng cấp hoặc cáp có cấu trúc,-nhà cung cấp hoặc nâng cấp hỗn hợp | Phụ thuộc vào quang học (MMF lên tới 100 m, SMF lên tới 10 km+) | Linh hoạt nhất, nhưng cần nhiều thành phần hơn và cần làm sạch hơn |
| Bộ chuyển đổi QSA | Sử dụng một liên kết SFP/SFP+ từ cổng QSFP | Giống như mô-đun SFP được sử dụng | Chuyển đổi một-cổng đơn giản, không phải chuyển đổi một-sang{2}}nhiều đột phá |
Làm thế nào để chọn cáp đột phá phù hợp?
Bước 1: Xác nhận rằng cổng của bạn hỗ trợ đột phá
Đây là nơi xảy ra hầu hết các sai lầm khi mua hàng. Không phải mọi cổng QSFP hoặc QSFP{1}}DD đều có thể hoạt động ở chế độ đột phá. Hỗ trợ tùy thuộc vào ASIC switch, model card dòng và bản phát hành phần mềm. Ví dụ: trên nền tảng Cisco Nexus, bạn có thể xác minh khả năng đột phá trên mỗi cổng bằng lệnhhiển thị khả năng giao diện ethernet [khe/cổng]và tìm kiếm "Có khả năng đột phá: có" trong đầu ra. Nếu cổng không hỗ trợ đột phá, liên kết sẽ không xuất hiện bất kể bạn kết nối cáp nào.
Trước khi mua, hãy kiểm tra tài liệu nền tảng của nhà cung cấp. Cisco cung cấpQuang học-với-Ma trận tương thích thiết bịđể xác minh khả năng hỗ trợ thu phát và đột phá trên các dòng sản phẩm của mình. NVIDIA xuất bản hướng dẫn tương thích cáp trongHướng dẫn quản lý cáp và câu hỏi thường gặp.
Bước 2: Xác minh số làn đường và bản đồ tốc độ
Xác nhận ánh xạ đột phá chính xác mà bạn cần - chứ không chỉ tốc độ cổng tiêu đề. Các ánh xạ phổ biến bao gồm 40G đến 4×10G (QSFP+ đến 4×SFP+), 100G đến 4×25G (QSFP28 đến 4×SFP28), 200G đến 4×50G và 400G đến 4×100G (QSFP-DD đến 4×QSFP28). Một số mô-đun 400G mới hơn cũng hỗ trợ phân chia 8×50G hoặc 2×200G tùy thuộc vào thiết kế bộ thu phát.
Ở các thế hệ tốc độ cao hơn, mã hóa cũng có vấn đề. Liên kết 100G sử dụng tín hiệu 4×25G NRZ hoạt động khác với liên kết 200G sử dụng các làn 4×50G PAM4. Đảm bảo ánh xạ đột phá khớp với cả hai đầu của liên kết - cấu hình cổng chuyển đổi và tốc độ giao diện của thiết bị từ xa.
Bước 3: So khớp loại phương tiện, trình kết nối và phạm vi tiếp cận
Khi bạn biết bản đồ tốc độ, hãy quyết định xem bạn cần đồng hay quang. Đối với các liên kết dưới 3–5 m bên trong giá đỡ, DAC thường là câu trả lời đơn giản và rẻ nhất. Đối với các liên kết từ 3 m đến 100 m, AOC hoặcsợi đa modevới bộ thu phát SR sẽ bao phủ khoảng cách. Đối với bất kỳ khoảng cách nào vượt quá 100 m, bạn sẽ cần-chức năng quang học đơn và bộ dây cáp được thiết kế phù hợpĐầu nối MPO/MTPđộ phân cực và số lượng sợi.
Bước 4: Yếu tố quản lý luồng không khí, nguồn điện và cáp
Trong các máy chủ - 40+ triển khai mật độ cao trên mỗi giá đỡ, nhiều cáp ngắt trên mỗi bộ chuyển mạch - số lượng lớn cáp trở thành mối lo ngại về mặt vận hành. Các bó DAC đồng cứng hơn và chiếm nhiều không gian hơn trong khay cáp. AOC và bộ dây cáp mỏng hơn và nhẹ hơn đáng kể, giúp duy trì luồng không khí từ trước ra sau trong tủ kín. Nếu cơ sở của bạn nóng hoặc giá đỡ của bạn gần hết công suất, trọng lượng và đường kính cáp sẽ là yếu tố quyết định của bạn bên cạnh chi phí và phạm vi tiếp cận.
