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    超大數據中心會需要什么類型的光電接口


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    許多人針對大數據中心應用哪些最底層網絡結構,怎樣演變,會必須哪些種類的光學插口,哪些量級,如何測算要求這些難題存有許多疑慮。 最先要提及的是摩爾定律(Moores law),其在大數據中心的演變中主要表現的比較突出?;旧厦?/span>2年大數據中心的互換網絡帶寬在價錢不會改變的狀況下翻番,進而考慮持續增長的超級運用針對網絡帶寬的要求,特別是在是視頻類的運用。例如字節跳動(頭條的總公司)主打產品在北美洲的短視頻App,Tik Tok,總流量指數值級瘋漲讓其數據中心服務商阿里服務器在北美洲持續忙碌升級,或許都是“既有痛又有樂”。 這兒以Google的大數據中心拓撲構架為例,(之后還有機會再一塊兒討論Facebook,Microsoft等的大數據中心構架)。Google大數據中心過去十明年早已演變了好幾代,關鍵是應用場景Clos網絡拓撲構架,從一開始就的Firehose,慢慢演變到Watchtower,Saturn,到近幾年來許多場所被提及的Jupiter?;Q機器設備插口速度也從1GbE演進到了40GbE/100GbE,400GbE也已經少量運用中。圖1得出了Google大數據中心拓撲構架的演化圖示,表1則得出了每一時代的構架主要參數。更實際的內容能夠參照知乎問答上的文章內容。 Clos網絡結構最開始是由Charles Clos1952年設計構思出的,用多用的中小型網絡交換機列陣搭建1個“無堵塞”的互聯網,有那么好多個特性: 

    l 關鍵為3級互換構架 

    l 每一級的每一模塊都和下一級的機器設備互連 

    l 適用遞歸,網絡帶寬可無限拓展,對隨意每臺網絡服務器,能應用網口的最大網絡帶寬與大數據中心隨意每臺網絡服務器通訊 

    l 向后適配,適配目前的以太網接口及運用 

    l 到特定的到達站,路由器挑選在初級是能夠有好幾個相對路徑,但事件互換模塊中間只存有惟一這條路由器 

     Clos網絡結構非常簡單,許多白盒機生產商用Broadcom的互換集成ic就能夠生產制造出特性非常好的高檔網絡交換機。如今很多的大數據中心在應用Clos網絡拓撲構架。 傳統式大數據中心中南北向(有關互聯網中南北方物品的表述能夠參照)的總流量很大,但隨之分布式計算要求的盛行,東面的總流量迅速增加,不僅分布式計算造成集群服務器的瀏覽要求大幅度提升;與此同時,運用也變得更加繁雜,例如物聯網技術中的某一客戶進行懇求,管理中心網絡服務器將會必須從諸多邊沿大數據中心或是網絡服務器提取某些統計數據,解決后再回到到客戶,這般東面的總流量就變得更加大,乃至大過南北向總流量。這也就是說為何近期兩年大數據中心中間的互連要求增長率要快過大數據中心內部互連,見表2,

     Jupiter是應用場景140Gbps的大數據中心互聯網,其構架有這一好多個特性: 

    1. Centauri TORTop of Rack)網絡交換機每1個基本模塊是14U的表面,每1個帶有640G16x40G)的互換集成ic,總共4x16x40G的互換容積。假如按3:1南北向分派,則能夠配備為48x40G容積朝南到網絡服務器,16x40G朝北到fabric network,或是以10Gbps為基本速度,192x10G朝南和64x10G朝北?;蛟S,還可以做1:1分派,南北向各32x40G,如圖所示2。圖2:Centauri TORTop of Rack)交換機配置

    2. 正中間部分(Middle Blocks)由4Centauri網絡交換機構成,其互換容積為4x4x(16x40G),但每一正中間部分都由2級(two-stageClos網絡交換機構成,每一級能夠配備為64x40G朝北到Spine網絡交換機,64x40G或是256x10G朝南聯接32TOR網絡交換機。3. 每一聚集部分(Aggregation Blocks)由8個正中間部分組成,其互換容積為8x(64x40G)512x40G朝北到Spine網絡交換機,朝南8x(256x10G)2048x10GTOR網絡交換機。4. Spine網絡交換機由2-stage Clos網絡交換機構成,即2x(64x40G)與聚集部分互連。 那樣針對1Jupiter大數據中心,其構架為256Spine網絡交換機,朝南與64個聚集部分互連,每一聚集部分朝南與32TOR網絡交換機互連,也就代表一共必須2048=64x32)個TOR服務器機柜;每臺服務器機柜能夠有數最多48臺網絡服務器,滿配換句話說98304臺網絡服務器;每臺網絡服務器可配備2個髙速網口,即1Jupiter大數據中心會必須196,60810G髙速網口。 從左右的構架看來,我覺得大伙兒早已能夠自身算出去光學插口的總數了。這要以較大基本速度40GbpsGoogle Jupiter大數據中心舉的事例,或許假如較大基本速度是100Gbps或是400Gbps,一起服務器網卡最少速度為25Gbps或是50Gbps,大伙兒能夠以此方法做相對的推演。 或許,大數據中心將來的演變還是有許多挑戰的。例如電互換的速度慢慢會碰到短板,以BroadcomSwitching ASIC為例,從以前2011年公布的640G互換容積的Trident,到2014年公布的1.2T Trident 2,2015年公布的3.2T Tomahawk,到2017年底公布20183一季度燒錄的應用場景16nm CMOS加工工藝的12.8T Tomahawk 3,技術路線圖發展趨勢還是迅速的,但后邊的25.6T及左右互換集成ic的發布時間存有許多系統性風險,根本原因集成icBGA封裝PIN腳相對密度,IO總數迅速提高較難。 如圖4,由于硅光技術性的導入,每臺刀片服務器的規格能夠大幅度減少60%左右,一起,速度大幅度提高及其功率的大幅度降低是顯而易見易見的益處。這也就立即驅動器流行的集成ic企業乃至實際機器設備商們,近期兩年很多資金投入在硅光技術性(Silicon Photonics,SiP),及其2.5D/3D的芯片封裝技術性等。有關硅光技術性,之后再找機遇做專題討論。 另一個,也是好多個難題會限定大數據中心的發展趨勢速率,例如IEEEPCIe系統總線接口標準的演變很慢,現階段流行依然是PCIe 3.0,每一lane的速度僅為8Gbps,許多業內專家也在號召立即繞過PCIe 4.0去公布PICe 5.0,每一Lane的速度超過32Gbps,那樣光學速度能夠配對。其他難題,例如SERDES演變(25G-50G),大數據中心致冷(傳統式風冷式到水冷散熱),Serverless這些,也全是很大的話題討論。 綜上所述,將來的大數據中心構架是向著“模塊化設計、扁平化設計、易拓展”這好多個方位在發展趨勢,特大型云服務提供商們也愈來愈高度重視大數據中心網絡結構的演變和提升,物聯網技術,5G必定會催生出超級運用,進而推動大數據中心的迅速發展趨勢。期待還有機會與專業人士多多的討論這行的話題討論。下篇將大量討論光學互連插口在大數據中心的運用。

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