Центры обработки данных 100G взрослеют, независимо от того, с какой точки зрения, технологии становятся все более и более совершенными. Дата-центры 100G уже могут нести большую часть того, что мы хотим, но в лучшем случае они загружают только память и духовную пищу человеческой жизни — мы видим некоторые вычисления, но такие вычисления ничем не отличаются от суперкомпьютеров предыдущей эпохи. Если мы не понимаем цели приложений для центров обработки данных, мы не сможем спроектировать центр обработки данных, соответствующий технологиям и приложениям.

Технология оптического соединения переходит от 100G к 200G и 400G. Возможно, мы можем сказать, что оптическое соединение 100G только что достигло своей высокой производительности в 2018 году. Таким образом, мы можем в основном утверждать, что все центры обработки данных 100G, построенные до 2018 года, представляют собой опасные здания или дома, построенные на песчаной земле. Мы должны осознавать риски.

Нынешние крупные центры обработки данных в основном следуют структуре 100G CWDM4 прошлой эпохи и одновременно используют AOC и DAC. Сегодня нам нужно пересказать тему. Предложение состоит в том, чтобы разделить центр обработки данных на две части: структуру передачи и структуру взаимосвязи. Активная архитектура WDM используется на транспортном уровне, а параллельная структура PSM (включая параллельную оптику и параллельную электрику) прочно используется на уровне межсоединений. Мы видим, что архитектура, подобная Facebook, очень лаконична, но и затратна. Поэтому нам необходимо продемонстрировать взаимосвязь между экономической стоимостью и экономической структурой. Что нам нужно сделать, так это найти отношение сортировки, основанное на фиксированном принципе, который поможет нам сделать лучший выбор в трудных ситуациях.

Стоимость структуры ЦОД 100G CWDM4

Чтобы структура 100G CWDM4 получила широкое распространение, центры обработки данных заплатили высокую цену. Основная причина заключается в том, что в прошлые времена стабильность и согласованность оптических чипов не были хорошими, а оптическое соединение центров обработки данных было в период отсутствия стандартов. К счастью, по крайней мере, стандарты дизайна продуктов Gigalight соответствуют ожиданиям и приложениям. Теперь промышленность знает, что надежность, срок службы продукта и затраты на техническое обслуживание связаны друг с другом. Текущие выводы в основном подтверждают, что CWDM4 соответствует основным характеристикам центра обработки данных 100G с точки зрения реализации технологии, такой как экономия оптических волокон, переход от обслуживания нескольких продуктов к обслуживанию одного продукта. Однако с другой точки зрения эта лаконичная структура также проблематична.

• Оптические трансиверы стоят дорого . При расчете стоимости архитектуры межсоединений мы склонны не рассчитывать стоимость оптических волокон, потому что это сквозная инверсия, которая уводит наше мышление в очень старомодном направлении. Когда мы строим здание, мы не будем учитывать, сколько нам нужно краски. Оптические волокна служат системам так же, как краска служит зданиям, а пища служит людям трехразовым питанием. Внедрение технологии WDM во все архитектуры межсоединений требует как минимум в 2-3 раза большей стоимости оптических приемопередатчиков.
• Общая стоимость неэкономична . Причина, по которой мы не предпочитаем использовать большее количество технологий WDM при межсетевом соединении, заключается в том, что разделение сигналов по уровням в плотных сетях лучше четкое и планируемое. Приемопередатчик WDM снижает стоимость оптических волокон на 3/4, в основном за счет технологии AWG или оптики в свободном пространстве, но это приводит к проблемам высоких производственных инвестиций и хорошей производительности в промышленности, что снижает размер прибыли. На самом деле, мы знаем, что подавляющее большинство расстояний межсоединений находятся в пределах 500 метров, поэтому экономия затрат на оптические волокна очень ограничена.
• Является ли стоимость обслуживания экономичной . Спор заключается в экономическом характере обслуживания. Экономика обслуживания заключается в стабильности продукта и реконфигурируемости сети. С точки зрения стабильности продукта трансиверы CWDM4 становятся зрелыми и надежными, но они все еще на порядок хуже, чем трансиверы PSM4. Конечно, центры обработки данных не должны учитывать этот порядок величин. Затем поговорим о реконфигурируемости сети. Так называемая реконфигурируемость заключается в том, чтобы сдвинуть исходную структуру вниз и перестроить ее снова, чтобы посмотреть, не осталось ли чего-нибудь. С точки зрения стремления человека к зеленой экономике, если мы хотим в первую очередь модернизировать существующую сеть, нам необходимо продемонстрировать, какой должна быть будущая сетевая архитектура центров обработки данных, а затем мы вернемся к вывод.

Будущая сетевая архитектура центров обработки данных

Два года назад я опубликовал статью о выборе PSM или WDM в дата-центре. В этой статье я думаю, что выбор PSM более реалистичен, но он вызвал некоторую критику. Реальность также противоречит моему мнению — дата-центр движется к структуре CWDM4, покрывающей PSM4. Однако, как и люди на дороге, очень часто правильное видение заменяется неправильным путем. Ребенок, выросший в бедной среде, наверняка имеет совершенно иное мировоззрение и отношение к деньгам, чем ребенок из богатого происхождения. На выставке OFC 2018 тема 400G была очень популярной, но очень незрелой. Согласно пониманию людей о 400G в начале 2018 года, в основном нужно пропустить технологию PAM4 и напрямую использовать технологию 100G Single Lambda DSP для имплантации приемопередатчика 400G, то есть, чтобы пропустить 200G сразу к невообразимым 400G. Этот скачок не на поколение, а на два поколения. Теперь мы уже знаем, что это желание явно слишком оптимистично.

