Drut Technologies：CPO＋OCS打破静态机架算力局限

Drut Technologies成立于2018年，总部位于美国新罕布什尔州纳舒厄，业务覆盖美国、印度及欧洲市场，是OCS光子解聚合技术领域的先驱企业之一。团队核心创始人之一的Jitender Miglani（现总裁兼董事长）曾任Calient Technologies工程副总裁，主导MEMS光开关技术研发，2018年创立Drut后初期任CEO。

在OCP研讨会上，Drut公司的Simon McCormack发表了题目为Break the Rack with Light的报告。报告指出当前AI数据中心面临的核心矛盾：传统机架架构中服务器与GPU的物理绑定导致资源利用率长期低于30%，而大语言模型参数从80亿到4050亿的指数级增长（如Llama3.1 405B），同时模型优化技术（如CPU层卸载、量化、动态量化）又推动小型化、专用化模型的普及，导致AI workload对硬件资源的需求始终处于动态变化中。

传统静态数据中心架构（CPU机架、GPU机架、存储机架独立分离，所有流量依赖ToR交换机）无法适配这种动态需求：一方面，GPU等核心资源被“绑定”在固定机架内，闲置时造成资源浪费；另一方面，当模型需要多类型、多数量资源组合时，静态架构难以快速响应，导致训练/推理效率低下。此外，GPU硬件生命周期仅2-3年，而服务器更新周期更长，固定架构下的“捆绑升级”进一步增加了企业的TCO（总拥有成本）。

◆ 服务器解耦：重构数据中心资源分配逻辑

Drut将“服务器解耦”（Server Disaggregation）视为解决上述困境的核心方案——即打破传统服务器的“CPU-内存-GPU-存储”一体化结构，将硬件资源拆分为独立的资源池（CPU池、GPU池、存储池、FPGA池等），再通过动态互连技术，跨机架组合成“定制化机器”（Composed Compute System）。

这种解耦架构的核心价值在于：

1. 资源弹性分配：根据AI workload需求，实时调配GPU、存储等资源，例如为大模型训练分配32路GPU，为轻量推理分配1-2路GPU，避免资源闲置；

2. 独立升级路径：GPU、服务器可分别升级，无需因GPU迭代而更换整台服务器，延长硬件生命周期，降低升级成本；

3. 跨机架扩展：突破物理机架的限制，实现资源的全局调度，满足大规模AI集群（如GPU Farms）的部署需求。

而实现服务器解耦的关键，在于低延迟、高带宽的动态互连技术——这正是Drut 2500系列光子架构与光交换（OCS）的核心应用场景。

◆ 核心硬件组件：2500系列的光子互连基石

Drut 2500系列通过“Fabric Interface Card（FIC 2500）+ Photonic Resource Unit（PRU 2500）”的硬件组合，构建了服务器解耦的物理基础。

1. Fabric Interface Card（FIC 2500）：服务器与光子 fabric 的桥梁

FIC 2500是插入服务器（主机）PCIe Gen5插槽的光纤接口卡，承担“连接主机与资源池”的核心角色，其关键技术参数与功能包括：

- 形态与兼容性：采用全高半长（FHHL）设计，适配标准PCIe Gen5 x16插槽，兼容市面上所有带可用PCIe插槽的现成服务器（Off-the-Shelf Servers），无需定制硬件；

- 互连能力：搭载2或4个CPO 2.0 光模块连接器，每个CPO引擎提供8个独立通道，支持16x100G（2个CPO）或32x100G（4个CPO）的fabric端口带宽；通过MPO16单模光纤电缆连接，单卡总吞吐量可达1.6 Tbps（2个CPO）或3.2 Tbps（4个CPO）；

- 资源扩展：每台服务器可部署1-2张FIC 2500，支持最多32路GPU per主机（通过连接PRU 2500资源池实现），满足AI/ML对大规模GPU集群的需求；

- 软件协同：与Drut DynamicXcelerator软件深度集成，实现实时带宽分配、故障冗余与资源调度——例如动态调整PCIe通道为x8或x16模式，适配不同workload的带宽需求。

此外，FIC 2500分为“发起端”（iFIC 2500，部署于服务器）与“目标端”（tFIC 2500，部署于PRU 2500），两者通过光子fabric实现PCIe Gen5信号的远程传输， latency远低于传统电互连，确保GPU-to-GPU、GPU-to-storage的直接通信效率。

2. Photonic Resource Unit（PRU 2500）：集中式资源池载体

PRU 2500集中承载GPU、FPGA、NVMe存储等PCIe资源的高密度 chassis，其核心特性包括：

- 插槽配置：共16个插槽，其中12个为PCIe Gen5 x16设备插槽（10个双宽插槽，支持高功率GPU；4个单宽插槽，支持FPGA、SmartNIC等），4个为主机插槽（用于部署tFIC 2500，连接外部服务器）；

- 互连带宽：每个tFIC 2500支持16x100G或32x100G fabric带宽，4个tFIC 2500可连接4台主机（x16模式）或8台主机（x8模式），实现资源池与多服务器的灵活对接；

