Čo je to architektúra Data Center Interconnect

 

 

Vývoj infraštruktúry dátového centra

 

Exponenciálny rast služieb cloud computingu a webových aplikácií zásadne transformoval požiadavky na infraštruktúru dátového centra. Jadrom tejto transformácie leží kritický význam architektúry prepojenia dátového centra, ktorá slúži ako chrbtica pre moderné distribuované výpočtové systémy.

 

Pochopenie zložitosti a obmedzení súčasných architektonických prístupov je nevyhnutné pre vývoj nasledujúceho - riešenia generácie, ktoré môžu spĺňať náročné požiadavky súčasných digitálnych služieb. Keďže organizácie sa stále viac spoliehajú na služby založené na Cloud -, analytiku veľkých údajov a distribuované výpočty, účinnosť, škálovateľnosť a spoľahlivosť prepojení dátového centra sa stali prvoradými obavami.

 

 

 

 

Tri - Implementácia topológie Tier

 

V troch - Tier Tier topologické konfigurácie obsahuje ďalšia vrstva nad agregačnou vrstvou jadrové spínače, ktoré prepína agregácia prepína cez 10 Gbps alebo 100 GBPS (zvyčajne implementované ako zviazané 10 GBPS pripojenia). Táto architektúra hierarchického dátového centra Interconnect Architecture ponúka významné výhody, pokiaľ ide o škálovateľnosť a toleranciu porúch.

 

Napríklad prepínače Tor sú zvyčajne spojené s dvoma alebo viacerými spínačmi agregácie, ktoré poskytujú redundantné cesty, ktoré zvyšujú celkovú spoľahlivosť systému a zabezpečujú nepretržitú dostupnosť služieb aj počas zlyhaní komponentov.

 

 

Prínosy škálovateľnosti tohto prístupu sa prejavujú pri skúmaní matematického postupu možností pripojenia. Každá ďalšia úroveň exponenciálne zvyšuje potenciál pre server - na - komunikačné cesty servera, čo dátovým centrám umožňuje prispôsobiť sa tisícom serverov pri zachovaní prijateľných úrovní výkonu.

 

Charakteristiky tolerancie poruchy sú rovnako pôsobivé, pretože viaceré redundantné cesty zabezpečujú, aby zlyhania siete v ktoromkoľvek jednom bode nevedeli k úplnému narušeniu služieb. Táto odolnosť je rozhodujúca pre udržiavanie dohôd o úrovni služieb (SLA) a za zabezpečenie kontinuity podnikania pre kritické aplikácie.

 

Spotreba energie a výzvy v oblasti energetickej účinnosti

 

Napriek architektonickým výhodám, architektúra súčasného dátového centra čelí architektúre, ktoré sa týkajú významných problémov týkajúcich sa spotreby energie a energetickej účinnosti. Primárne obmedzenie pramení z podstatných požiadaviek na výkon spínačov Tor, spínače agregácie a spínačov jadra v kombinácii s rozsiahlou kabelážnou infraštruktúrou potrebnou pre ich prepojenie.

 

Vysoká spotreba energie týchto prepínajúcich komponentov primárne vedie od optického - do - Electrical (OE) a Electric {{}} do - optical (EO) transceivers spolu s elektrickými prepínacími FABRICS vrátane Crossbar prepínačov a sram {{}} {}} {}}} {} na báze elektrických prepínačov.

 

 

Keď sa dátové centrá mierky prispôsobia zvyšujúcemu sa pracovnému zaťaženiu, kumulatívny účinok týchto požiadaviek na energiu sa stáva podstatným prevádzkovým záujmom, a to tak z hľadiska nákladov aj environmentálnej udržateľnosti. Moderné zariadenia musia vyvážiť požiadavky na výkonnosť s cieľmi energetickej účinnosti, čím sa vytvárajú zložité výzvy optimalizácie pre návrhárov architektúry Data Center Interconnect.

 

Výzva energetickej účinnosti sa ďalej znásobuje rastúcou hustotou serverov a sieťových zariadení v moderných dátových centrách. Konfigurácie s vyššou hustotou zlepšujú využitie priestoru, ale vytvárajú viac tepla, čo si vyžaduje ďalšiu chladiacu infraštruktúru, ktorá spotrebúva ešte viac energie. To vytvára začarovaný cyklus, v ktorom zvýšená výpočtová kapacita si vyžaduje väčšiu energiu pre prevádzku a viac energie na chladenie.

 

 

Úvahy o latencii a vplyv na výkonnosť

 

Ďalšie kritické obmedzenie aktuálnych sietí dátového centra zahŕňa latenciu zavedené prostredníctvom viacerých obchodov - a - fáz spracovania dopredu. Keď dátové pakety prechádzajú z jedného servera na druhý cez hierarchickú štruktúru prepínačov Tor, agregačných prepínačov a jadrových prepínačov, v každom strednom uzle zažívajú významné oneskorenia vo fronte a latenciu spracovania.

 

Kumulatívny účinok týchto oneskorení môže podstatne ovplyvniť výkon aplikácie, najmä pre latenciu - citlivé pracovné zaťaženie, ako sú skutočné - Analytics, High - obchodovanie s frekvenciou a interaktívne webové aplikácie.

