大家好，今天给各位分享数据中心高速发展趋势：200G与400G对决的一些知识，其中也会对进行解释，文章篇幅可能偏长，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在就马上开始吧！
数据中心网络作为互联网业务赖以生存和发展的基础设施，已经从最初的千兆、10G网络走向“25G接入+100G互联”大规模部署的阶段。
100G互联：全盒架构被大型互联网企业看重
在“25G接入+100G互联”架构下，数据中心网络通过三级组网实现大规模接入，单集群服务器规模可超过10万台。
如下图所示，基于T1和T2层的Pod可以像乐高积木一样灵活扩展，按需构建。
图1：引自https://techblog.comsoc.org/2019/03/18/facebooks-f16-achieves-400g- effective-intra-dc-speeds-using-100ge-fabric-switches-and-100g-optics-other右-超大规模/
图2：典型128端口100GE高密度盒式交换机
因此，大型互联网公司纷纷在100G网络解决方案上汇聚思路，全箱设备组网成为100GE网络架构演进的基础。
网络提速成为必然，谁会是下一站？
25G接入+100G互联网解决方案推动统一芯片选型和快速爬坡，充分体现了技术红利驱动IDC网络架构快速演进。随着单芯片网络产品的推出，100G一代的技术红利已被充分捕捉。
在当前业务持续快速发展的背景下，带宽升级成为必然。一个选择题摆在企业面前：选择200G还是400G？
网络从来都不是孤立存在的。产业环境是决定技术能否成长、成熟的土壤。
我们先从网络标准、服务器和光模块三个方面来审视一下目前200G和400G的行业现状。
200G vs 400G标准：协议标准均已成熟
在IEEE协议标准的演进过程中，200G标准的推出晚于400G标准。
IEEE 802.3以太网工作组（工作组）在完成BWA I（带宽评估I）项目研究后于2013年制定了400G标准。 2015年，为了进一步扩大市场范围，纳入50G服务器和200G交换机规格，IEEE成立了802.3cd项目，并启动了200G标准的制定。
由于200G和400G规范相关，因此200G单模规范最终被纳入802.3bs项目中。届时，400G的PCS、PMA、PMD的主要设计已基本完成，200G单模规范一般是在400G单模规范的基础上制定的，减半。
2017年12月6日，IEEE 802最终批准了IEEE 802.3bs 400G以太网标准规范，包括400G以太网和200G以太网单模，该标准正式发布。 IEEE 802.3cd定义了200G以太网多模标准，于2018年12月正式发布。
图3：IEEE 802.3bs 400GE 标准的关键里程碑
如下表所示，400G已经实现了所有场景的标准支持，包括100m、500m、2km和长距离80km。
50G vs 100G服务器：100G服务器将会成为主流
图4：分析师对网卡和服务器出货量趋势的预测
根据分析机构CREHAN的预测，截至2019年，50G和100G网卡均已开始出货。在25G网卡的下一代升级选择方面，整个行业在2018年和2019年一直处于摇摆状态。2019年50G和100G服务器出货量出现逆转，但2020年之后，100G服务器的势头已经完全超越。 50G服务器的崛起，业界又开始对100G服务器充满信心。
从CPU芯片来看，I厂和A厂两大主流厂商相继推出新产品路线图。 Factory I支持PCIe 4.0的芯片将于2020年第三季度推出，主流I/O达到50G，高端应用IO达到100G/200G。预计两大巨头将于2021年上半年分别推出支持PCIe5.0的芯片，再次将主流I/O提升至100G，高端应用中IO可达到400G[1]。
因此，无论是CPU芯片节奏还是服务器出货量预测都表明，50G是昙花一现，100G服务器正在迅速成为主流。
200G vs 400G光模块：400G成本更优，产业更成熟
数据中心接入服务器正在从25G演进到100G。那么当前的100G互联网网络应该选择200G还是400G呢？
从上表可以看出，当数据中心从10G服务器演进到25G，网络互连从40G升级到100G时，网络带宽成倍增长，但互连成本和功耗保持不变，即Gbit互连成本和功耗降低一半。因此，100GE已经取代40GE，成为25GE时代主流的网络互连方案。
200GE和400GE光模块与过去有些不同。传统光模块采用NRZ（不归零）信号传输技术，用高低信号电平来表示数字逻辑信号的0和1。每个时钟周期可以传输1位逻辑信息。 200G和400G光模块均采用高阶调制技术——PAM4（Pulse Amplitude Modulation 4四阶脉冲幅度调制）。 PAM4信号采用4种不同的信号电平进行信号传输，每个时钟周期可以传输2位逻辑信息，即00、01、10和11。
因此，在相同波特率条件下，PAM4信号的比特率是NRZ信号的两倍，传输效率提高一倍，有效降低Gbit成本。从光模块构成来看，200G和400G模块均采用4通道主流架构，因此模块设计成本和功耗相似。
由于400G模块的带宽是200G的两倍，因此千兆成本和功耗是200G的一半。
另一方面，除了架构设计之外，模块成本还取决于规模和体积。根据第三方咨询公司Omdia（原OVUM）的出货数据，目前TOP8供应商的200G和400G模块布局总结如下。
如上图所示，200G模块只有两种：100m SR4和2km FR4。其中，100m SR4的供应商仅有两家。另一方面，400G模块有5种类型，排名前8的厂商均布局了100m、500m和2km模块。 400G的产业成熟度远胜于200G，客户有更多的选择。
这一分析结果也进一步说明，由于PAM4技术的引入，在成本和功耗上存在技术成本。在对成本和功耗敏感的数据中心网络领域，业界迫切希望超越200G向400G迈进，以消化这一成本。采用相同技术和成本结构的400G在演进方面更具竞争力。
小结：400G接档势头明显，200G一代或将跳过
