100G 与 25G 网络术语表:本系列反复使用的术语
如果您一直在关注我们的 100G 以太网系列,您已经遇到了大量术语——它们被正确使用,却很少被解释:NRZ、PAM4、插入损耗、Type A 与 Type B 极性,以及六七个似乎都以代表“光纤”的字母开头的缩写词。本帖就是答案册。
这里没有任何高深莫测的内容。大多只是旧物理学和更早的标准,如今被赋予了新的紧迫性——因为 10G 链路十年来不以为意的那些状况,会在毫无预警的情况下让一条 25G 通道瘫痪。请收藏这篇——我们将回头链接到此文,而不是在每篇文章中反复解释同一个术语。
ASIC(交换机ASIC)
交换机内部真正负责转发流量的专用芯片。它的设计以及您插入的模块,共同决定了交换机在同一时间可以运行哪些端口速率组合。
BER(误码率)
到达时出错的比特所占的比例,用科学计数法简写表示:1e-12 表示每万亿个比特中错一个,属于健康状态;4e-5 表示每 25,000 个比特中错一个,是一条即将成为故障工单的通道。
Cassette、Trunk、Patch Cord(配线盒、主干光缆、跳线)
光纤通道的三个组成部分。Trunk(主干光缆) 是房间之间永久敷设的多芯光缆;Cassette(配线盒) 是安装在面板上的盒子,将主干光缆分接为多个连接器;Patch Cord(跳线) 是从面板到设备的短跳线。极性必须在三者之间全部正确,更换其中任何一个都可能破坏昨天还正常工作的通道。
Clause 82 / Clause 91
IEEE 802.3 标准中的两个章节:一个涵盖 100G 数据流如何编码并分配到各通道,另一个涵盖其错误如何被纠正。您不需要了解内部细节——操作层面的关键事实是:在使用这种编码的链路上,FEC 是需要人工在两端分别开启的设置,如果两端设置不一致,协议本身不会进行任何协调。
CRC / FCS 错误与丢弃
这是交换机统计的三类计数,而在 100G 速率下,它们的含义与字面意思并不完全一致。CRC 错误——大多数交换机 CLI 打印的就是这个名称,但更精确的术语是 FCS(帧校验序列),而 FCS 是 CRC 的一种——意味着比特错误超出了 FEC 能纠正的范围,帧到达时已损坏。丢弃(Discard) 意味着帧被有意丢弃,通常是因为拥塞。FEC 会在检查这两个计数器之前先修复损伤,因此一条通道可能正在悄悄漏错,而两个计数器却都显示为零。
CWDM(粗波分复用)
通过为每个信号分配不同颜色的光,将多个信号复用到同一根光纤上传输。“粗(Coarse)”意味着各颜色之间的间隔足够大,从而保持光学器件成本低廉。
DAC(直连铜缆)
一种两端永久连接收发器的铜缆——无需单独的光模块,也无需光纤。在短距离(通常几米)内成本低、延迟低,但比光纤更重、柔韧性更差,因此通常用于机架内部,很少用于机架之间。
FEC 与 RS-FEC
前向纠错(FEC) 是在真实数据之外额外发送的数据,使接收端能够自行修复受损比特,无需重传。RS-FEC 是 25G 和 100G 中使用的特定 里德-所罗门(Reed-Solomon) 方案,其纠错能力足够强,能将一条严重劣化的通道完全修复——这正是为什么交换机的计数器可能在一条实际已出问题的链路上显示为零。
HCL(硬件兼容性列表)
您厂商提供的官方列表,明确说明哪些模块、线缆和配置可以相互支持。跳过它并不一定会出问题——但一旦出问题,您将独自排查,而不是有支持合同作为后盾。
插入损耗
信号在端到端通过整个通道时损失了多少强度,以分贝(dB) 为单位测量。每个连接器和熔接点都会损耗一点;关键在于总损耗是否保持在您所运行速率的预算范围内。
余量
