お客様のコストを最小限に抑えるための、次世代高速ネットワーク基盤のポイントと注意点をご紹介します。
次世代アプリケーションと分散データワークロードが成長し続けるにつれて、高速計算ノードがますます主流になりつつあります。これらの新しいアプリケーション、およびそれらが構築されるコンピューティングとストレージは、より多くのデータへの高速アクセスを必要とします。また、ジョブの完了時間を最小限に抑えながら、スケーラビリティとパフォーマンスを最大化するために、より広い帯域幅を備えた大規模なデータセンターネットワークの必要性が高まっています。
これまで一般的なコンピューティングでは10GbEまたは25GbEの接続で充分でしたが、限られた数のハイエンドアプリケーションでは最大50GbEまたは100GbEが必要になる傾向がありました。今日、標準的なコンピューティングノード自体が50GbEまたは100GbEのデータレートに対応できるようになりつつある一方で、ハイエンドのコンピューティングおよびストレージシステムは200GbEや400GbEに対応できるようになり、データセンターが進化するにつれて、ネットワークエッジでの高速ホストの成長は必然的にデータセンターネットワーク全体の戦略的方向性を左右し、現在、400GbE対応のスパインスイッチング、将来的には800GbE対応のファブリック帯域幅の必要性を高めています。
より長い更新サイクルで運用されている既存の施設では、PCIe Gen3に基づく既存の1/10/25GbE接続と、PCIe Gen4やPCIe Gne5を搭載したノードによって駆動される50/100/200GbEの新たな要件の両方の共存をサポートすることが不可欠です。コスト、パフォーマンスおよび効率のために多層ネットワークを崩壊させないために、より高い帯域幅密度によって可能になった統合を利用することも重要です。
最先端のグリーンフィールド展開では、ネイティブの200/400/800GbEソリューションにより、Gbpsあたりの電力とコストを最小限に抑えながら、帯域幅とポート密度を高めた高基数の高性能設計が可能になります。
Aristaの7050X4および7060X5システムファミリーは、7358X4および7388X5コンパクトモジュラープラットフォームとともに、これらの次世代データセンターを構築するための魅力的なオプションを有し、高密度の50/100/200/400GbEおよび800GbEとともに、複数世代の互換性を提供します。また、スケーラブルなリソース、低レイテンシ、Arista EOSの豊富な機能セットを備えたソリューションを持ちます。X4およびX5ファミリーは、アップグレードサイクルまたはグリーンフィールド展開を計画しているお客様に大幅なコスト削減と効率改善の機会を提供しながら、投資効果を最大化します。
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次世代コンピューティングノードの出現は、データセンターネットワークの進化における主要な原動力のひとつです。既存のほとんどのネットワークは、ホストへの10/25GbE接続と、データセンターのリーフスパインへの多数の100GbEアップリンクを提供します。
SFPフォームファクターに基づく10GbEおよび25GbEインターフェイスは、それぞれが動作する単一のシグナリングレーンを使用し、何千ものサーバーを展開する場合に重要な最低コストで最高密度のソリューションを提供します。一方、40GbEと100GbEの現在の実装では、4つの並列の基になる信号を組み合わせて、より高速なインターフェイスを作成します。複雑さが増すと、トランシーバーとケーブル、およびそれらが接続するスイッチとNICの物理的なサイズ、コスト、消費電力が増加し、広範囲な採用が制限されます。
PCIe Gen4およびPCIe Gen5テクノロジー上に構築された高速システムバスの出現により、56G PAM4がサポートされるようになりました。50/100GbEおよび200GbEネットワークインターフェイスは、今後数年以内にコンピューティング接続を支配するように成長すると予想されます。多数の高速ホストネットワーク接続を経済的にサポートするには、基盤となるテクノロジーを段階的に変更して実行可能にする必要があることは明らかです。
このソリューションは、400GbEから継承されたテクノロジーを使用して、シングルレーンの信号速度を50Gbpsに高めることによってもたらされます。個々の50Gレーンは10/25Gと下位互換性がありますが、組み合わせて100/200Gまたは400Gインターフェイスを作成することもでき、ブラウンフィールド以降とグリーンフィールド展開のニーズに対応する共通のアーキテクチャを提供します。
7050X4および7358X4シリーズで構成されるArista 7050X4ポートフォリオは、1/10/25GbE世代と50/100/200/400GbE世代の間のギャップを完全に埋めるように設計されており、SFP-DDおよびDSFPフォームファクターの導入により、投資を最適化します。