- 供电与散热：配备4个3000W热插拔电源，支持6个120mm x 38mm热插拔风扇，满足8路双宽GPU的高功率需求（单插槽功率可达600W+）；

- 环境适应性：工作温度范围0°C~35°C，存储温度-20°C~70°C，符合数据中心标准环境要求，尺寸为深度650mm×宽度447mm×高度175mm，适配标准机架安装。

典型部署中，2台PRU 2500（每台8路GPU）可通过iFIC 2500连接4台服务器，形成“4服务器+16GPU”的资源集群，支持AI推理、HPC等场景的动态资源组合。

◆ OCS与CPO技术：实现低延迟光子互连的关键

Drut报告强调，“PCIe remoting over Optical Circuit Switch（OCS）”是服务器解耦的技术核心——即通过OCS（光电路交换机）构建动态光子fabric，实现PCIe信号的长距离、低延迟传输；而CPO技术则是提升光子互连密度、降低功耗的关键突破。

1. OCS的作用：动态光路由

Drut的光子fabric基于OCS实现“动态互连”：OCS作为Layer-1层交换机，可实时调整iFIC 2500与tFIC 2500之间的光子通路，无需依赖传统以太网或InfiniBand的协议转换，从而将latency降至亚毫秒级（满足AI/ML对低延迟的严苛要求）。例如，当Server A需要调用PRU 2500中的GPU资源时，OCS可直接建立Server A（iFIC）与PRU 2500（tFIC）的光子通路，数据传输无需经过多跳交换机，效率显著提升。

2. CPO技术：Drut与Ranovus的合作突破

Drut 2500系列是首批商用CPO解决方案之一，其核心在于集成了Ranovus的ODIN® CPO光学互连技术——该技术将激光器、调制器、光电探测器、驱动电路等关键模拟组件单片集成EPIC，相比传统可插拔光模块，具有三大优势：

- 更高密度：CPO 2.0连接器支持每端口8个通道，单卡可实现32x100G带宽，远超传统模块的密度；

- 更低功耗：省去了可插拔模块的独立封装与电-光转换环节，每100G带宽的功耗降低30%以上，缓解数据中心的供电压力；

- 更好的扩展性：支持PCIe Gen5/Gen6/Gen7及高速以太网，为未来更高带宽需求预留升级空间。

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◆ 软件协同：DynamicXcelerator实现资源动态编排

硬件层面的解耦与互连，需要软件层面的“编排大脑”——Drut DynamicXcelerator作为服务器软件栈，负责将硬件资源转化为“软件定义的资源池”，其核心功能包括：

1. vPOD创建与隔离：将CPU切片、内存切片、GPU、NIC等资源组合成虚拟资源单元（vPOD），vPOD可跨服务器、跨fabric（以太网、InfiniBand、光子fabric）部署，且物理隔离，确保不同用户/workload的资源安全；例如，8路GPU服务器可拆分为3个vPOD（5路GPU+2路GPU+1路GPU），分别分配给不同AI任务；

2. 实时资源调度：通过Drut Fabric Manager（DFM）实现GPU、存储等资源的实时分配与重分配——当某一vPOD的任务结束后，GPU可立即释放并分配给其他任务，资源利用率提升40%以上；

3. 兼容性与易用性：支持现成服务器、多厂商GPU（如NVIDIA、AMD）与RDMA-capable NIC，无需定制硬件；提供AI/ML工作bench，自动化配置模型环境，用户可直接调用vPOD资源，无需关注底层互连细节。

◆ 技术收益与应用场景：赋能AI/ML与HPC

Drut的解耦方案在AI/ML、HPC等场景中展现出显著价值：

- AI/ML推理加速：集中式GPU池通过光子fabric连接多服务器，模型推理时间最多缩短80%；支持多代GPU混合部署，旧GPU可用于轻量推理，延长硬件生命周期；

- HPC集群优化：亚毫秒级延迟与99.999% 正常运行时间，满足气象模拟、量子计算等 mission-critical 任务的需求；

- GPU-as-a-Service（GPUaaS）：云服务商可通过vPOD实现GPU的精细化分配，按用户需求提供1路、4路、8路等不同规格的GPU资源，基础设施成本降低30%；

- 存储资源池化：将NVMe存储集中部署于PRU 2500，通过光子fabric实现服务器与存储的直接连接， 配置时间缩短60%，存储利用率提升40%。

◆ 结论：光子解耦架构重塑数据中心未来

Drut报告的核心观点——“固定容量基础设施浪费资源，解耦方案提供AI所需的灵活性”，在Drut 2500系列中得到了完整落地：通过FIC 2500与PRU 2500构建的硬件基础，结合OCS与CPO的光子互连技术，再以DynamicXcelerator实现软件编排，Drut成功将静态数据中心转变为“资源可动态组合、带宽可实时调整、升级可独立进行”的动态环境。

这种架构不仅解决了当前AI/ML的资源瓶颈，更通过“光子+软件定义”的技术路线，为未来PCIe Gen6/Gen7、高速以太网等更高带宽需求预留了扩展空间。正如Drut与Ranovus的合作所体现的，CPO等光子技术的商用化，将进一步推动数据中心从“铜缆时代”迈向“光子时代”，为AI算力的持续增长提供底层支撑。