链路在仍能正常工作的情况下能承受多少劣化——即您当前信号质量与所需最低质量之间的差距。一条 10G 通道曾有足够的余量,即使连接器脏了也没人察觉;而 25G 通道没有这样的余量,因此同一个连接器现在就会导致错误。余量在一条看起来健康的链路上是看不见的,而这正是问题的关键:它必须被测量,而不能靠推断。
MPO / MTP 连接器
一个连接器外壳同时容纳多根光纤——通常为 12 芯,而一条 100GBASE-SR4 链路仅使用其中 8 芯。MPO 是通用的推接式接口;MTP 是 US Conec 生产的、性能更高的商标版本。它使并行光纤链路变得实用,但也意味着一次重新插拔的失误可能同时影响多条通道。
多模与单模光纤(MMF / SMF)
多模具有宽大的玻璃芯线,用于建筑物内的短距离布线;单模磁芯较窄,信号传输距离更远。例如,OM4是一个多模等级,额定范围为100G到约100米——这是针对玻璃的额定,而不是针对你连接器当前的状态。
NIC(网络接口卡)
服务器内部的网络适配器。一块 100G NIC 只有在服务器内部其后方的一切——包括 PCIe 插槽——都能跟得上的情况下,才能真正发挥 100G 的性能。
NRZ(非归零码)
通过光信号发送比特的最简单方式:亮表示 1,灭表示 0,一次一个比特。10G 和 25G 通道都使用它,但 40G 链路中的 10G 通道运行 NRZ 时的余量,远比 100G 链路中的 25G 通道充裕得多。
OTDR(光时域反射仪)
一种向光纤中发射光脉冲并对返回光进行计时的仪器,能够按距离绘制出每一个连接器、熔接点、弯曲和断点。它可以判定布线系统是否合格——这是必要的证据,但不足以证明一条链路真的能承载每通道 25G 的速率。
PAM4(四电平脉冲幅度调制)
一种每符号编码 2 比特而非 1 比特的方式,使用四个信号电平而非两个。它在相同信号速率下将数据速率翻倍——这正是 25G 电气通道能够变成 50G 和 100G 光链路的原因——但它同时也缩小了相邻信号电平之间的余量。正是这种余量的缩小,使得 FEC 在这些速率下从可选变为强制。
PCIe Gen3 x8
网卡所插入的服务器插槽,由代际和通道数量来描述。该组合的实际吞吐量上限约为 63 Gbps——因此,即使线缆另一端的网络再健康,插入这种插槽的 100G 网卡也无法真正达到 100G。
极性,Type A / Type B
极性是指确保每根发送光纤在远端连接到对应的接收光纤。Type A 和 Type B 是标准化的布线方法,区别在于线缆内部光纤位置的排列方式;单独来看,两者都没有“对错”之分,但同一通道中的配线盒、主干光缆和跳线必须相互匹配,否则链路根本无法启用。
Spine-Leaf(叶脊架构)
一种网络设计,其中每台接入(叶)交换机都连接到每台核心(脊)交换机,而叶交换机之间互不连接。叶到脊的上行链路是共享路径,因此一条上行链路上的一条劣化通道就可能同时影响大量应用。
Strand(光纤芯)
一根独立的光纤:一根单股的玻璃丝,通常在一个方向上传输光——但使用 BiDi(双向)光模块时除外,尽管您对光的直觉可能不这么认为,它同时在同一根光纤芯上双向传输信号。一条 SR4 链路使用 8 根光纤芯,其中任何一根都可能劣化,而链路却不会中断。
WDM / DWDM(波分复用)
CWDM 背后的通用技术:利用不同波长的光将多个信号叠加到同一根光纤上。DWDM(密集波分复用) 将这些波长排列得比 CWDM 紧密得多,这意味着每根光纤可承载更多通道、光学器件更昂贵,通常用于长距离或运营商场景,而非数据中心内部。
这些术语大多只有在出现问题的那一刻才有用——而这正是没人愿意第一次去查的时候。把这页留在手边。