Bước 5: Xác thực tính tương thích trước khi đặt hàng
Ngay cả sau khi xác nhận hỗ trợ cổng và ánh xạ tốc độ, hãy chạy kiểm tra khả năng tương thích lần cuối. Xác minh rằng số bộ phận cáp hoặc mẫu bộ thu phát cụ thể được liệt kê là được hỗ trợ trên nền tảng và phiên bản phần mềm của bạn. Ví dụ: trong các môi trường-nhà cung cấp hỗn hợp -, bộ chuyển mạch Cisco kết nối thông qua đột phá với máy chủ có NVIDIA ConnectX NIC - xác nhận khả năng tương tác từ cả hai bên. CiscoQuang học-với-Ma trận khả năng tương tác quang họccó thể giúp xác minh khả năng tương thích của bộ thu phát-với-bộ thu phát trong những trường hợp này.
Cấu hình đột phá phổ biến
40G QSFP+ đến 4×10G SFP+:Cấu hình đột phá ban đầu và được triển khai rộng rãi nhất. Thường được sử dụng để kết nối cổng chuyển mạch đường lên 40G với bốn NIC máy chủ 10G hoặc các bộ chuyển mạch truy cập trong cùng một giá. Cả hai phiên bản DAC và AOC đều được cung cấp rộng rãi và hầu hết các thiết bị chuyển mạch-thế hệ hiện tại đều hỗ trợ ánh xạ này.
100G QSFP28 đến 4×25G SFP28:Sự đột phá phổ biến nhất trong các bản dựng trung tâm dữ liệu mới hơn. Một quạt cổng trục hoặc cổng lá 100G có thể tạo ra bốn quạt 25Gmáy chủ-đối diện với SFP28kết nối, cung cấp mật độ cổng gấp 4 lần từ một giao diện tốc độ cao. Đây là-cấu hình cần thiết cho các dự án làm mới máy chủ 25G.
400G QSFP-DD đến 4×100G QSFP28:Nổi lên trong cấu trúc cột sống-đến-lá, nơi đường lên 400G cần phân phối băng thông tới các thiết bị chuyển mạch lá 100G. Được hỗ trợ trên các nền tảng như dòng Cisco Nexus 9300-GX2 với các mẫu bộ thu phát cụ thể như QDD-4X100G-FR-S.
Nếu bạn đang làm việc với hệ thống cáp có cấu trúc dựa trên MPO/MTP{0}}thay vì các cụm kết nối-đính kèm trực tiếp, thìHướng dẫn sử dụng cáp đột phá MPObao gồm việc lựa chọn khai thác sợi chi tiết hơn vàSo sánh các loại cáp MPOgiải thích khi nào nên sử dụng cáp đường trục so với dây cáp đột phá.
Cáp đột phá và bộ chuyển đổi QSA
QSA (Bộ chuyển đổi QSFP-sang-SFP) không phải là cáp ngắt. Nó là một bộ chuyển đổi cơ học chuyển đổi một cổng QSFP thành một cổng SFP hoặc SFP+.Tài liệu của Cisco về CVR-QSFP-SFP10Gmô tả nó như một bộ chuyển đổi cung cấp kết nối Ethernet 10G hoặc 1G từ một cổng duy nhất-QSFP. Điểm khác biệt chính: QSA cung cấp cho bạn một liên kết tốc độ-thấp hơn từ cổng QSFP, trong khi cáp đột phá cung cấp cho bạn nhiều liên kết tốc độ-thấp hơn.
Sử dụng QSA khi bạn chỉ cần một kết nối tốc độ-thấp hơn từ cổng QSFP - chẳng hạn như kết nối một liên kết quản lý 10G. Sử dụng cáp đột phá khi bạn muốn tối đa hóa công suất làn đường của cổng bằng cách phục vụ đồng thời bốn (hoặc nhiều) điểm cuối.
