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吴健:高效互联的数据中心新架构
来源:网络 作者:未知 更新时间:2017-01-13




吴健

中国数据中心工作组专家技术委员会专家委员

综合布线工作组副组长

美国康普北亚区技术总监


网络的意义就是把世界变小!小到什么样子呢?小如一个人一样。我们把世界想成一个人,那么我们所谈到的云计算、大数据、物联物、移动互联等概念,其实归根结底是我们从两个角度去看这个网络世界,一个是如何获得信息,如神经系统;另外一个是计算和思考,如人类的大脑对这个世界进行认知和学习。从园区网与智能楼宇来看,就是建立神经网络和传感器网络,从而获得信息和传递信息;所以我们今天在谈数据中心,某种意义上来讲我们在研究大脑的如何处理问题。


我们知道大脑不是独立存在的,他依附在人体,有神经、有血管等等,以网络形态呈现,所以我们先从几个不同的维度去了解数据网络。


第一个关键词——流量。网络的流量对我们来讲好像永远都不够,为什么呢?是因为我们进行着一个深刻地变化,我们过去沟通就像今天这样面对面的沟通,但后来我们离的远了,你可以打电话,到后来我们不停留于只是通话,我们想看到你,如歌中所唱“我想知道你怎样,你说你没怎样。”所以就有了屏幕,那么有了屏幕就有很大的视频数据量,那未来会怎样?未来是VR/AR的时代,比如即便今天你不来这个会场听我们演讲,你坐在家里也如你在会场一样,那就成功了,那就是我们的未来。所以我说网络就是把世界变小,未来的未来会怎样?一定是这样,我就不是这么费劲口舌地教你A如何是A,B如何B,直接神经对神经,就如同程序复制一样,这是人工智能的问题,脱离了今天的话题,暂且不讲。


那么互联网的流量是什么样呢,大约几年之后视频数据会占到全部互联网发生数据的80%的流量,这很惊人,但这不是最高境界,我们追求的是实时视频数据。你即便不在这里,你也如看到我一样,这对带宽的吞噬是无止境的。因为不是你一个人想这样,是在场的所有人都想让对方亲临实景一样,所以将会产生很可怕的流量。


第二个关键词——延时。布线系统在物理层的信号传输大约是光速的2/3,不论铜缆介质还是光纤介质都是光速的2/3, 光纤通过折射率来计算的,铜缆通过NVP值来计算,都大约是光速的2/3,所以布线系统上的时间消耗是按照纳秒来计算的。由此类推,我们可以对延时有个感觉,200米大概需要1微秒,1公里大概需要5微秒。如果你还不能感知到时延带来的影响,我们举一个例子。例如你在网上下了一个定单,点了一个按键之后,1秒钟之内有反应你是舒适的,超过2秒钟你会很难受,所以人和人之间的感觉是靠秒来算的。那么互联网间的感觉呢,是按照毫秒来计算的,交换机之间用微秒计算的,光电信号在介质中的传输是按照纳秒来计算的,所以你会知道当你点下鼠标键的时候,整个世界发生着很多事件,同样如果你在考量A数据中心跟B数据中心有一百公里的时候,你会知道它大概需要500微秒的延时,这就是我们对这个世界的延时的感觉。这个感觉影响到我们如何建立一个数据中心模型,保证更好的服务,更低的延时。


第三个关键词是速度。在未来以太网路线图Roadmap里面,我们走到曲线的什么阶段呢,现在走到了40G以太网阶段,未来的路应该如何去走呢?我们继续从40G往100G去走,在演进过程中布线系统扮演着重要角色,但不要忘记布线连接的是设备元器件,从这里可以看到收发器和元器件有多种形态出现,那么谁是最后的赢家,最终在IT世界里剩下来的最可能是成本低、损耗低、更易于连接、高密度的收发器。


网络构架的发展。在发展数据中心的同时我们会知道,它的构架也在发生着变化,比如我们在从传统构架向云的构架去发展,就如一个人的大脑,里面布满了神经元,神经元之间有高速的信息的传递。我刚才提到的流量问题、延时问题、带宽问题,它们都在这里深刻地发生着变化。


我们从传统的架构逐渐向云的架构去发展,可以看到大量服务器是如何以多对多的形式连接的。我们再把它按照一个独立的模块化去看待,会发现不论是数据中心还是整个网络世界;无论把计算体之间聚合到一起成为一个巨大的数据中心,还是分散到世界各地成为一个云的边缘末端,无非就是聚和合!从DC1到DC2,当我们把它的距离拉远,形成分布式或边缘化计算时它需要什么样的网络传输,能接受什么样的延时?这是需要我们思考的问题;同样你把它拉到一个空间,形成一个大型的数据中心时,需要什么样的网络传输,如果提高效能?这就也是我们在这里要深刻思考的问题。


