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原理入门预计 25 分钟

需求拆解:从业务话术到端口和带宽

"我们要建个 AI 集群"这句话里没有一个可采购的数字。这节讲怎么问出来。

学完这节你能做到

  • 用一份清单把模糊需求问成可计算的参数
  • 区分必须独立成网与可以共用的流量类型
  • 识别报价单里最容易被漏掉的项

那句话里没有一个可采购的数字

需求方给你的往往是这个:

我们要建一个 AI 训练集群,性能要好,网络别成为瓶颈。

三句话,零个可用参数。这一节讲怎么把它问成能算的东西——因为后面两节的计算器, 输入全都来自这一步。

要问清的六件事

#问什么决定了什么
1规模:多少台服务器、每台什么配置端口总数、交换机台数
2增长:一年后多少台、三年后多少台预留多少端口与地址
3流量类型:东西向还是南北向、大包还是小包收敛比、要不要无损
4可用性:能停多久、单点是否可接受冗余方案、双上行、备件
5预算:总预算与分期方式选型档次、一次到位还是分期
6机房条件:机柜、功率、走线距离、已有网络光模块类型、拓扑可行性

六件事里第 2 和第 6 最容易被跳过,也最容易让项目返工。

第 1 件:规模要问到端口粒度

"20 台服务器"是不够的。要问到:

每台服务器:
  业务网卡      2 × 25G(双上行冗余)
  存储网卡      2 × 100G
  计算网卡      8 × 400G(GPU 节点)
  管理网口      1 × 1G
  BMC 带外口    1 × 1G

一台 GPU 节点是 14 个端口,不是 1 个。20 台就是 280 个端口,分属四张不同的网。 这一步算错,后面全错。

✓一张端口清单模板

把它做成表格让需求方确认,比来回口头沟通高效得多:

网络每节点端口数速率节点数端口总数备注
业务网225G2040双上行到不同 leaf
存储网2100G2040存储侧要 1:1
计算网8400G20160rail-optimized
带内管理11G2020
带外(BMC)11G2020独立交换机

签字确认这张表,再往下算。数字变了就重新签。

第 2 件:增长决定预留

这是最容易埋雷的一项,因为它的代价延迟出现:

划小了后果
端口没预留扩容要加交换机,可能触发拓扑升级(两层变三层)
Pod CIDR 划小节点数被写死,用尽后新节点 Pod 起不来(K8s 网络模型)
Service CIDR 划小基本改不了,只能重建集群
地址段不连续后期扩容拿到零散网段,路由与 ACL 全变复杂

问法要具体:"一年后会到多少台?三年内的上限是多少?" 拿不到答案就按当前规模的 2 到 3 倍做地址与端口预留—— 地址预留是零成本的,端口预留只是选大一档的交换机。

第 3 件:流量类型决定架构

同样 20 台机器,流量形态不同,方案能差一倍价钱:

流量特征典型业务收敛比要无损吗
南北向为主、小包Web、微服务3:1 可接受不需要
东西向大流量分布式存储、数据加载1:1不需要(TCP 够用)
东西向全员满速AI 训练的 AllReduce1:1需要(RDMA)
混合通用平台按最苛刻的那类算分网隔离

关键问题只有一个:有没有 AllReduce 这类全员同时满速的通信? 有就必须无损 + 1:1 + rail-optimized(成本高一个档);没有就用普通以太网。

第 4 件:可用性要问到"能停多久"

抽象的"高可用"没法设计。要问:

单台交换机故障,能接受影响多少台服务器、多长时间?
  → 不能有影响    → 双上行 + 双 leaf + MLAG(端口翻倍)
  → 影响半个机架  → 单上行,接受故障域
整网故障能接受多久?
  → 分钟级        → 需要备件在库、有值班流程
  → 小时级        → 靠厂商服务响应

这几个答案直接决定:leaf 是否成对、要不要 MLAG、备件数量、以及是否需要 带外管理网(业务网挂了还能进得去)。

第 6 件:机房条件是硬约束

设计再漂亮,机房放不下就是废纸:

