По мере расширения современных корпоративных рабочих нагрузок миграция серверных сетей центров обработки данных с 25G на 100G превратилась из долгосрочной цели в неотложную операционную необходимость. Однако замена всей аппаратной экосистемы за один раз редко бывает практичной, что вынуждает сетевых инженеров беспрепятственно интегрировать существующую серверную инфраструктуру с высокоскоростными коммутационными сетями следующего поколения.
Решая именно эти проблемы физического уровня, швейцарский поставщик ИТ-услуг Axiom Cloud столкнулся с серьезными ограничениями пропускной способности существующих интерфейсов серверов HPE 25G при подключении их к новым портам агрегации 100G. Благодаря стратегическому внедрению соответствующих стандартам решений, удалось добиться успеха. LINK-PP В рамках решения Axiom Cloud с использованием оптических модулей QSFP28-100G-SR4 были устранены несоответствия интерфейсов, обращенных к серверам, исключено ухудшение сигнала на физическом уровне и максимально оптимизировано использование портов на передней панели, что позволило беспрепятственно объединить серверные сети в масштабируемую высокопроизводительную сетевую магистраль.
Описание проекта и требования клиента к инфраструктуре
По мере ускорения миграции предприятий в облако по всей Швейцарии региональным поставщикам услуг необходимо постоянно согласовывать физические серверные мощности с высокоплотной сетевой инфраструктурой. Поддержание сверхнизкой задержки и бесперебойной работы в многопользовательских средах хостинга требует гибкой и масштабируемой инфраструктуры физического уровня.
Расширяются услуги управляемого корпоративного хостинга от Axiom Cloud.
Axiom Cloud предоставляет критически важные услуги управляемого хостинга, кластеры частных облаков и выделенные серверные среды корпоративным клиентам по всей Швейцарии. Быстрое внедрение ресурсоемких корпоративных приложений привело к резкому увеличению плотности трафика и количества одновременных запросов на межсетевое взаимодействие в рамках хостинговых сетей компании. Предоставление этих управляемых услуг зависит от строгой стабильности физического уровня для соблюдения жестких соглашений об уровне обслуживания (SLA) и предотвращения локального снижения пропускной способности.
Для обеспечения непрерывного расширения числа арендаторов без ущерба для производительности Axiom Cloud необходимо постоянно масштабировать плотность серверов и пропускную способность межстоечных соединений. Высокопроизводительные среды хостинга требуют наличия базовой сетевой инфраструктуры, способной выдерживать внезапные пики нагрузки без возникновения узких мест в очередях ввода-вывода. Следовательно, расширение корпоративного портфеля потребовало целенаправленного обновления основной архитектуры агрегации стоек.
Растущие потребности в пропускной способности региональных центров обработки данных
Объём перемещений данных между региональными центрами обработки данных Axiom Cloud резко возрос из-за интенсивной миграции виртуальных машин, репликации баз данных в реальном времени и автоматизированных процедур резервного копирования вне площадок. Существующие каналы связи на уровне распределения регулярно работали на пределе своих возможностей, оставляя минимальный запас для неожиданных всплесков трафика. Это постоянное давление на пропускную способность угрожало увеличением задержки пакетов и ограничением возможностей провайдера по подключению новых корпоративных клиентов.
Модернизация каналов связи между серверами внутри центра обработки данных стала жизненно важной для устранения перегрузки внутренних каналов и поддержания предсказуемого времени отклика сети. Традиционные каналы 25G, соединяющие серверные стойки с коммутаторами агрегации, больше не могли обрабатывать одновременные потоки данных, генерируемые кластерами вычислительных мощностей высокой плотности. Для решения этих проблем с пропускной способностью потребовалась структурированная миграция к высокоплотной оптической магистрали 100G.