Cáp đột phá so với cáp quang và cáp vá riêng biệt
Cáp đột phá (DAC hoặc AOC) là một cụm lắp ráp tích hợp - đơn giản hơn để triển khai và quản lý ít thành phần hơn. Quang học riêng biệt vớicáp trung kếvà bộ khai thác đột phá mang lại sự linh hoạt hơn, đặc biệt là trong môi trường cáp có cấu trúc nơi bạn muốn tái sử dụng nhà máy cáp quang hiện có hoặc trao đổi bộ thu phát một cách độc lập. Sự đánh đổi-là các thành phần bổ sung: mỗi thành phầnbộ chuyển đổi cáp quangvà đầu nối thêm điểm mất chèn và bước làm sạch trong quá trình bảo trì.
Đối với việc triển khai tại khu vực xanh với khoảng cách liên kết ngắn, có thể dự đoán được, cáp ngắt tích hợp (DAC hoặc AOC) thường được lắp đặt nhanh hơn. Để nâng cấp brownfield hoặc môi trường có sẵnCơ sở hạ tầng cáp MPO/MTP, phương pháp khai thác-cộng với-bộ thu phát thường có ý nghĩa hơn.
Lợi ích và hạn chế
Cáp đột phá mang lại những lợi thế thực sự: khả năng sử dụng cao hơn các cổng tốc độ cao đắt tiền-, mật độ kết nối trên mỗi đơn vị giá tăng lên và đường dẫn di chuyển gia tăng mượt mà hơn. Thay vì thay thế toàn bộ bộ chuyển mạch để có thêm cổng 25G, bạn có thể chia nhỏ các cổng 100G hiện có để phục vụ bốn điểm cuối 25G cho mỗi cổng.
Những hạn chế cũng đáng được hiểu. Cụm đột phá liên kết nhiều liên kết vào một cáp vật lý - nếu cáp đó bị lỗi hoặc cần thay thế, tất cả bốn (hoặc nhiều) liên kết phụ-sẽ ngừng hoạt động cùng nhau. Việc chia nhỏ cũng kém linh hoạt hơn so với các cổng một làn đường riêng lẻ khi bạn cần định tuyến từng kết nối khác nhau hoặc kết hợp tốc độ trên cơ sở từng làn đường. Và không phải mọi cổng đều hỗ trợ mọi ánh xạ đột phá, vì vậy các tùy chọn cấu hình của bạn bị giới hạn bởi khả năng ASIC và chương trình cơ sở của nền tảng.
Danh sách kiểm tra trước{0}}mua hàng
Trước khi đặt hàng cáp đột phá, hãy xác nhận từng điều sau:
- Hỗ trợ đột phá cổng:Cổng cụ thể trên bộ chuyển mạch hoặc đột phá đã được NIC xác nhận của bạn-có khả năng lập bản đồ tốc độ mục tiêu của bạn không? Kiểm tra tài liệu nền tảng hoặc công cụ tương thích của nhà cung cấp.
- Bản đồ tốc độ:Mẫu đột phá (ví dụ: 4×25G, 4×10G, 4×100G) có khớp với cả cổng nguồn và giao diện từ xa không?
- Loại phương tiện và phạm vi tiếp cận:Khoảng cách liên kết có nằm trong phạm vi DAC (dưới 5 m), phạm vi AOC (3–100 m) hay yêu cầu cáp quang với các bộ thu phát riêng biệt?
- Phiên bản phần mềm:Switch hoặc NIC có đang chạy bản phát hành chương trình cơ sở hỗ trợ cấu hình đột phá mà bạn cần không?
- Khả năng tương thích quang học:Nếu sử dụng bộ thu phát cộng với sợi quang, cả kiểu máy thu phát vàdây váhoặc khai thác được xác nhận cho nền tảng của bạn?
- Quản lý cáp:Loại cáp (đồng và cáp quang) có phù hợp với các hạn chế về luồng không khí và định tuyến cáp của giá đỡ không?
Câu hỏi thường gặp
Mọi cổng QSFP có thể sử dụng cáp đột phá không?
Không. Đột phá yêu cầu hỗ trợ cổng được phân kênh trong phần sụn ASIC hoặc NIC của switch. Nhiều nền tảng hạn chế đột phá ở số cổng hoặc mẫu thẻ dòng cụ thể. Luôn xác minh khả năng đột phá của mỗi cổng trong tài liệu của nhà cung cấp trước khi mua.
