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12.8-Tb/s-Ethernet-Switch-Chip für Datenzentren

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Der Spectrum-3-Ethernet-Switch-Chip von Mellanox verfügt über eine Bandbreite von 12,8 Tb/s und eine Vielzahl von Funktionen, die ihn ideal für das Rechenzentrum machen.

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Es ist anscheinend nie genug Rechenleistung, Speicher oder Bandbreite verfügbar, so dass die Anbieter immer wieder an die Grenzen gehen. Der neueste Spectrum-3-Ethernet-Switch-Chip von Mellanox tut genau das. Der Chip verfügt nicht nur über eine Bandbreite von 12,8 Tb/s, sondern auch über eine Reihe von Funktionen, die sehr datencenterfreundlich sind. Er kann bis zu 128 Ports für 100-Gb-Ethernet (GbE), 64 Ports für 200-GbE und 32 Ports für 400-GbE verarbeiten. Das System verwaltet bis zu 200.000 NAT-Einträge und über eine Million On-Chip-Route.

Das Spectrum-3 ist das Herzstück der SN4000-Plattformfamilie (Abb. 1). Die Rackmount-Systeme können mit Mellanox Onyx, Cumulus Linux, Open Network Install Environment (ONIE), Microsofts Open-Source-Switch-Betriebssystem für Open Networking in the Cloud (SONiC) oder Linux DENT installiert werden.

Der Chip unterstützt die NRZ- und PAM4-Signalisierung. Letzteres wird für Verbindungen mit der höchsten Bandbreite verwendet.

Spectrum-3 funktioniert ebenso gut als Blatt- oder Stachelschalter. Seine adaptive Routing-Unterstützung (Abb. 2) arbeitet in einer gemischten Switch-Umgebung. In einem homogenen Spectrum-3-Netz ist der Chip jedoch besser, da er Verkehrsinformationen automatisch verteilt und somit ein effektiveres Routing ermöglicht. Die Unterstützung des Layer-3-Systems ist "flowlet-bewusst" Flowlets sind vermittelte Paket-Bursts, die über Pfade zwischen einer Quelle und einem Ziel aufgeteilt werden können. Mit den FlexFlow-Systemen von Mellanox kann der Datenverkehr auf viele Verbindungen verteilt werden, so dass die Daten den Stau umgehen können. Es hilft auch bei der Lastverteilung.

Der andere Vorteil der Verwendung einer homogenen Umgebung ist die Nutzung der adaptiven Flusspriorisierung (Abb. 3). Der Chip kann die Warteschlangen so anpassen, dass kleinere Pakete nicht verzögert werden, wenn sich viele große Pakete in der Warteschlange befinden. Große Pakete, die oft als "Elefantenflüsse" bezeichnet werden, sind effizienter, blockieren aber die Warteschlangen für längere Zeit, wenn sie nicht richtig behandelt werden. All dies soll eine faire gemeinsame Nutzung der Bandbreite ermöglichen.

Die Liste der von Spectrum-3 unterstützten Funktionen und Standards ist umfangreich. Die Plattform unterstützt auch eine Reihe von Overlay-Protokollen wie EVPN, VXLAN-GPE, MPLS-over-GRE/UDP, NSH, NVGRE und MPLS/IPv6-basiertes Segmentrouting.

RDMA über konvergiertes Ethernet (RoCE) ist ein Merkmal des Spectrum-3. Er ist "RoCE-fähig", einschließlich Ein-Klick-Konfiguration mit hardwarebeschleunigter und durchgängiger Überlastungsverwaltung.

Ein einzigartiges Merkmal ist die diagnostische Unterstützung von Mellanox bei der WJH-Diagnose (What Just Happened). Dieses granulare Telemetriesystem wurde entwickelt, um den Netzwerkbetrieb und die Fehlersuche zu vereinfachen, indem die Firmware die Vorgänge verfolgt und nicht nur meldet, dass ein Fehler aufgetreten ist, sondern auch den aktuellen Kontext und den vorherigen Zustand. Dies ermöglicht eine schnellere Identifizierung der Fehlerursache. Die WJH-Unterstützung ist in Open-Source-Tools wie Wireshare und Grafana sowie in Tools wie Kibana und NetQ integriert.

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