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Datacenter-Design: Kosten, Technologie, Genauigkeit und Rekonfigurierbarkeit

100G-Rechenzentren werden immer ausgereifter, egal aus welchem ​​Blickwinkel, die Technologien werden immer perfekter. Die 100G-Datenzentren können die meisten Dinge, die wir wollen, bereits tragen, laden aber höchstens das Gedächtnis und die spirituelle Nahrung des menschlichen Lebens auf - wir sehen einige Berechnungen, aber solche Berechnungen unterscheiden sich nicht von den Supercomputing der vorherigen Ära. Wenn wir das Ziel von Rechenzentrumsanwendungen nicht verstehen, können wir kein Rechenzentrum entwerfen, das zu Technologien und Anwendungen passt.

Rechenzentrum Design

Die optische Verbindungstechnologie bewegt sich von 100G zu 200G und 400G. Vielleicht können wir sagen, dass die optische Verbindung von 100G gerade in 2018 ihre robuste Leistung erreicht hat. Wir können also grundsätzlich behaupten, dass die vor 100 errichteten 2018G-Datenzentren allesamt gefährliche Gebäude oder Häuser sind, die auf Sandland gebaut wurden. Wir müssen uns der Risiken bewusst sein.

Die aktuellen großen Rechenzentren folgen im Wesentlichen der 100G CWDM4-Struktur der letzten Zeit und verwenden AOC und DAC gleichzeitig. Heute müssen wir ein Thema nacherzählen. Es wird vorgeschlagen, das Rechenzentrum in zwei Teile zu unterteilen: Übertragungsstruktur und Verbindungsstruktur. Die aktive WDM-Architektur wird in der Transportschicht verwendet, während die parallele PSM-Struktur (einschließlich Paralleloptik und Parallelelektrik) fest in der Verbindungsschicht verwendet wird. Wir sehen, dass die Architektur, die Facebook ähnelt, sehr knapp ist, aber auch hohe Kosten verursacht. Daher ist es notwendig, den Zusammenhang zwischen den wirtschaftlichen Kosten und der Wirtschaftsstruktur aufzuzeigen. Was wir tun müssen, ist eine Sortierbeziehung zu finden, die auf einem festen Prinzip basiert, das uns dazu führen wird, die beste Wahl bei schwierigen Entscheidungen zu treffen.

Die Kosten für 100G CWDM4-Struktur des Rechenzentrums

Damit die 100G CWDM4-Struktur weit verbreitet ist, haben Rechenzentren einen hohen Preis bezahlt. Der Hauptgrund ist, dass in der vergangenen Zeit die Stabilität und Konsistenz optischer Chips nicht gut waren und dass die optische Verbindung von Rechenzentren in einer Zeit ohne Standard war. Zumindest zum Glück GigalightDie Produktdesignnormen entsprechen den Erwartungen und Anwendungen. Nun weiß die Industrie, dass Zuverlässigkeit, Produktlebensdauer und Wartungskosten miteinander zusammenhängen. Aktuelle Schlussfolgerungen stützen grundsätzlich, dass CWDM4 den Mainstream-Eigenschaften des 100G-Rechenzentrums in Bezug auf die Technologieimplementierung entspricht, z. B. das Einsparen von Glasfasern, das Umschalten von der Wartung mehrerer Produkte auf die Wartung eines Produkts. Unter einem anderen Gesichtspunkt ist diese prägnante Struktur jedoch auch problematisch. Dafür gibt es drei Gründe.

  • Optische Transceiver sind teuer. Bei der Berechnung der Verbindungsarchitekturkosten neigen wir dazu, die Kosten für optische Fasern nicht zu berechnen, da dies die vollständige Umkehrung ist, die unser Denken in eine sehr alte Richtung lenken wird. Beim Bau des Gebäudes werden wir nicht berücksichtigen, wie viel Farbe wir verwenden müssen. Optische Fasern dienen Systemen, genauso wie Farbe Gebäuden dient, oder Speisen drei Mahlzeiten für den Menschen. Die Einführung der WDM-Technologie für alle Interconnect-Architekturen erfordert mindestens das 2- bis 3-fache der Kosten für optische Transceiver.
  • Die Gesamtkosten sind unwirtschaftlich. Der Grund, warum wir bei der Zusammenschaltung nicht mehr WDM-Technologien bevorzugen, besteht darin, dass das Signal-Layering in dichten Netzwerken klarer und planbarer ist. Der WDM-Transceiver senkt die Kosten für optische Fasern von 3 / 4 hauptsächlich durch AWG- oder Freiraumoptiktechnologie, verursacht jedoch Probleme mit hohen Produktionsinvestitionen und einer guten Produktrate in der Industrie, was die Gewinnmargen beeinträchtigt. Tatsächlich wissen wir, dass die überwiegende Mehrheit der Verbindungsabstände innerhalb von 500-Metern liegt, so dass die Kosteneinsparungen bei Glasfasern sehr gering sind.
  • Ob die Wartungskosten wirtschaftlich sind. Der Streit liegt in der wirtschaftlichen Natur der Instandhaltung. Die Wirtschaftlichkeit der Wartung liegt in der Produktstabilität und der Rekonfigurierbarkeit des Netzwerks. Unter dem Gesichtspunkt der Produktstabilität werden die CWDM4-Transceiver ausgereift und zuverlässig, sind jedoch immer noch um eine Größenordnung schlechter als die der PSM4-Transceiver. Natürlich müssen die Rechenzentren diese Größenordnung nicht berücksichtigen. Dann sprechen wir über die Rekonfigurierbarkeit des Netzwerks. Die sogenannte Rekonfigurierbarkeit besteht darin, die ursprüngliche Struktur nach unten zu drücken und erneut aufzubauen, um zu sehen, ob noch etwas übrig ist. Wenn wir das bestehende Netzwerk in erster Linie verbessern wollen, müssen wir zeigen, wie die zukünftige Netzwerkarchitektur von Rechenzentren aussehen soll Fazit.