 

Pre aplikácie vyžadujúce mikrosekundové - časy odozvy na úrovni môžu tieto akumulované oneskorenia vykresliť určité dohody o úrovni služieb nedosiahnuteľné. Keď sa viac aplikácií pohybuje smerom k skutočnému - spracovaním času a nízkym - požiadavkám latencie -, ako sú napríklad vo finančných službách, autonómne vozidlá a priemyselná automatizácia - potreba zníženej latencie vo interconnectoch sa stáva čoraz kritickým.

 

Požiadavky na škálovateľnosť a vznikajúce výzvy

 

Keďže dátové centrá pokračujú v rozširovaní na podporu vznikajúcich webových aplikácií a služieb cloud computingu, dopyt po efektívnejších riešeniach prepojenia sa stáva čoraz naliehavejším. Súčasné architektonické prístupy čelia základným obmedzeniam, pokiaľ ide o zlepšenie priepustnosti, zníženie latencie a optimalizáciu spotreby energie.

 

Zatiaľ čo mnohí vedci sa pokúsili vylepšiť možnosti šírky pásma pre prepojenie komodít - založené na prepojeniach dátových centier založených na vylepšených implementáciách TCP a vylepšených návrhov Ethernet, celkové vylepšenia zostávajú obmedzené existujúcimi technologickými doskami.

 

Rastúci rozsah dátových centier vyžaduje nové prístupy k prepojeniu architektúry, ktoré dokážu zvládnuť zvýšené požiadavky na šírku pásma

 

 

Požiadavky na šírku pásma pre moderné aplikácie naďalej rastú rýchlosťou, ktoré presahujú trajektórie zlepšovania tradičných technológií prepínania. Pracovné zaťaženia strojového učenia, analýza veľkých dát a distribuované výpočtové aplikácie generujú prenosové vzorce, ktoré zdôrazňujú konvenčné návrhy architektúry Dátového centra nad rámec ich optimálnych prevádzkových parametrov.

 

Okrem toho sa zvyšujúca prevalencia východnej komunikácie - West Traffic (Server - do {- v dátovom centre) oproti tradičnej severnej - South Traffic (klient}} na {{}} Komunikácia servera) vyžaduje architektonické prispôsobenie, ktoré súčasné dizajnéri bojujú s prispôsobením sa účinne. Tento posun v prenosových vzorcoch - od prevažne externých požiadaviek klientov k internému spracovaniu údajov a synchronizácie - si vyžaduje prehodnotenie toho, ako sú siete dátového centra štruktúrované a optimalizované.

 

Ekonomické a prevádzkové úvahy

 

Z ekonomického hľadiska celkové náklady na vlastníctvo tradičnej architektúry prepojenia dátového centra zahŕňajú nielen počiatočné kapitálové výdavky na prepínanie zariadení, ale aj prebiehajúce prevádzkové náklady týkajúce sa spotreby energie, požiadaviek na chladenie a režijných nákladov na údržbu.

 

Lineárny vzťah medzi škálovaním výkonnosti a škálovaním nákladov vytvára hospodárske prekážky, ktoré obmedzujú uskutočniteľnosť jednoduchého pridávania tradičnejšej prepínajúcej kapacity na riešenie požiadaviek na výkonnosť. Ako dátové centrá rastú, náklady spojené s distribúciou energie, chladiacou infraštruktúrou a fyzickým priestorom sa tiež neprimerane zvyšujú.

 

Operačná zložitosť tiež významne zvyšuje, keď sa dá architektúra dátového centra. Správa sietí, správa konfigurácie a riešenie problémov sa stávajú čoraz náročnejšími, keď sa zvyšuje počet prepínačov a prepojení.

 

Administratívne režijné náklady spojené s udržiavaním konzistentných konfigurácií v stovkách alebo tisícoch prepínajúcich zariadení vytvára prevádzkové riziká a zvyšuje pravdepodobnosť ľudskej chyby. Táto zložitosť môže viesť k dlhším prestojom počas údržby, pomalšiemu nasadeniu nových služieb a zvýšeniu obtiažnosti pri identifikácii a riešení problémov siete.

 

Vývoj technológie

 

Obmedzenia súčasných prístupov architektúry pre prepojenia dátového centra motivovali rozsiahly výskum alternatívnych technológií a architektonických paradigiem. Softvér - prístupy definovaných sietí (SDN) ponúkajú potenciálne riešenia na zníženie zložitosti konfigurácie a zlepšenie efektívnosti správy siete.

 

Technológie optického prepínania môžu poskytovať cesty na zníženie spotreby energie a zároveň zvyšujú schopnosti šírky pásma. Elimináciou potreby častej optickej - do - elektrickým a elektrickým - na - optické konverzie môžu tieto technológie významne znížiť latenciu a spotrebu energie.

 

 

Vznikajúce technológie, ako sú kremíkové fotoniky, prepínanie optických obvodov a hybridné optické - Elektrické architektúry predstavujú sľubné pokyny pre ďalší - architektúra Generation Data Interconnect. Tieto technológie ponúkajú potenciál riešiť základné obmedzenia súčasných prístupov a zároveň poskytujú cesty škálovateľnosti pre budúce požiadavky na rast.

 

Ďalej sa skúmajú nové sieťové topológie -, ako sú sploštené motýľové siete, siete Dragonfly a konfigurácie HyperCube - ako alternatívy k tradičným tučným - stromovými architektúrami. Cieľom týchto návrhov je znížiť počet sieťových chmeľu, minimalizovať latenciu a zlepšiť celkovú efektívnosť siete pre veľké dátové centrá -.