Cáp đột phá có làm tăng tổng băng thông không?
Không. Cáp đột phá sẽ phân phối lại băng thông hiện có của một cổng-tốc độ cao trên nhiều liên kết-tốc độ thấp hơn. Cổng 100G được chia thành 4×25G vẫn cung cấp thông lượng tổng hợp 100G - nó không tạo ra công suất bổ sung ngoài những gì cổng ban đầu cung cấp.
Sự khác biệt giữa đột phá 40G-đến-4×10G và đột phá 100G-to-4×25G là gì?
Cả hai đều tuân theo cùng một nguyên tắc là chia một cổng nhiều làn-thành bốn liên kết độc lập nhưng chúng hoạt động ở các thế hệ tốc độ khác nhau. Đột phá 40G-đến{11}}4×10G sử dụng hệ số dạng QSFP+ và SFP+ với tín hiệu 10G NRZ trên mỗi làn. Đột phá 100G đến 4×25G sử dụng QSFP28 và SFP28 với tín hiệu 25G NRZ trên mỗi làn. Các loại cáp giống nhau về mặt vật lý nhưng khác nhau về mặt điện và không thể thay thế cho nhau.
Khi nào tôi nên sử dụng bộ chuyển đổi QSA thay vì cáp đột phá?
Sử dụng QSA khi bạn chỉ cần một kết nối tốc độ-thấp hơn từ cổng QSFP. QSA chuyển đổi cổng để chấp nhận một mô-đun SFP/SFP+ hoặc SFP28. Nếu bạn cần phục vụ nhiều điểm cuối từ một cổng thì cáp ngắt mạch là công cụ phù hợp.
Làm cách nào để kiểm tra xem công tắc và cáp ngắt của tôi có tương thích hay không?
Bắt đầu với ma trận tương thích của nhà cung cấp thiết bị chuyển mạch của bạn. Đối với nền tảng của Cisco, hãy sử dụngQuang học-với-Ma trận tương thích thiết bịvà nhập kiểu công tắc của bạn cũng như số bộ phận của cáp ngắt hoặc bộ thu phát. Đối với bộ chuyển mạch NVIDIA/Mellanox, hãy tham khảo ghi chú phát hành chương trình cơ sở và bảng tương thích cáp trong tài liệu của NVIDIA. Khi có nghi ngờ, hãy thử nghiệm với một cổng duy nhất trước khi triển khai trên quy mô lớn.
Sự khác biệt giữa cáp đột phá DAC và cáp đột phá AOC là gì?
Đột phá DAC sử dụng dây dẫn song trục bằng đồng và phù hợp nhất cho khoảng cách rất ngắn (thường dưới 5 m). Đột phá AOC sử dụng các thành phần quang học tích hợp và hỗ trợ khoảng cách xa hơn (lên tới 100 m), với hệ thống cáp mỏng hơn, nhẹ hơn giúp cải thiện luồng không khí. DAC có giá thấp hơn; AOC vươn xa hơn và xử lý tốt hơn trong môi trường dày đặc.
Bài học cuối cùng
Cáp đột phá là một trong những cách hiệu quả nhất để tối đa hóa mật độ cổng và đơn giản hóa việc đi cáp trong mạng trung tâm dữ liệu - nhưng chỉ khi phần cứng và cấu hình cơ bản hỗ trợ chúng. Bắt đầu bằng cách xác nhận khả năng đột phá trên model và cổng chuyển đổi cụ thể của bạn. Sau đó, điều chỉnh ánh xạ tốc độ phù hợp với nhu cầu triển khai của bạn, chọn giữa cáp đồng và cáp quang dựa trên điều kiện phạm vi tiếp cận và giá đỡ, đồng thời xác thực khả năng tương thích hoàn toàn trước khi đặt hàng.
Nếu bạn đang lập kế hoạch triển khai sợi dựa trên MPO/MTP{0}}bao gồm các khai thác đột phá, hãy khám pháSản phẩm cáp đột phá MPO/MTPhoặcliên hệ với nhóm của chúng tôiđể được hướng dẫn cấu hình phù hợp với thiết kế mạng của bạn.