Die zukünftige Netzwerkarchitektur von Rechenzentren

Vor zwei Jahren habe ich einen Artikel über die Wahl von PSM oder WDM im Rechenzentrum veröffentlicht. In diesem Artikel denke ich, dass die Wahl von PSM realistischer ist, aber es hat einige Kritik hervorgerufen. Die Realität widerspricht meiner Ansicht auch - das Rechenzentrum bewegt sich in Richtung der Struktur von CWDM4, die PSM4 abdeckt. Wie Menschen auf der Straße ist es jedoch üblich, dass die richtige Vision durch den falschen Weg ersetzt wird. Ein Kind, das in einer armen Umgebung aufgewachsen ist, hat sicherlich eine völlig andere Welt- und Geldperspektive als ein Kind mit reichem Ursprung. Auf der 2018 OFC-Ausstellung war das Thema 400G sehr populär, aber sehr unreif. Nach dem Verständnis von 400G zu Beginn von 2018 ist es im Grunde die PAM4-Technologie zu überspringen und die 100G-Single-Lambda-DSP-Technologie direkt zum Implantieren von 400G-Transceivern zu verwenden, dh 200G direkt zu einem unvorstellbaren 400G zu überspringen. Dieser Sprung ist keine Generation, sondern zwei Generationen. Nun wissen wir bereits, dass dieser Wunsch offensichtlich zu optimistisch ist.

Ist es von NRZ über PAM4 bis hin zu DSP ein schrittweiser Sprung oder ein Sprung, der das ultimative Ziel in einem Schritt erreichen kann? Wir müssen diese Technologien immer noch aus Sicht der Übertragung oder der Zusammenschaltung diskutieren. Ich denke, die ersten beiden werden für die Verbindungsarchitektur verwendet, während die DSP-Technologie grundsätzlich nur im Bereich der optischen Übertragung verwendet wird.

Es gibt einen grundlegenden Unterschied zwischen der Arbeit von DSP und der PAM4-Modulation. Ob der DSP im clientseitigen Modul erfolgreich sein kann, ist noch nicht bekannt. Ich glaube, dass es unmöglich ist, den DSP zur Behebung der wiederhergestellten Signalverzerrung ohne Verarbeitung der optischen Verbindungsschicht zu verwenden. So wie viele meiner Ansichten durch den Fortschritt der Zeit allmählich korrigiert wurden, ist der Versuch, zu argumentieren, zu erforschen und Fehler zu machen, der einzige Weg für den Fortschritt der menschlichen Technologien und Märkte. Abgesehen von der Unvorhersehbarkeit der Technologieimplementierung verfügen wir über vier analytische Architekturen für 200G- und 400G-Netzwerke.

