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NICs mit optischen Ports: eine Übersicht

Das andere Ende jeder Serververbindung ist eine Netzwerkkarte (NIC), und sie spielt dasselbe Spiel wie der Switch — Käfige, SerDes-Lanes, ein Management-Bus zum Modul, eine Richtlinie darüber, welche Module akzeptiert werden — mit zwei Unterschieden: Die Richtlinie steckt in einem Treiber, nicht in einem Netzwerk-Betriebssystem, und der Flaschenhals ist oft der PCIe-Bus, nicht der Port. Dieser Abschnitt behandelt NICs mit Käfigen der Klasse SFP/QSFP: die Familien und Hersteller, das Verhältnis von Ports zu PCIe, die Transceiver-Kompatibilität und ihre treiberseitigen Overrides, die Tools, die ein Modul von der Serverseite aus auslesen, sowie die programmierbaren Adapter (SmartNICs, DPUs), die die Grenze zwischen Karte und Switch verwischen.

Server-Pfad: CPU, PCIe, NIC-Controller und Treiber, Käfig, Modul oder DAC, Switch-Port

Was eine NIC in Optik-Begriffen ist

ElementBeim SwitchBei der NIC
Käfige24–64 pro Gerät1–4 pro Karte (typisch 1–2)
SerDesForwarding-ASICNIC-Controller-ASIC (Intel E810, Broadcom BCM57508, Nvidia ConnectX-7…)
ModulverwaltungNOS über I²C-Mux und CPLDTreiber/Firmware über das I²C des Controllers
RichtlinieNOS-Whitelist (Wie jedes NOS ein Modul prüft)Treiber-/Firmware-Whitelist (Transceiver-Kompatibilität bei NICs)
Speed-/FEC-KonfigurationCLIethtool, Hersteller-Tools, BIOS/UEFI, Geräte-Manager des Betriebssystems (Tools)
BackhaulFabric-ASICPCIe-Lanes zur CPU (Ports und PCIe)
Stromversorgung3,3 V je Käfig vom ChassisPCIe-Steckplatz (25–75 W) plus Zusatzstecker bei High-End-Karten

Formfaktoren der Karte

KartentypWoPorts
PCIe-Steckkarte (Half-Height Half-Length, Full-Height)beliebiger Server-Steckplatz1–2 × SFP28/QSFP28, 1–2 × QSFP56/QSFP112/QSFP-DD/OSFP
OCP NIC 3.0 (SFF-/LFF-Mezzanine)OCP-Steckplatz an der Rückseite des Serversgleiche Käfige, von vorn zugänglich, bei manchen Gehäusen Hot-Swap
LOM / eingebettetauf dem Mainboardmeist RJ45; bei manchen SFP+
Mezzanine / BladeBlade-Serververbindet sich mit dem Blade-Chassis-Switch, keine Käfige
SmartNIC / DPUPCIe oder OCP2 × 100/200/400G, eigene Arm-Kerne (SmartNICs und DPUs)

Familien und Hersteller

HerstellerFamilien (Modelle mit optischen Ports)GeschwindigkeitenKäfigeTreiber (Linux)
IntelX520 / X710 / XXV710 / E810 / E83010G / 10G / 25G / 25–100G / 200GSFP+, SFP28, QSFP28, QSFP56ixgbe, i40e, ice, idpf
Nvidia (Mellanox)ConnectX-4 Lx / -5 / -6 Dx / -6 Lx / -7 / -8 SuperNIC25G / 100G / 100–200G / 25–50G / 200–400G / 800GSFP28, QSFP28, QSFP56, QSFP112, OSFPmlx5_core
BroadcomNetXtreme-E BCM5741x / 5750x (P225, P425, P2100, P1400GD)25G / 100–200G / 400GSFP28, QSFP56, QSFP-DDbnxt_en
Marvell (QLogic)FastLinQ 41000 / 4500010–25G / 100GSFP28, QSFP28qede
AMD (Solarflare, Pensando)X2522 / X3522; Pensando DSC10–25G; 100–200GSFP28; QSFP56sfc; ionic
ChelsioT610–100GSFP28, QSFP28cxgb4
AndereSilicom, Napatech (FPGA), Xilinx/AMD Alveo, Netronome10–100Ggemischt—

Die Geschwindigkeiten je Kartenmodell sind durch Controller und Käfige festgelegt; „25G-fähig“ bedeutet 10G und 25G, selten 1G (Ports und PCIe).

Was die NIC von einem Modul braucht

  • Compliance-Codes für eine Geschwindigkeit, die der Controller an diesem Käfig unterstützt.
  • Identität, die der Treiber akzeptiert — Intel-Familien sind die strengsten (Transceiver-Kompatibilität bei NICs).
  • FEC-/AN-Verhalten, das der Treiber abbilden kann: DAC ab 25G verlangt Clause-73-AN auf beiden Seiten; Optik braucht erzwungenen Speed und passendes FEC (FEC und AN).
  • Leistungsklasse innerhalb des Käfig-Budgets der Karte — die meisten NICs erlauben QSFP28 Class 4 (3,5 W) und QSFP-DD bis 12–15 W; bei ZR-/durchstimmbaren Modulen prüfen (Leistung und Verbrauch).
  • Kühlung: Der Server-Luftstrom verläuft von vorn nach hinten durch die Karte; Module auf nach hinten weisenden Karten sitzen im Abluftstrom (Temperaturklassen).

Typische Rollen und ihre Optik

RolleNICLink
Allgemeiner Virtualisierungs-Host2 × 25G SFP28DAC zum ToR (Rollen und Topologien)
Storage / NVMe-oF2 × 100G QSFP28DAC/AOC, RoCE mit PFC (Verlustfreies Ethernet)
GPU-Server4–8 × 400G OSFP/QSFP112 (eine pro GPU)AOC/DR4 zu Rail-Leaves (Verkabelung eines KI-Clusters)
HPCInfiniBand-HCA 1–2 × NDR/XDRDAC/AOC (IB-Kabel)
Edge / Zweigstelle2 × 10G SFP+LR zum Campus-Core
Management / OOB1G RJ45 oder SFP—

Weiterführende Informationen

In CodingBox

Ein Modul, das eine NIC ablehnt, wird genauso diagnostiziert wie eines, das ein Switch ablehnt: Identität und Compliance-Codes auf der Werkbank auslesen, mit der Liste des Treibers vergleichen, bei Bedarf gemäß der Richtlinie kodieren (Check transceiver, Herstellersperre).


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