Определение основных целей модернизации инфраструктуры 100G
Основная цель модернизации инфраструктуры заключалась в переводе межсоединительной сети центра обработки данных на пропускную способность 100 Гбит/с при полной защите существующих инвестиций в серверное оборудование HPE. Axiom Cloud требовалась стратегия развертывания, которая позволила бы устранить узкие места агрегации без необходимости дорогостоящей и трудоемкой замены работающих интерфейсных карт серверов. Обеспечение бесшовной совместимости между новыми портами коммутаторов 100 Гбит/с и устаревшими стоечными серверами HPE от разных производителей было установлено в качестве основного критерия.
Кроме того, в проекте приоритет отдавался строгой экономической эффективности и стабильности оптического канала связи на коротких многомодовых волоконно-оптических линиях. Целевая архитектура должна была использовать гибкую кабельную разводку 100G-to-4x25G, позволяющую одному интерфейсу коммутатора 100G эффективно обслуживать несколько серверных портов 25G. Установив эти основные параметры, Axiom Cloud гарантировала, что миграция обеспечит немедленное увеличение пропускной способности, а также заложит основу для будущего масштабирования сети.
Проблемы с производительностью при переходе с устаревших серверов HPE 25G на 100G
Добавление новых коммутаторов 100G сразу же создало физические проблемы для существующих серверных стоек Axiom Cloud. Команда инженеров выявила три отдельных узких места на физическом уровне, которые препятствовали достижению ожидаемой пропускной способности устаревшими серверами HPE 25G в новой сети 100G.
Ограничения пропускной способности существующих серверных интерфейсов 25G
Серверы HPE ProLiant в Axiom Cloud использовали сетевые карты 25G SFP28, которые хорошо справлялись с повседневными задачами. Однако при резком увеличении трафика у арендаторов эти отдельные каналы 25G быстро исчерпывали свои возможности.
Системное тестирование выявило три основные причины, по которым существующие серверные порты 25G достигли своих пределов:
- Перегрузка портов: каналы 25G работали на полной скорости в часы пик и не могли развивать более высокую скорость.
- Переполнение буфера: Небольшая память сетевой карты заполнилась, из-за чего данные вынуждены были ожидать.
- Конфликт трафика: Ночные резервные копии и трафик в режиме реального времени конфликтовали на одном и том же канале связи, вызывая задержки в работе действующих сервисов.
Соединение устаревшего оборудования HPE 25G с новыми портами коммутаторов 100G.
В новых коммутаторах ядра использовались большие порты 100G QSFP28, а в серверах HPE были только меньшие порты 25G SFP28. Прямое соединение этих двух разных типов оборудования было физически невозможно без четкой стратегии мостового соединения.
Замена всех сетевых карт серверов оказалась слишком дорогостоящей и создавала неудобства для активных клиентов. Компании Axiom Cloud требовался простой способ разделить один порт коммутатора 100G на четыре канала 25G для бесперебойного подключения серверов.
Преодоление перегрузки восходящего канала и потери пакетов на уровнях агрегации.
В часы пик трафик от множества 25G-серверов перегружал соединения главного коммутатора. Старые сетевые каналы не справлялись с передачей данных достаточно быстро, создавая заторы в верхней части каждой стойки.
Мониторинг сети в режиме реального времени выявил три основные проблемы, вызванные перегрузкой восходящего канала:
- Потеря пакетов: Переполнение буферов коммутатора привело к потере данных во время пиковых нагрузок.
- Повышенная задержка: данные, находящиеся в очереди, замедляют время отклика приложения для пользователей.
- Неравномерная нагрузка: по некоторым сетевым кабелям проходил слишком большой объем трафика, в то время как другие оставались неиспользованными.
Решение проблемы 100G-соединения с помощью LINK-PP LQ-M85100-SR4C
Компания Axiom Cloud выбрала LINK-PP Оптический трансивер LQ-M85100-SR4C 100G QSFP28 предназначен для решения проблемы несоответствия интерфейсов, обращенных к серверу, и исчерпания портов на передней панели. Это решение на основе трансивера 100GBASE-SR4 обеспечило необходимую плотность разветвлений для соединения новых высокоскоростных коммутаторов с устаревшими серверами HPE 25G без потери пропускной способности коммутатора.
