隨著新基建時(shí)代的來(lái)臨，云計(jì)算已然大行其道。阿里，騰訊等巨頭紛紛開(kāi)始布局更大規(guī)模的新一代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。這將是一種基于高密度，大容量，且前所未見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用集合體。和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比，其對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬、端口密度、安全防護(hù)以及運(yùn)維管理等諸多領(lǐng)域都提出了更高的要求。比如，對(duì)于新一代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心而言，傳統(tǒng)的制冷方式將限制其計(jì)算力的發(fā)揮，而液冷將走向前臺(tái);再比如，從流量的角度來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心屬于簡(jiǎn)單的匯聚型流量。但現(xiàn)在，流量將呈現(xiàn)不定向的突發(fā)性，傳統(tǒng)城域網(wǎng)交換機(jī)的性能將變得捉襟見(jiàn)肘。那么歸根到底來(lái)說(shuō)，和現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心相比，新一代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心將呈現(xiàn)哪些新趨勢(shì)呢?
統(tǒng)一交換將成為必然，萬(wàn)兆端口即將翻倍
網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)將是新一代數(shù)據(jù)中心最直觀的改變。首先，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)將同時(shí)存在于新一代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心當(dāng)中。其次，傳統(tǒng)的建網(wǎng)方式將使得其建設(shè)成本如火箭般上升，同時(shí)技術(shù)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的虛擬化。對(duì)于云計(jì)算價(jià)值的發(fā)揮將產(chǎn)生嚴(yán)重的掣肘作用。在這樣的背景下，Ethernet的統(tǒng)一交換網(wǎng)將成為新一代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)的首選。
既然高密度將是新一代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的趨勢(shì)，那服務(wù)器數(shù)量未來(lái)必然出現(xiàn)暴增。君不見(jiàn)阿里，騰訊這些巨頭的數(shù)據(jù)中心動(dòng)輒數(shù)萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器規(guī)模皆尤嫌不足。同時(shí)，單臺(tái)服務(wù)器核心數(shù)量的增長(zhǎng)，必然帶動(dòng)其帶寬消耗同步增長(zhǎng)。這對(duì)于目前的網(wǎng)卡而言，將產(chǎn)生極大壓力。
假如某個(gè)數(shù)據(jù)中心擁有2萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，收斂比為1:4。那么其基本的萬(wàn)兆匯聚端口數(shù)量將至少需要500個(gè)，如果考慮到安全防護(hù)以及IP存儲(chǔ)等設(shè)備，那么萬(wàn)兆端口的數(shù)量至少還得再增加1.5倍。
40G/100G接口將迎來(lái)高光時(shí)刻
在未來(lái)，隨著5G和邊緣計(jì)算的落地，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理能力將是一個(gè)天文數(shù)字。在這樣的背景下，作為數(shù)據(jù)交互的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，出口帶寬的壓力也將驟然增大。目前，大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的出口帶寬都已經(jīng)達(dá)到了100G以上，并且每年還在以超過(guò)100%的速度激增。傳統(tǒng)的10G接口顯然無(wú)法滿(mǎn)足這樣的需求。那么，40G/100G接口的普及將迎來(lái)高光時(shí)刻。
流量特征更為復(fù)雜，需部署專(zhuān)門(mén)的交換機(jī)
由于服務(wù)器資源動(dòng)態(tài)調(diào)配的特性，在云計(jì)算環(huán)境下，流量的特征將比之前更為復(fù)雜，也更加難以預(yù)測(cè)。由此帶來(lái)的突發(fā)性也更為明顯。所以未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，必然要求部署更為專(zhuān)業(yè)的交換機(jī)。和傳統(tǒng)交換機(jī)相比，這些交換機(jī)至少應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：
1.完全無(wú)阻塞交換網(wǎng)
數(shù)據(jù)中心級(jí)交換機(jī)采用CLOS交換網(wǎng)，這是一種完全無(wú)阻塞交換架構(gòu)，從而保證在任何流量特征的環(huán)境下，交換網(wǎng)都是可以實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞交換。
2.分布式大容量緩存的數(shù)據(jù)中心級(jí)交換機(jī)將成為趨勢(shì)
緩存的價(jià)值在傳統(tǒng)PC上早已為人們所熟知。在云計(jì)算時(shí)代，交換機(jī)之間的流量交互將無(wú)比巨大。甚至多端口同時(shí)向一端口轉(zhuǎn)發(fā)的幾率也大為增加，突發(fā)的流量會(huì)給端口造成巨大壓力。傳統(tǒng)的城域網(wǎng)交換機(jī)在出口端的小容量緩存，每板一般不超過(guò)64兆。一旦出現(xiàn)流量洪峰，緩存的堵塞丟包將不可避免。一旦如此，勢(shì)必形成骨牌效應(yīng)，從而導(dǎo)致應(yīng)用層的數(shù)據(jù)重傳并引起更為嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)堵塞。
數(shù)據(jù)中心級(jí)交換機(jī)采用的分布式大緩存架構(gòu)，其平均每個(gè)10G端口的入緩存可達(dá)256M，GE端口的緩存達(dá)20M，再?gòu)?fù)雜的流量模型，端口緩存時(shí)間最大均可達(dá)到200mS以上。只有這樣，才能滿(mǎn)足未來(lái)5G時(shí)代，大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的需求。
“天下賦，半三番”的能耗現(xiàn)狀將被液冷終結(jié)
既然計(jì)算力將加速上升，那么數(shù)據(jù)中心的能耗自然也會(huì)水漲船高。信通院云大所的何寶宏博士曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，“再大的風(fēng)也吹不冷滾燙的‘芯’”。的確，對(duì)于未來(lái)大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心恐怖的功耗而言，風(fēng)冷的瓶頸將限制數(shù)據(jù)中心計(jì)算力的提升。同時(shí)，由此帶來(lái)的耗電量也將讓一線城市難堪重負(fù)。
目前IT設(shè)備功耗占到數(shù)據(jù)中心總體能耗的比例為31%左右，而制冷設(shè)備的能耗卻已經(jīng)超過(guò)了40%。也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)中心的能耗大部分都消耗在了“降溫”領(lǐng)域。這樣的現(xiàn)狀頗有幾分“天下賦，半三番”的感覺(jué)。
在這樣的背景下，液冷技術(shù)將走向前臺(tái)。經(jīng)過(guò)數(shù)年的發(fā)展，今天的液冷技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟。目前，全球各大企業(yè)已經(jīng)在液冷領(lǐng)域展開(kāi)了諸多嘗試，市場(chǎng)化產(chǎn)品層出不窮。何寶宏博士認(rèn)為，“實(shí)際應(yīng)用顯示，浸沒(méi)式液冷的優(yōu)勢(shì)非常明顯，可以將單體計(jì)算密度提升10倍以上，同時(shí)IT設(shè)備占地面積減少75%以上，即縮減為原來(lái)的四分之一。”
目前浸沒(méi)式液冷技術(shù)上已經(jīng)比較成熟了，只是生態(tài)系統(tǒng)還不夠完善。隨著大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的發(fā)展步入快車(chē)道，這種情況勢(shì)必改變。生態(tài)建立以后價(jià)格必將下跌，而趨勢(shì)也將隨之成立。
評(píng)論