Cáp DAC (Direct Attach Copper) là gì? Tại sao chúng quan trọng trong trung tâm dữ liệu?

Cáp DAC (Direct Attach Copper) là gì? Tại sao chúng quan trọng trong trung tâm dữ liệu?

Tại ServeTheHome (STH), chúng tôi thường xuyên sử dụng thuật ngữ "DAC" hàng chục lần mỗi năm khi nói về mạng máy tính. Hầu như mỗi lần nhắc đến, đều có độc giả đặt câu hỏi: "DAC là gì?". Vì chúng tôi tin rằng việc chia sẻ kiến thức là rất quan trọng, bài viết này sẽ cung cấp một hướng dẫn nhanh về loại cáp này.

Cáp DAC QSFP+

Cáp DAC (Direct Attach Copper) là gì?

Hiểu một cách đơn giản, cáp DAC là một loại cáp đồng có các mô-đun kết nối ở hai đầu, cho phép giao tiếp trực tiếp giữa các thiết bị thông qua dây dẫn đồng. Cả hai đầu đều có các đầu nối cụ thể và chiều dài cáp là cố định.

Lớp chắn điện từ bao quanh cáp đồng sẽ tăng lên khi tốc độ truyền tải tăng cao để đảm bảo sự ổn định cho kết nối. Trong ví dụ trên, chúng ta có hai đầu nối QSFP+ ở hai phía, được nối với nhau bởi một dây cáp cố định cho phép các thiết bị trao đổi dữ liệu. Khác với các bộ thu phát quang (optical transceivers), cáp DAC thường có độ dài cố định và bị giới hạn về khoảng cách tối đa do tính toàn vẹn của tín hiệu.

Cáp đồng Twinax

Trong chuỗi hướng dẫn về cáp quang của chúng tôi, chúng tôi chủ yếu tập trung vào công nghệ quang học vì đây là yếu tố thiết yếu cho việc truyền dữ liệu đường dài. Tuy nhiên, khi mạng ngày càng nhanh hơn và bước vào kỷ nguyên 400GbE trở lên, khoảng cách mà kết nối đồng có thể truyền tải một cách đáng tin cậy và thực tế ở những tốc độ đó là rất hạn chế. Trong vài năm tới, chúng ta vẫn sẽ thấy cáp đồng DAC được sử dụng giữa các thiết bị trong cùng một tủ rack (rack), nhưng về kết nối giữa các tủ rack hoặc xa hơn, truyền thông quang học sẽ chiếm ưu thế.

Cáp Breakout DAC là gì?

Một loại quan trọng khác của cáp DAC mà bạn có thể gặp phải là cáp Breakout DAC. Với các mô-đun như QSFP+ cho mạng 40GbE và QSFP28 cho mạng 100GbE, chữ "Q" đại diện cho Quad (bốn). Do đó, một cách để hình dung đầu nối QSFP+ là nó đang mang bốn kênh SFP+. SFP+ là 10Gbps, QSFP+ là 40Gbps, bốn liên kết 10Gbps sẽ cho chúng ta băng thông 40Gbps. Mô hình khái niệm này cũng giữ nguyên cho SFP28 và QSFP28.

Kết quả là, một thực tế khá phổ biến là sử dụng các dạng thức QSFP+/QSFP28 có mật độ cao hơn và chia nhỏ chúng để kết nối với 2-4 thiết bị tốc độ thấp hơn. Dưới đây là ví dụ về một đầu có bốn cổng SFP+ và đầu kia là một cổng QSFP+:

Cáp Breakout DAC từ QSFP+ sang SFP+

Cần lưu ý nhanh rằng, mặc dù về mặt khái niệm điều này hoạt động, nhưng không phải tất cả các switch, router, NIC, máy chủ, bộ lưu trữ và các thành phần khác đều hỗ trợ breakout. Ngày nay, hầu hết các thiết bị đều hỗ trợ, nhưng vẫn còn khá nhiều ngoại lệ không hỗ trợ tính năng này. Thậm chí còn có những card mạng như HPE 620QSFP28 4x 25GbE Single QSFP28 Port Ethernet Adapter, được thiết kế để sử dụng cổng QSFP28/QSFP+ với cáp DAC hoặc dưới dạng bốn kết nối riêng biệt.

Card mạng HPE 620QSFP28

Mặc dù bạn chỉ thấy một cổng vật lý ở trên, nhưng hệ thống có thể nhìn thấy card mạng này là bốn thiết bị 25GbE riêng biệt chứ không chỉ là một thiết bị 100GbE:

Thông tin card mạng HPE 620QSFP28

Điều quan trọng ở đây là cáp DAC và mô hình cáp Breakout DAC phổ biến đến mức chúng ta thậm chí còn thấy các card cụ thể sử dụng cáp breakout DAC chỉ để tăng mật độ cổng.

Chúng tôi cũng lưu ý rằng bạn có thể tìm thấy các loại cáp DAC chuyển đổi từ QSFP+ sang 1x SFP+ hoặc QSFP28 sang 1x SFP28 thực hiện chức năng tương tự như những gì chúng tôi đã đề cập trong bài viết về việc sử dụng NIC 40GbE (QSFP+) với Switch 10GbE (SFP+).

Cáp DAC có thể truyền đi xa bao xa?

Điều này phụ thuộc một chút vào loại cáp DAC và nhà sản xuất. Nói chung, khi chúng ta chuyển sang tốc độ trên 100GbE, cáp DAC sẽ bị giới hạn ở các đoạn cáp dài 5m hoặc ngắn hơn.