Оптические характеристики стандарта 100GBASE-SR4
LQ-M85100-SR4C QSFP28 100GBASE-SR4 Модуль работает на четырех независимых оптических каналах 25 Гбит/с, используя лазеры VCSEL 850 нм через многомодовый интерфейс MPO-12. Благодаря этой параллельной архитектуре один порт коммутатора 100G QSFP28 разделяется на четыре выделенных канала 25G через разветвительный кабель MPO-to-4xLC. Такая конструкция разветвления позволила Axiom Cloud подключить четыре отдельных сервера HPE 25G к одному порту коммутатора 100G, максимально повысив эффективность использования портов коммутатора.
В то время как отдельные серверы оставались подключенными к стабильным 25G-соединениям, объединение четырех серверных каналов в один 100G-порт коммутатора значительно увеличило общую плотность портов в стойке. Эта более высокая плотность значительно высвободила пропускную способность портов на передней панели для будущего расширения стойки без изменения существующей конфигурации восходящего канала связи.
Бесперебойная совместимость оборудования с серверами HPE в стоечном исполнении.
Чтобы предотвратить ошибки распознавания портов на стороне сервера, LINK-PP Встроенная прошивка LQ-M85100-SR4C настроена для полной совместимости с серверами HPE ProLiant и системами основных коммутаторов. Интегрированная система цифрового диагностического мониторинга (DDM) позволяет отслеживать в реальном времени мощность оптического приемника/передатчика, рабочую температуру, ток смещения лазера и напряжение питания непосредственно с консоли управления сетью.
Интеграция на аппаратном уровне гарантирует стабильную целостность сигнала по всем четырем каналам 25G. Устранив оптические несоответствия и скачки битовых ошибок на портах 25G-серверов, Axiom Cloud сократила количество повторных передач битовых ошибок на канальном уровне (коррекция FEC), что минимизировало ненужные скачки задержки и стабилизировало время отклика для работающих клиентских приложений при длительной высокой пропускной способности.
Экономически эффективная связь на коротких расстояниях по многомодовому оптоволокну.
Стандарт 100GBASE-SR4, разработанный для внутристоечных соединений в центрах обработки данных, поддерживает передачу на расстояние до 70 м по многомодовому волокну OM3 и до 100 м по многомодовому волокну OM4. Использование существующей кабельной сети OM4 внутри серверных стоек позволило Axiom Cloud избежать высоких затрат на замену физических оптоволоконных линий на одномодовую инфраструктуру.
Этот подход с использованием коротких ответвлений обеспечил экономичный способ модернизации стоечной сети, сохраняя при этом работоспособность серверов HPE 25G. Хотя приемопередатчики SR4 решили проблемы физического уровня и плотности портов, создание этой стабильной физической основы подготавливает сеть к настройке буферов на более высоких уровнях для обработки остаточных микроимпульсов.
Оперативное осуществление перехода от 25G к 100G
Компания Axiom Cloud реализовала структурированный поэтапный план развертывания для интеграции LINK-PP Трансиверы 100G-SR4 работают без непредвиденных перебоев в обслуживании активных пользователей хостинга. Внедрение в эксплуатацию было сосредоточено на систематической физической прокладке кабелей в стойках, проверке оптических каналов связи в режиме реального времени и тщательной проверке совместимости оборудования на всех устаревших серверных узлах HPE.
Поэтапная установка модулей и прокладка кабелей в стойку.
Чтобы минимизировать операционные риски, инженеры по развертыванию запланировали установку оборудования на целевых площадках центров обработки данных в периоды технического обслуживания вне пиковой нагрузки. Команда выполнила установку. LINK-PP Модули LQ-M85100-SR4C были установлены в коммутаторы ToR высокой плотности, а разветвительные кабели MPO-to-4xLC были напрямую подключены к четырем различным портам 25G SFP28 на расположенных рядом серверах HPE ProLiant.