条件影响
单机柜功率GPU 节点单台可能 10 kW 以上,一个机柜放不了几台
机柜数量与相邻关系决定用 DAC(几米内、便宜)还是 AOC/光模块
走线距离超过 DAC 长度就必须换光,成本差好几倍
已有网络能不能开 BGP、有没有空闲 VLAN、地址段谁分配
上电与制冷影响交付节奏,往往比设备到货更慢
!距离决定线材,线材是笔真钱

同样一条 400G 链路:

方式距离相对成本
DAC 铜缆1–3 米最低
AOC 有源光缆3–30 米中
光模块 + 光纤30 米以上最高(两端各一个模块)

所以"把强东西向通信的节点放进同一个机架"不只是性能优化, 也是省钱——同机架内能用 DAC。

规划时一定要拿到机柜平面图,而不是只有一个服务器数量。

四张网:先分清再算

以太网和计算网各有一节专门算账。这里先把边界划清——它们是四套独立的网络:

网络承载关键要求参考
业务网客户端访问、Pod 通信按流量形态定收敛比以太网规划
存储网读写数据与检查点存储侧 1:1,节点侧可轻度收敛同上
计算网GPU 集合通信1:1 + rail-optimized + 无损Rail 布线账
带外管理网BMC、交换机管理口、PDU物理隔离,业务挂了还能用独立设备

新人最常见的两个错误:把存储网和业务网合并(恢复流量会打爆业务), 以及忘记带外网(真出事时进不去机器)。

常被漏掉的采购项

按被漏掉的频率排序:

  1. 光模块——每根线两端各一个,总价常与交换机同一量级
  2. DAC/AOC 线缆——按实际距离核算,别按最短算
  3. 备件——光模块按 5% 备,交换机至少一台冷备
  4. 带外管理交换机——它不在"业务网"的清单里
  5. MLAG peer-link 端口——成对 leaf 之间要占 2 个口
  6. UFM 节点与它的机位(IB 场景)——SuperPOD 参考架构 里一个 SU 空出一台机位就是给它
  7. 上架与布线人力——几百根线的工时不是零

交付物:一页能评审的规划表

问清之后,产出应该是一页纸,让所有人在同一组数字上讨论:

【规模】     20 台 GPU 节点(8×H200),一年内到 40 台
【端口】     业务 40 × 25G / 存储 40 × 100G / 计算 160 × 400G / 管理 40 × 1G
【流量】     AllReduce 为主 → 计算网无损 1:1 rail-optimized
【可用性】   单交换机故障不影响业务;备件在库
【机房】     4 个相邻机柜,单柜 12 kW,柜内 DAC、跨柜 AOC
【地址】     Pod CIDR 10.244.0.0/16(每节点 /24,上限 256 节点)
             Service CIDR 10.96.0.0/12;LB 池 172.18.15.200-210
【结论】     计算网 8 leaf + 4 spine(QM9700);业务网 2 leaf + 2 spine
             线缆 252 + 256 根;光模块按两端计 + 5% 备件
【风险】     单柜功率上限只够放 5 台,40 台需要 8 个柜位——需机房确认

最后那一行最有价值:把已知的风险显式写出来, 而不是等上架时才发现。

检查点

Checkpoint单选

需求方说「20 台 GPU 服务器」。为什么这个数字不足以开始算网络?

Checkpoint单选

判断计算网要不要做无损 + 1:1 + rail-optimized,关键问题是什么?

Checkpoint多选

下面哪些项最容易在报价单里被漏掉?(多选)

这节课的落点

  • 六件事:规模、增长、流量类型、可用性、预算、机房条件;第 2 和第 6 最容易漏
  • 规模要问到端口粒度:一台 GPU 节点是十几个端口、四张网
  • 增长决定预留;Pod CIDR 与 Service CIDR 是一次性决定,拿不到数字就按 2–3 倍预留
  • 流量类型的分水岭:有没有 AllReduce——有就无损 + 1:1 + rail-optimized
  • 可用性要问到"能停多久、能影响多少台",才能决定双上行与备件
  • 机房条件是硬约束:距离决定线材,线材是笔真钱;一定要拿机柜平面图
  • 四张网分开算,别合并存储与业务网,别忘带外网
  • 交付物是一页可评审的规划表,最后一行显式写出已知风险

延伸资料