10/25/50/100GbEクアッドスピードサポートによる大容量接続の保護、およびハイエンドアプリケーション用の高密度200/400GbEシステムと、新しい200GbEおよび400GbEデータセンターファブリックに適合するプラットフォームは、アップストリーム接続やMACSec暗号化、クアッドスピードサポートなどの高度な機能を追加すると同時に、消費電力とGbpsあたりのコスト削減し、共通の1RUおよび2RUフォームファクターを維持して、4世代の互換性、およびフォークリフトを実現することで投資を最適化します。
56Gbps PAM4テクノロジーに基づく50/100GbEおよび200GbEの速度をサポートするネットワークアダプタは、全ての大手NICベンダーから入手可能であり、どこにでもあるSFPおよびQSFP56フォームファクターで50/100GbEおよび200GbE接続のオプションを提供し、最高の経済性、電力消費、およびボリュームアプリケーション向けのコネクタ密度を提供します。
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複数の選択肢を提供することは常にAristaの哲学の重要な部分であり、7050X4および7060X5製品ファミリーは、幅広いフォームファクターを通じて選択肢の幅を広げ、一般的な接続要件に対するソリューションを提供します。10GbEから800GbEまでの範囲の柔軟な速度と、複数の一般的なインターフェイスタイプをサポートすることで、お客様は特定の環境に合わせてネットワークの設計と実装を調整する完全な制御と柔軟性を得ることができます。このセクションでは、各製品が促進する典型的なユースケースのいくつかを詳しく見ていきます。
一般的なエンタープライズコンピューティングネットワークは、現在、データセンターのスパインレイヤーへの100GbEアップストリーム接続を使用して、サーバーへの1/10/25GbE接続を展開しています。PCIe Gen4およびGen5ベースのコンピューティングが展開されると、これらのニーズは、ホスト用の10/25/50/100GbE接続およびデータセンターファブリックへの400GbEアップストリームリンクに進化します。Arista 7050DX4-48D8と7050SPX4-48D8は、現在と将来の両方のシナリオをサポートする柔軟なSFPおよびQSFP接続を提供し、コンピューティングファブリックとデータセンターファブリックの両方に複数世代の共存とファークリストフリーアップグレードを提供します。
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ネットワークが有機的に進化するにつれて、それに対応して複数の役割を果たすことができるデバイスの必要性が高まります。7050CX4M-48D8は、8 x 400GbEアップストリームネットワーク側接続と48 x 100GbE QSFPダウンストリーム接続の範囲を持つ一例であり、QSFP28ベースの50GbEまたは100GbEホストのハイエンドリーフスイッチの役割を担うか、またはリーフスイッチまでの100GbE接続用の統合されたスパインであり、スーパースパインデータセンターファブリックの400GbEリンクに統合されます。すべてのポートに統合されたMACsecサポートを追加することで、強力な暗号化をサーバーまたはネットワークコアへの気密性の高いリンクにも適用できます。
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ストレージまたはクラスターネットワークでは、ホストは一般に40/100GbEまたは25GbEインターフェイスをバンドルして接続しますが、スイッチまたはファブリックへは100GbEアップリンクを使用します。100/200GbEベースのストレージまたは処理ノードが展開されると、ファブリックへのアップリンク自体が200/400GbEに進化する必要があります。
7050CX4-24D8は、高密度のネイティブ 200GbE QSFP56サポートを備えたこれらのユースケース専用に構築されており、コンピューティングおよびストレージ用の高帯域幅NICで一般的にみられる50/100/200GbEインターフェイスの柔軟性を提供します。
さまざまなパッシブDAC（ダイレクトアタッチケーブル）をQSFP56 PAM4ベースのNICで直接使用して10～200GbEの速度を実現できます。QSFP56 200G-4（4 x 50Gレーン）スイッチポートと既存の2 x QSFP28 100G-4（4 x 25Gレーン）NIC間の変換は、PAM4信号をNRZに変換するActive Electrical Cables（AEC）を使用して実現されます。Aristaのスイッチは、幅広いケーブルとトランシーバーをサポートし、一般的なユースケースをすべてカバーします。