数据中心网络的存在是为了服务业务。从业务驱动角度来看，数字化建设的快速增长将推动2020年100G服务器快速量产并成为主流。从成本角度来看，由于数据中心光器件的成本占整个数据中心网络设备成本的一半以上，并且由于PAM4技术的引入，400G光器件的每比特成本比400G光器件更具优势。 200G光模块，以及光模块部署成本将直接带动整个网络建设成本的下降。
总体来看，400G过渡势头明显，200G一代可能成为临时过渡或直接跳过。
那么，400GE数据中心网络架构应该如何演进？
400G组网形态：高密400G全盒仍在路上
以典型的128口100GE高密盒式交换机为例。它采用12.8T芯片，16nm工艺。芯片功耗约为350W。含100G光模块整机最大功耗为1998瓦。预计未来25.6T 128*200G整机最大功耗为3000瓦。设备的整体功耗和芯片的单点散热能力越来越高。如此大的功耗对网络设备的工程设计能力（如散热等）提出了巨大的挑战。
可支持高密度400G的
400G已经到来，400G框盒是当前最佳选择
交换芯片（51.2T）产品商用交付相对较晚。在现有条件下，网络设备面临三种选择：
方案一、高密度200G盒式：采用25.6T芯片，提供128*200G端口。方案2、低密度400G盒式：采用25.6T芯片，提供64个400G端口。方案三、高密度400G帧型：通过多芯片叠加实现更高密度的400G端口，提供400G帧型设备，满足128400G甚至更高的端口密度。
高密200G盒式：错失400G先机
低密400G盒式：服务器集群规模缩小3/4
如果采用64x400G盒式设备组网，由于T2层设备的端口密度相对于100G网络架构中的128端口密度减少了一半，POD中的接入服务器数量也会减少减半。同时，T3还采用了64x400G的网络设备，因此服务器数量将再次减半，导致整个服务器集群的规模缩小至原来的1/4。纵观数据中心网络的发展，有一个简单的基本原则：在保证现有服务器集群规模的同时提升速度。低密度的400G网络设备形态将导致服务器集群规模大幅缩小，难以被业务应用所接受。
高密400G框式：历史证明过的最优选择
我们不妨回顾一下100G网络的演进历史。早期，云计算服务和计算资源虚拟化技术的发展推动了100G行业标准的成熟。 25G接入服务器逐步大规模应用，100G光互连市场快速增长，成本进一步下降。
随着芯片性能的升级以及6.4T和12.8T芯片的推出，网络已从100G框式顺利过渡到100G盒式阶段（下图中的阶段2和阶段3）。
400G网络也将经历类似的演进。在51.2T芯片能力尚不具备的情况下，多芯片400G模块化交换设备是目前更明智的选择。
通过部署高密度400G帧设备，可以维持甚至进一步扩大网络规模，从而降低每比特成本。目前业界主流厂商均已发布400G帧设备，这将推动400G网络的商用。随着后续51.2T交换芯片的推出，400G盒式架构可以平滑演进到全盒式，并最终成为400G时代数据中心网络的主流架构。
OK，本文到此结束，希望对大家有所帮助。
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用户评论
这么快的带宽速度，将来做直播肯定更流畅了
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数据中心的网络升级太厉害了！我之前用10Gbps都感觉很慢
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不知道200G和400G的应用场景区别多大，价格也差得太多了啊
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未来的数据中心越来越依赖高带宽传输，这篇文章看得出来趋势明确
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我一直在用服务器玩游戏，不知道更高带宽有什么影响？
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10GB一个月十几块钱？！好贵啊... 我用的都是千兆网络都没这么贵
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感觉这种技术发展真是眼花缭乱，前几年还以为10G就很高速了
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看了标题就知道要聊未来数据中心的发展趋势，确实很感兴趣
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不知道400G应用在什么领域上更多呢？200G我已经吃不消了
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这种高带宽网络对人工智能发展一定很有帮助吧
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看来未来的网络应用会越来越依赖大规模数据传输
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数据中心的硬件更新换代太快啦，我还没弄懂10G就来了200G啊！
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希望这种技术发展能够更加普及化，让更多人受益
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这篇文章应该提供一些具体的案例和数据来支持结论
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高带宽网络的应用场景越来越广
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数据中心建设真的很烧钱啊，这些技术需要大规模投资
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不知道未来还有哪些新的网络技术会出来取代200G和400G的?
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