Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E AOC Aktivoptikkabel in der Praxis

Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E AOC Active Optical Cable in Practice | Short-Reach High-Speed Inter-Rack Interconnect and Cabling Simplification

Hintergrund und Herausforderungen

In einem typischen Phasen-Upgrade-Szenario schloss das Netzwerkteam eines KI-Trainingsclusters zuerst die Bereitstellung von 200G QSFP56-Ports auf der Leaf-Switch-Seite ab, während die Compute- und Speicherknoten in den Racks überwiegend auf 100G QSFP56-Ports blieben. Diese Generationslücke schuf ein unmittelbares Verkabelungsproblem: Wenn ein einzelner 200G-Switch-Port nur mit einem 100G-Knoten verbunden war, würde die Hälfte seiner Bandbreite auf unbestimmte Zeit ungenutzt bleiben.

Das Warten auf eine vollständige Servererneuerung war nicht akzeptabel, da der Cluster kurzfristig zusätzliche Kapazität benötigte. Die Alternative, diskrete Breakout-Optiken plus separate Glasfaser-Patchkabel hinzuzufügen, brachte eigene Komplikationen mit sich: mehr Teile zum Lagern und Verbinden, zusätzliche Schritte zur Reinigung der Steckverbinder, zerbrechliche Breakout-Beine, die während der Wartung leicht gestört wurden, und zusätzliches Kabelvolumen in Racks, in denen der Luftstrom bereits knapp war. Die Entfernungen zwischen den Racks in den betroffenen Reihen reichten von etwa 3 bis 10 Metern, eine Spanne, in der passive Kupfer-Breakout-Baugruppen sperrig und schwierig zu verlegen wurden.

Das Team benötigte daher eine werkseitig terminierte Breakout-Verbindung, die einen 200-Gbit/s-Port in zwei 100-Gbit/s-Verbindungen aufteilen, die gesamte Entfernung zwischen den Racks abdecken und die Komplexität der Verkabelung reduzieren und nicht erhöhen konnte.

Lösung und Bereitstellungsansatz

Das Team standardisierte auf das Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E, ein AOC-Aktiv-Glasfaserkabel, das auf der Switch-Seite einen einzelnen 200G QSFP56-Steckverbinder und auf der Node-Seite zwei 100G QSFP56-Steckverbinder aufweist. Mit einer Reichweite von 10 Metern deckte das MFS1S50-H010E 200G QSFP56 Breakout AOC-Kabel jede Verbindung zwischen den Racks in den Zielreihen ab, ohne dass Zwischen-Patchfelder erforderlich waren.

Die Bereitstellung folgte einem festen Muster pro Rack. Ein Strang der Baugruppe wurde mit dem 200G-Port des Leaf-Switches verbunden, und die beiden Breakout-Stränge wurden mit einem Paar 100G-Knoten verbunden, wobei die Port-Zuordnung im Voraus dokumentiert wurde, so dass jede physische Verbindung allein anhand der Beschriftung nachverfolgt werden konnte. Da die Baugruppe vorab terminiert und werkseitig getestet geliefert wird, mussten die Techniker keine Module einsetzen oder Glasfaserenden am Rack reinigen.

• Standardisierte 10-Meter-Länge für alle betroffenen Abstände zwischen den Racks
• Eine 200-Gbit/s-zu-2x100-Gbit/s-QSFP56-zu-2xQSFP56-Baugruppe pro Switch-Port, die zwei 100G-Knoten bedient
• Vorab terminierte, werkseitig getestete Konstruktion für Plug-and-Play-Installation
• Batch-Rollout nach Reihe, mit Link-Verifizierung nach jedem Rack

Vor dem Rollout überprüften die Ingenieure die Spezifikationen des MFS1S50-H010E und das Datenblatt des MFS1S50-H010E, um das optische Budget, den Biegeradius und die Umwelttoleranzen zu bestätigen, und validierten die mit dem MFS1S50-H010E kompatiblen Switch- und Adaptermodelle anhand der bestehenden Stückliste.

Ergebnisse und Vorteile

Der bedeutendste Gewinn war die Port-Auslastung. Jeder 200G-Leaf-Port bediente nun zwei 100G-Knoten, wodurch sich die Anzahl der angeschlossenen Endpunkte pro Switch-Port effektiv verdoppelte und der Cluster Kapazität hinzufügen konnte, ohne auf den Austausch von Servern warten zu müssen. Die MFS1S50-H010E 200G QSFP56 Breakout AOC-Kabel-Lösung reduzierte auch die Anzahl der Komponenten pro Verbindung im Vergleich zu diskreten Optiken plus Patchkabeln, was sowohl die Vorbereitung als auch die Ersatzteilplanung vereinfachte.

Die Vereinfachung der Verkabelung war auch in den Racks sichtbar. Eine einzige Baugruppe ersetzte eine Modul- und-Faser-Kombination, wodurch die Anzahl der Steckverbindungen und die Zeit für die Installation und Beschriftung jeder Verbindung reduziert wurden. Die dünnere, flexiblere optische Konstruktion verbesserte die Verlegung und den Luftstrom, und die Techniker berichteten, dass die Breakout-Beine während der angrenzenden Wartungsarbeiten einfacher zu handhaben waren als Kupferalternativen.

Betrieblich kamen die Verbindungen beim Hochfahren vorhersehbar zustande, und die reduzierte Anzahl physischer Steckverbindungen verringerte die Häufigkeit von Link-Problemen, die auf die Handhabung der Steckverbinder zurückzuführen waren. Auch das Ersatzteilmanagement verbesserte sich: Eine einzige SKU deckte das gesamte Spektrum der betroffenen Verbindungen ab. Für die Planung stellte das Team fest, dass der Preis des MFS1S50-H010E und die Verfügbarkeit des MFS1S50-H010E zum Verkauf mit autorisierten Vertriebspartnern bestätigt werden sollten, um eine echte NVIDIA Mellanox-Lieferung sicherzustellen.

Zusammenfassung und Ausblick

Die Bereitstellung zeigt, wo das Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E am besten passt: gemischte Geschwindigkeits-Fabrics im Übergang, bei denen 200G-Switch-Ports über kurze Abstände zwischen den Racks mit 100G-Endpunkten verbunden werden müssen. Durch die Kombination eines 200-Gbit/s-zu-2x100-Gbit/s-QSFP56-zu-2xQSFP56-Breakouts in einer werkseitig terminierten 10-Meter-Baugruppe erhöht es die Port-Auslastung und reduziert gleichzeitig die Anzahl der Komponenten und den Installationsaufwand.

Da Cluster weiterhin schrittweise und nicht auf einmal aufgerüstet werden, werden Breakout-Verbindungen dieser Art wahrscheinlich eine praktische Standardlösung für die Überbrückung von Generationen bleiben. Teams, die ähnliche Rollouts planen, sollten die Parameter während der Designprüfung anhand des Datenblatts und der Spezifikationen des MFS1S50-H010E validieren.