32台の100GbE 1RUスパインスイッチに基づくアーキテクチャでは、1つのクラスターでサポートできる計算ノードの最大数は、32台のリーフスイッチ全体で1536台のサーバーです。この数を超えて規模を拡大するには、追加のスパインレイヤーを介して相互接続された複数のクラスターが必要です。これにより、スパインリーフポートの一部が消費され、隣接するクラスター内のノード間でさらにレベルの高いオーバーサブスクリプションが発生し、非決定論的なエッジツーエッジが発生します。
例えば、次の図は、クラスター間のオーバーサブスクリプション比を3:1にすることで、4つのクラスターを相互接続できるスーパースパインの展開を示しています。このモデルでは、各クラスタースパインからの8 x 100GbEポートが4つのスパイン間でペア接続され、クラスターあたりのノード数が少なくなります。
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次のユースケースは、ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）や人工知能/機械学習（AI/ML）など、最も要求の厳しいアプリケーションに適用されます。これらの次世代アプリケーションは、増え続けるデータセットと、完全にメッシュ化されたEast-Westトラフィックパターンで通信するクラスター化されたコンピューティングノードの数の増加を利用しており、最高の効率で動作するには、高速で競合が少なく、一貫して低遅延のネットワークが必要です。
高密度の100/200/400/800GbEをサポートする7050DX5-64Eは、小規模なクラスターと大規模なファブリックの両方に最適なプラットフォームです。QSFPおよびQSFP-DDトランシーバーとケーブルのいずれかをサポートする7060DX5-64Eシリーズは、スペースを電力効率に優れた1RUフォームファクターでブレークアウトを使用して、400GbEの最大64ポートまたは256の同時100GbEインターフェイスを提供します。
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小規模な展開の場合、12.8Tbpsベースの7050DX5-32ポート密度の半分を提供し、32 x 400GbEポートでアップストリームリンク用の400GbEとブレークアウト経由のダウンストリームリンク用の50/100/200GbEの組み合わせをサポートします。
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構成例）
各リーフスイッチが48個のSFPポートと4 x 400GbEアップリンクを双方向スパインに提供する2つの単純なシナリオが示されています。各リーフスイッチには4つの予備の400GbEポートもあり、これらを追加のホスト接続に仕様して、リーフとスパインの帯域幅を増やしたり、スパインスイッチを追加したりできます。
リーフはアップストリームで2 x 7060DX5-32または2 x 7060DX5-64Eスパインスイッチに接続します。使用可能なスパインポート数によってリーフスイッチの最大数、およびホスト接続の最大数が決まります。この場合は1024または2048です。
この非常に定型的なネットワークトポロジには、高密度で確定的なパフォーマンス、シンプルに拡張可能な構成、アクティブ/アクティブの冗長性など、多くの利点があります。また、完全なフォクリストアップグレードを行わなくても、競合率、冗長性のレベル、およびクラスターの合計サイズを時間の経過とともに増減できるかなりの柔軟性を提供します。
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サーバードメインでのPCIe Gen4およびGen5テクノロジーの出現により、アプリケーションで使用できる帯域幅が劇的に増加し、データセンターエッジへの高速接続を大量に展開する必要が出てきました。
効率的なデータセンターネットワークは、パフォーマンスを制限することなく新しいノードをオンボーディングできると同時に、下位互換性を維持し、既存の投資を保護し、コストを最小限に抑える必要があります。
Arista 7050X4および7060X5製品ファミリーは、ケーブルとトランシーバーの包括的なポートフォリオとともに、接続オプションの幅広い選択肢を提供し、効率的で高性能、適切なサイズの設計を可能にし、あらゆるニーズに対応しながら、既存のコンピューティングフリートが取り残されることのないようにします。お客様の投資を最適化するAristaの400GbE/800GbEソリューション、ぜひ下部のお問い合わせフォームよりご用命ください。
本内容は、Arista社のホワイトペーパー等より情報を抜粋し東京エレクトロンデバイスにて記事としてまとめたものとなります。