Một điểm nhỏ khác cũng rất quan trọng là khi cáp DAC chuyển sang tốc độ cao hơn, chúng cũng yêu cầu nhiều lớp chắn hơn. Lớp chắn dày hơn dẫn đến cáp to hơn. Điều này có nghĩa là cáp DAC tốc độ cao ít linh hoạt hơn cáp DAC tốc độ thấp. Nếu bạn so sánh một cáp DAC QSFP+ 40GbE điển hình với một cáp DAC QSFP28 100GbE, bạn sẽ thấy loại dùng cho mạng 100GbE dày hơn và cứng hơn. Điều đó có nghĩa là việc đi dây cáp DAC trong tủ rack thách thức hơn so với trước đây. Một điểm tốt đẹp của cáp DAC so với cáp quang là chúng ít nhạy cảm hơn với bán kính uốn cong của cáp.

Cũng có hai loại chính của cáp DAC: chủ động (active) và thụ động (passive). Cáp thụ động tiêu thụ ít điện năng hơn. Cáp chủ động tiêu thụ nhiều điện năng hơn nhưng đạt được khoảng cách xa hơn một chút. Tuy nhiên, ngay cả cáp chủ động cũng không đạt được khoảng cách xa như các kết nối quang. Chúng tôi cũng lưu ý ở đây rằng có Cáp quang chủ động (Active Optical Cables - AOC) tương tự như DAC là các giải pháp độ dài cố định được lắp ráp sẵn. Chúng có thể đạt được khoảng cách xa hơn vì sử dụng truyền thông quang học.

Tại sao không chỉ sử dụng cáp quang thay vì DAC?

Có lẽ lý do chính đơn giản là chi phí. Thực sự có hai loại chi phí có thể liên quan: chi phí phần cứng và chi phí vận hành. Để hiểu tại sao, hãy xem một mô hình khái niệm về cả hai.

Với DAC, quá trình chuyển đổi giữa các mô-đun (ở đây là QSFP28) và các chip trong hệ thống lớn hơn là từ đồng sang đồng. Đối với cáp quang, chúng ta phải chuyển đổi tín hiệu điện ở một bên thành tín hiệu quang để truyền thông tin qua quang. Sau đó, chúng ta cần có một bên nhận để lấy các mẫu ánh sáng và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện. Quá trình chuyển đổi này cần diễn ra theo cả hai hướng.

Do đó, cáp quang có xu hướng tốn kém hơn do độ phức tạp của chúng và chúng cũng có xu hướng tiêu thụ nhiều điện năng hơn. Chi phí phần cứng bổ sung và chi phí điện năng sau khi triển khai là những động lực chính để tiếp tục sử dụng DAC trong các tủ rack. Ngoài ra, do tính đơn giản, DAC được coi là rất đáng tin cậy.

Nên tìm loại cáp DAC nào?

Chúng tôi sẽ gợi ý bạn nên tìm kiếm hai yếu tố lớn. Thứ nhất là tốc độ. Đối với Ethernet, đây là bộ thông số phổ biến:

Thế hệ 10GbE/ 40GbE

• 10GbE đến 10GbE: SFP+ sang SFP+
• 40GbE đến 40GbE: QSFP+ sang QSFP+
• 40GbE đến 4x 10GbE: QSFP+ sang 4x SFP+
• 40GbE đến 1x 10GbE: QSFP+ sang SFP+

Thế hệ 25GbE/ 50GbE/ 100GbE

• 25GbE đến 25GbE: SFP28 sang SFP28
• 50GbE đến 50GbE: QSFP28 sang QSFP28
• 100GbE đến 100GbE: QSFP28 sang QSFP28
• 100GbE đến 4x 25GbE: QSFP28 sang 4x SFP28
• 100GbE đến 2x 50GbE: QSFP28 sang 2x QSFP28
• 100GbE đến 1x 25GbE: QSFP28 sang 1x SFP28
• 100GbE đến 1x 50GbE: QSFP28 sang 2x QSFP28

Đó nên là hầu hết các chuyển đổi bạn cần biết. Mô hình này cũng sẽ hoạt động cho các thế hệ như QSFP56 và QSFP-DD và xa hơn nữa.

Yếu tố thứ hai là tính tương thích của nhà sản xuất. Nhiều nhà sản xuất switch, router, máy chủ, bộ lưu trữ và NIC khóa các bộ quang học trong switch để chỉ tương thích với các bộ quang học được xác nhận đắt tiền hơn của chính hãng. Ví dụ, người ta có thể kết nối router Cisco với switch HPE bằng cách đặt bộ quang QSFP28 của Cisco vào switch Cisco và bộ quang QSFP28 của HPE vào switch HPE, sau đó chạy cáp giữa chúng. Với DAC, việc này phức tạp hơn vì cả hai đầu đều được cố định vào một cáp. Kết quả là, các thiết bị vẫn có thể "kén cá" chọn cáp DAC nào được sử dụng, nhưng không hiếm khi chúng ta thấy các thiết bị ít hạn chế hơn khi sử dụng DAC so với bộ quang học. Tuy nhiên, đây vẫn là điều cần lưu ý khi tìm kiếm cáp.

Lời kết

Mặc dù chúng tôi đang thực hiện một loạt bài viết lớn về cáp quang, nhưng cáp DAC vẫn cực kỳ hữu ích. Chúng giúp cắt giảm chi phí đáng kể đến mức chúng là thiết bị thiết yếu của trung tâm dữ liệu. Hy vọng hướng dẫn này đã giúp bạn hiểu cáp đồng gắn trực tiếp là gì, tại sao chúng được sử dụng và những yếu tố nào cần tìm kiếm khi lựa chọn.