От NRZ к PAM4, а затем к DSP — это постепенный скачок или скачок, который позволяет достичь конечной цели за один шаг? Нам все еще необходимо обсудить эти технологии с точки зрения передачи или присоединения. Я думаю, что первые два используются для архитектуры межсоединений, в то время как технология DSP в основном используется только в области оптической передачи.

Между работой DSP и модуляцией PAM4 есть принципиальная разница. Сможет ли DSP преуспеть в клиентском модуле, пока неизвестно — я считаю, что невозможно использовать DSP для борьбы с восстановленным искажением сигнала без какой-либо обработки оптического уровня канала. Конечно, так же, как многие из моих взглядов были постепенно исправлены ходом времени, попытки спорить, исследовать и делать ошибки — единственный путь к прогрессу человеческих технологий и рынков. Помимо непредсказуемости внедрения технологий, у нас есть четыре аналитические архитектуры, охватывающие сети 200G и 400G.

• 200Г НРЗ . Архитектура 200G NRZ представляет собой структуру, использующую 8 параллельных сигналов. Преимущества в том, что стоимость очень низкая, а плотность очень высокая. Недостаток заключается в том, что физическая сложность прокладки кабелей и единовременные затраты на оптическое волокно выше.
• 200G ПАМ4 . Архитектура 200G PAM4 представляет собой архитектуру FR4 для модуляции технологических инноваций в области электротехники. Преимущество в том, что стоимость умеренная, а плотность очень высокая, что экономит много оптического волокна по сравнению с архитектурой NRZ. Что касается недостатков, если они есть, то они такие же, как у 100G CWDM4.
• 200 г/400 г. Гибридная архитектура 200G/400G использует технологию PAM4 и технологию 8-канального мультиплексирования — FR8. Преимущества в том, что стоимость сбалансирована, плотность очень высока, а спрос на оптическое волокно очень мал. Недостатком является то, что стабильность оптической структуры и модуля еще предстоит исследовать.
• Кремниевая фотоника 400G . Архитектура 400G Silicon Photonics может реализовать идеальную передачу Single Lambda 100G с помощью технологической платформы Silicon Photonics, и DSP не требуется. Преимущества этой архитектуры очевидны: экономичность, умеренная плотность, высокая скорость и простота. Недостатком является то, что оптический трансивер Silicon Photonics является альтернативной технологией, которая еще требует времени на доводку.

Резюме

• Направление эволюции чистой архитектуры 100G CWDM4 — 200G FR4, дальнейшее развитие которой невозможно. Необходимо перемонтировать или увеличить ресурсы оптоволокна.
• Направление развития сетевой архитектуры 100G PSM4 — 200G DR4 или 200G Silicon Photonics DR4 или 400G DR4.
• 8-канальная сеть 200G NRZ обеспечивает богатые ресурсы оптического волокна. Таким образом, его будущая эволюция не представляет проблемы, и, вероятно, он будет тратить половину ресурсов оптического волокна.

В настоящее время мы не обращали внимания на популярную структуру сети 400G — 400G DR4&FR4. По сути, мы считаем, что эту архитектуру чрезвычайно сложно реализовать. Эта архитектура — красивая иллюзия людей, преодолевающих технические трудности, и с практической точки зрения она не обязательно экономична.

Приоритеты проектирования центров обработки данных

Мы понимаем, что люди, в том числе и мы сами, искали лаконичный, реконфигурируемый и экономичный центр обработки данных. Но люди обычно отдают приоритет вещам с точки зрения простоты, реконфигурируемости, стоимости и технологии, что противоречит закону вещей. Вопреки закону вещей нужны дополнительные расходы. Нет ничего, чего люди не могли бы сделать, и иногда они настолько капризны, что портят себестоимость. Мы считаем, что с профессиональной точки зрения мы должны ставить на первое место стоимость, затем технологии, затем лаконичность и, наконец, реконфигурируемость.

• Стоимость . Центр обработки данных должен быть ориентирован на затраты. Только экономия, ориентированная на затраты, является наиболее разумной и соответствующей общей выгоде, потому что отправной точкой экономики является соотношение между затратами и выгодами. Промышленная структура без учета стоимости искажает технологию, простоту и мировой порядок.
• Технология . Технология имеет свой временной ход реализации, и использование и стоимость техники в разные периоды показывают соответствующую зависимость. Стоимость определяет масштаб технологии, а не вынуждает технологию намеренно снижать затраты. Например, мы насильно продвигали масштабы технологий солнечной энергии и электромобилей, чтобы снизить затраты, но заплатили за это очень высокую цену.
• Лаконичность . Лаконичность нельзя рассматривать широко или с поверхности этой наивной простоты. Краткость — это результат проектирования процесса, и она не может стать своего рода первоначальным замыслом. Когда мы говорим, что дизайн должен быть кратким, мы имеем в виду найти лаконичное выражение после того, как в него будут включены все способности и приемы. Лаконичность — это вид искусства после сложной абстракции. Простоту поверхности можно интерпретировать как граффити или лень.
• Реконфигурируемость . Реконфигурация очень сложная. Оглядываясь назад на технологический путь, пройденный человечеством, мы обнаруживаем, что технология и сеть не поддаются реконфигурации, что действительно привело к большому количеству потерь. Реконфигурируемая миссия требует, чтобы люди производили и вводили данные в соответствии с планом. Рыночная экономика с безудержным расточительством по существу реконфигурируема. В настоящее время люди не в состоянии реконструировать технологию, поэтому нам лучше составить хороший план, чем думать о том, как ее реконструировать.