Что такое breakout и как их использовать

Коммутация оборудования с использованием breakout-решений набирает популярность в связи с оснащением коммутаторов, маршрутизаторов и другого сетевого оборудования высокосортными интерфейсами. Breakout-кабели отлично подходят для соединения сетевого оборудования, имеющего порты с разными скоростями, позволяя при этом сохранять полную утилизацию высокоскоростного интерфейса.

Что такое breakout?

Breakout-решения предназначены для линковки оборудования с интерфейсами QSFP+/QSFP28/QSFP56. Такие интерфейсы можно сконфигурировать как 4 логических канала, физически объединенные в одном трансивере и занимающие один порт в сетевом оборудовании. Логические интерфейсы могут быть как независимыми, так и агрегированными.

Следует отметить, что несмотря на то, что большинство производителей поддерживает на своем оборудовании логическое разделение каналов на интерфейсах QSFP, рекомендуется проверить наличие поддержки данной функции в используемых коммутаторах, поскольку до сих еще встречаются модели, не имеющие такой возможности.

Рассмотрим использование breakout-решения на примере стандартной схемы, состоящей из коммутаторов, соединенных 10G линками с серверами, другими коммутаторами и другим сетевым оборудованием. В процессе эксплуатации оборудования может встать вопрос о его модернизации, так как, например, не останется свободных портов или будет недостаточно пропускной способности. Очевидно, что продолжать расти 10G интерфейсами крайне невыгодно, поскольку приведет к увеличению количества юнитов, точек отказа и энергопотребления в стойке. В данной ситуации одним из возможных решений является переход на коммутаторы с портами 40G/100G, схема коммутации представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема коммутации с портами 40G/100G

В чем преимущество такого решения? Во-первых, экономия места в стойке, поскольку несколько 10G коммутаторов можно заменить на один коммутатор 40G. Во-вторых, не потребуется апгрейд портов на серверах. Подключив 40G интерфейс коммутатора к четырем 10G интерфейсам серверов, появляется возможность использовать всю пропускную способность, доступную 40G интерфейсу. В-третьих, появляется гибкость в построении сетевой топологии, поскольку можно использовать порты 40G как в режиме breakout, так и в режиме прямого подключения, например, для расширения аплинков к маршрутизаторам агрегации до 40G.

В таблице представлены типы интерфейсов, которые могут быть разделены с использованием breakout-решений, и соответствующие им скорости.

Варианты breakout-соединений

Breakout DAC – кабельные сборки

Direct Attached Cable (DAC) – это неразборная кабельная сборка фиксированной длины, имеющая с одной стороны высокоскоростной трансивер, а с другой – несколько низкоскоростных трансиверов. В качестве среды передачи сигнала используется твинкоаксиальный медный провод.

Ограничивающим фактором применения DAC является длина, которая не может превышать 7 метров для пассивной модификации и 10-15 метров для активной модификации (имеет встроенные DSP (Digital Signaling Processor) для регенерации передаваемого сигнала) DAC-кабеля.

Рис. 2. Breakout DAC – кабельные сборки

Breakout AOC – кабельные сборки

Active Optical Cable (AOC) – это также неразборная кабельная сборка фиксированной длины, в которой с одной стороны установлен высокоскоростной трансивер, а с другой – несколько низкоскоростных трансиверов. Средой передачи данных – в отличие от DAC – является многомодовый оптический кабель, благодаря которому потери при передаче сигнала существенно меньше, что позволяет изготавливать AOC длиной до 150 метров.

Рис. 3. Breakout AOC – кабельные сборки

Трансиверы с использованием breakout-патчкордов

Некоторые трансиверы имеют возможность подключения breakout-патчкордов (иногда встречается название «гидра»). В настоящий момент основными решениями являются трансиверы с разъемами MPO или CS/SN.

Разъем MPO применяется в трансиверах SR4 / SR8. С одной стороны такой патчкорд имеет разъем MPO (MTP), а с другой стороны несколько дуплексных LC концов.

Рис. 4. Разъемы MPO и CS/SN

Специальные оптические кассеты MPO-LC существенно облегчают использование breakout-кроссировок. В качестве входного разъема в таких кассетах выступает MPO-коннектор, а выходными разъемами являются классические LC адаптеры.

Рис. 5. Специальные оптические кассеты MPO-LC

CS и SN коннекторы – это компактные типы оптических разъемов. За счет своей миниатюрности позволяют подключить больше оптических линий в ограниченные габариты трансивера.

Рис. 6. Габариты CS и SN коннекторов по сравнению с LC

Рис. 7. 4 x duplex SN в трансивере QSFP56-DD 400G

Рис. 8. 2 x duplex CS в трансивере QSFP28-DD 200G

Основным преимуществом коммутации с использованием breakout-патчкордов является наличие нескольких элементов. В случае с DAC/AOC – при выходе из строя одного из трансиверов или физическом повреждении медного/оптического кабеля – необходима замена всей кабельной сборки. Также кабельные сборки невозможно удалить. Например, при необходимо перенести сервер в соседнюю стойку придется приобрести новый DAC/AOC большей длины. В случае с трансиверами, соединенными breakout-патчкордом – можно заменить любой из элементов (трансиверы или патчкорды) отдельно.

Использование breakout-коммутации позволяет легко достигнуть избыточности сети. Под сетевой избыточностью обычно понимают организацию топологии способом, при котором одновременно обеспечивается несколько путей передачи информации. Тогда при выходе из строя одного из элементов сети сохраняется связанность между оставшимся оборудованием.

Рис. 9. Схема breakout-коммутации

Интерфейсы QSFP28 100G на коммутаторах разбиты на 4 логических канала 25G. Каждый из портов коммутатора соединен с каждым сервером 2 каналами по 25G. Таким способом осуществляется резервирование по оборудованию (коммутаторы и серверы резервируют друг друга) и резервирование по интерфейсу (каждый интерфейс связан с другим по двум физическим линиям).

Дата публикации: октябрь 2021