总结下来有四个认识数据中心布局的角度,一个是中心计算或边缘计算;二是延时和速率的考虑;三是分布式和集中式的考虑;四是你自己拥有还是找别人租借的考虑。我们想这个世界和人是一样的,我们的大脑其实是需要很多运算的,需要一个更快速信息传输网络,以及更快速地来认知和计算。一个统计印证了这个说法,未来的数据中心有三种形态,这三种形态包括:Hyperscale类型,以大量互联网公司为主;MTDC或称托管型,以运营商为主;企业自建的数据中心,代表行业是金融业,金融行业规模较大。未来可能三分天下,但不是谁取代谁,而是如何在客户体验、安全可靠、管理服务模式、资源利用、网络架构等等多个方面综合考虑。需要发展数据中心这件事情是确定无疑的,只是最终以什么形态展示给你。


在未来数据中心的连接中,什么样的速度才是切实可行的呢?我们认为IT技术逐渐从10G向25G的服务器连接过渡,网络从40G向100G过渡也是确定无疑,所以我们需要更快速的连接,怎么才能做得到?今天跟大家讲到了网络的发展,我推荐一个全新的光纤等级,它就是OM5光纤,这也是我和我的同仁们在过去一年里在标准方面推进的重要里程碑。我们都知道光纤分单模、多模,并有多个应用等级。今天我特别推荐OM5,它符合数据中心,尤其是短距离连接的需求。整个产业链的推进已经到了OM5的时代?任何一个新技术必须随着生态圈的成熟才能得到普及。铜缆从Cat.5e到Cat.6A如此,光纤从OM1到OM4如此,今天开始将从布线、收发器和设备端各个生态圈里逐步进入OM5的时代。


我们积极参与这个产业链,并建立了一个演示平台,能够给你展示出来什么才是一个短距离里面高速连接的理想产品。我们在多模应用里大多停留在850nm波长的应用,基于这个波长带宽很难突破,因为这个通道太窄,我们像修路一样,一条车道的容量总是有限的。我们多修几条车道可以吗?比如北京和天津之间的高速只修两车道,你觉得不够用,那么可以修成四车道。当你建设了多条车道之后,那就意味随着IT设备和收发器的技术发展,可以充分地利用这些车道,进而能把一个10G的通道变成40G,或者一个100G的通道变成400G,这就是宽带多模。宽带多模的标准已经尘埃落定,标准定义了四条道,分别在850nm、880nm、910nm和940nm四个波长,每一条道都拥有自己的传输能力,这样新的多模光纤就有了4倍的效果提升,40G到400G可以轻松应对。刚才提到四个车道就是四个波长,所以有了这样一条技术路线之后,我们就可以用较少的光纤从40G一直支持到400G都没有问题,这就是宽带多模,这就是OM5。


TIA的标准是492AAAE,ISO的标准命名为OM5,OM5的诞生不是一家厂商能够决定的事情,是整个产业链生态圈发展的事情,我们与FINISAR、EXFO两家公司一起建立了一个演示平台,支持40G到500米以上。我们最好的一个展示效果是100G到450米。我们通过不同的介质,加上不同的收发器看到不同的应用性能效果。对于OM5来讲,不论是应用距离还是传输速率都有了长足的进步。当然这要配合最新SWDM的收发器来完成。所谓SWDM是指短波分复用,它与CWDM和DWDM有相类似的技术原理。多模光纤过去都是在短距离里面去挣扎,当发展到40G/100G的时候,只能支持到100米或150米,今天我们用一个新的技术可以突破过去的瓶颈,上升到400米甚至更远。我们需要借助于新型的光纤以及新型的收发器,比如SWDM技术的收发器和OM5的光纤,真正达到了更远的距离,更快的速度,这就是我今天介绍的主要内容。


另外,除了高速互联的需求外,在未来数据中心中也出现了光纤线槽和智能化管理的需求。


最后我用三句话来结束的演讲:第一句话,OM5真正达到了更好的成本与效率;第二句话,未来的数据中心的管理,AIM和DCIM同时并进。第三句话是今天的主题,网络的形态基于流量、延时、速率和云服务的需求,各种IT资源需要灵活的部署,比如高密度模块的聚合与分散,就如人与人之间的聚合和分散一样,无论何时、无论何地、无论何事,连接我们的必须是高速的网络!

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