Организация физических волоконно-оптических линий связи с использованием надлежащих регуляторов радиуса изгиба и цветовой кодировки ответвлений предотвратила беспорядок из кабелей внутри серверных стоек высокой плотности. Такой систематический подход к прокладке кабелей оптимизировал физическое сопоставление каналов, гарантируя, что каждая линия связи 25G для сервера правильно сопоставляется со своей выделенной линией QSFP28 на коммутаторе агрегации.
Проверка качества сигнала и диагностика канала связи.
После физической установки инженерная группа провела тщательную диагностику физического уровня для проверки целостности оптических компонентов, прежде чем разрешить передачу производственного трафика по каналам связи. Процесс проверки охватывал уровни мощности оптического сигнала, частоту ошибок FEC и температурную стабильность для обеспечения долгосрочной надежности работы.
В приведенной ниже матрице представлены ключевые диагностические параметры, отслеживаемые в ходе полевых испытаний, и их практическое значение для каналов связи, обеспечивающих переход от 25G к 100G:
| Диагностический параметр |
Фокус на измерении |
Влияние операционной деятельности на каналы связи, обеспечивающие разрыв связей. |
| Оптическая мощность Rx |
Интенсивность принимаемого света на выводах 25G LC |
Предотвращает затухание сигнала и обеспечивает выравнивание чувствительности приемника. |
| Оптическая мощность передачи |
Мощность лазерного излучения от массива VCSEL с длиной волны 850 нм. |
Подтверждает стабильную светоотдачу по всем четырем параллельным каналам 25G. |
| До применения коррекции ошибок (FEC) частота битовых ошибок (BER) |
Исходные данные об ошибках физического уровня до их исправления. |
Подтверждает, что качество оптической связи остается в пределах допустимых значений. |
| Пост-FEC BER |
Остаточные нескорректированные ошибки кадров на уровне MAC |
Обеспечивает отсутствие искажений пакетов на интерфейсах коммутатора и сервера. |
| Температура и напряжение модуля |
Параметры работы в режиме реального времени (тепловые и электрические). |
Предотвращает снижение производительности из-за перегрева и защищает от перепадов напряжения в электросети. |
Аудиты совместимости и взаимодействия серверов HPE
Заключительный этап выполнения включал в себя тщательную проверку совместимости оборудования между различными компонентами. LINK-PP 100Г-СР4 Оптические трансиверы, операционные системы коммутаторов ToR и программное обеспечение управления HPE ProLiant iLO. Профили идентификации микропрограмм трансиверов были проверены для подтверждения того, что сетевые карты серверов HPE распознают каналы 25G без срабатывания предупреждений стороннего оборудования или сбоев в работе канала.
Непрерывное стресс-тестирование в условиях имитируемых пиковых нагрузок подтвердило стабильное автоматическое согласование каналов связи и отсутствие потерь кадров в системе коррекции ошибок (FEC). Проведя эти проверки совместимости, Axiom Cloud подтвердила, что обновление физического уровня полностью устранило ранее существовавшую нестабильность каналов связи, сохранив при этом полную операционную прозрачность всей серверной инфраструктуры.
Результаты проекта и масштабируемость сети
Развернув LINK-PP Благодаря оптическим трансиверным модулям LQ-M85100-SR4C 100G-SR4 компания Axiom Cloud успешно модернизировала свою серверную инфраструктуру, в четыре раза увеличив плотность межсоединений в стойках и полностью защитив свои инвестиции в работающие серверы HPE 25G. Архитектура с возможностью расширения сети максимально повысила эффективность портов коммутатора и устранила ухудшение сигнала на физическом уровне, создав стабильную основу для будущего масштабирования сети и настройки буферов на более высоких уровнях. Этот экономически эффективный переход решил проблему исчерпания портов на передней панели и обеспечил предсказуемую пропускную способность во всех региональных стойках центров обработки данных.
Этот проект доказывает, что высокоплотные оптические трансиверы, соответствующие стандартам, могут компенсировать несоответствия между поколениями оборудования без необходимости дорогостоящей замены серверов. Чтобы найти надежные оптические трансиверы с высокой совместимостью для миграции вашего центра обработки данных, посетите [ссылка]. LINK-PP Официальный магазин.