  • 200G NRZ. Die Architektur von 200G NRZ ist eine Struktur, die parallele 8-Signale verwendet. Die Vorteile sind, dass die Kosten sehr niedrig sind und die Dichte sehr hoch ist. Der Nachteil ist, dass die physikalische Verkabelungskomplexität und die einmaligen Kosten für die Lichtleitfasermenge höher sind.
  • 200G PAM4. Die Architektur von 200G PAM4 ist eine FR4-Architektur zur Modulation technologischer Innovationen im elektrischen Bereich. Der Vorteil ist, dass die Kosten moderat sind und die Dichte sehr hoch ist, was im Vergleich zur NRZ-Architektur viel Glasfaser spart. Falls vorhanden, ist dies mit 100G CWDM4 identisch.
  • 200G / 400G. Die 200G / 400G-Hybridarchitektur verwendet die PAM4-Technologie und die 8-Kanal-Multiplexing-Technologie - FR8. Die Vorteile sind, dass die Kosten ausgeglichen sind, die Dichte sehr hoch ist und der Bedarf an optischen Fasern sehr gering ist. Der Nachteil ist, dass die Stabilität der optischen Struktur und des Moduls noch untersucht werden muss.
  • 400G Siliziumphotonik. Die 400G Silicon Photonics-Architektur kann mithilfe der Silicon Photonics-Technologieplattform die ideale 100G-Single-Lambda-Übertragung realisieren. DSP ist nicht erforderlich. Die Vorteile dieser Architektur sind offensichtlich kostengünstig, moderate Dichte, hohe Geschwindigkeit und Einfachheit. Der Nachteil ist, dass der optische Transceiver von Silicon Photonics eine alternative Technologie ist, die noch Zeit braucht.

Zusammenfassung

  • Die Entwicklungsrichtung der reinen 100G CWDM4-Architektur ist 200G FR4, die nicht weiterentwickelt werden kann. Die Glasfaserressourcen müssen neu verkabelt oder erhöht werden.
  • Die Entwicklungsrichtung der 100G PSM4-Netzwerkarchitektur ist 200G DR4 oder 200G Silicon Photonics DR4 oder 400G DR4.
  • Das 8G-NRZ-Netzwerk mit 200-Kanal bietet reichlich Glasfaser-Ressourcen. Daher ist die zukünftige Entwicklung kein Problem, und es wird wahrscheinlich die Hälfte der Glasfaserressourcen verschwenden.

Derzeit haben wir uns nicht mit einer beliebten 400G-Netzwerkstruktur befasst - 400G DR4 & FR4. Grundsätzlich glauben wir, dass diese Architektur äußerst schwer zu erreichen ist. Diese Architektur ist eine schöne Illusion von Menschen, die technische Schwierigkeiten überwinden, und ist aus praktischer Sicht nicht unbedingt wirtschaftlich.

Die Prioritäten des Data Center Design

Wir wissen, dass die Menschen, auch wir, nach einem Rechenzentrum gesucht haben, das übersichtlich, rekonfigurierbar und kostengünstig ist. Normalerweise priorisiert man die Dinge jedoch in Bezug auf Einfachheit, Rekonfigurierbarkeit, Kosten und Technologie, was gegen das Gesetz der Dinge verstößt. Entgegen dem Gesetz der Dinge sind zusätzliche Kosten erforderlich. Es gibt nichts, was Menschen nicht tun können, und manchmal sind sie so kapriziös, dass sie Kosten verderben. Wir glauben, dass wir aus professioneller Sicht die Kosten zuerst setzen sollten, gefolgt von Technologie, dann Prägnanz und schließlich Rekonfigurierbarkeit.

  • Kosten. Rechenzentrum muss kostenorientiert sein. Nur eine kostenorientierte Wirtschaft ist am vernünftigsten und im Einklang mit dem Gesamtnutzen, da der Ausgangspunkt der Wirtschaft das Verhältnis von Kosten und Nutzen ist. Die industrielle Struktur ohne Rücksicht auf Kosten verzerrt Technologie, Einfachheit und Weltordnung.
  • Technologie. Technologie hat ihren zeitlichen Ablauf der Realisierung, und der Einsatz und die Kosten der Technologie in verschiedenen Zeiträumen zeigen eine entsprechende Beziehung. Die Kosten bestimmen den Umfang der Technologie, anstatt eine Technologie zu zwingen, die Kosten absichtlich zu senken. Zum Beispiel haben wir den Technologieumfang für Solarenergie und Elektrofahrzeuge zwangsweise zur Kostensenkung vorangetrieben, aber einen sehr hohen Preis bezahlt.
  • Prägnanz. Prägnanz kann nicht allgemein oder von der Oberfläche dieser naiven Einfachheit aus betrachtet werden. Prägnanz ist das Ergebnis von Prozessdesign und kann nicht zu einer Art ursprünglicher Absicht werden. Wenn wir sagen, Design muss prägnant sein, wollen wir einen prägnanten Ausdruck finden, nachdem alle Fähigkeiten und Techniken enthalten sind. Prägnanz ist eine Kunst nach komplexer Abstraktion. Die Einfachheit der Oberfläche kann als Graffiti oder Faulheit interpretiert werden.
  • Rekonfigurierbarkeit. Die Rekonfiguration ist sehr schwierig. Im Rückblick auf den technologischen Weg, den Menschen durchlaufen haben, stellen wir fest, dass Technologie und Netzwerk nicht rekonfigurierbar sind, was in der Tat viel Verschwendung verursacht hat. Die rekonfigurierbare Mission setzt voraus, dass der Mensch die Produktion und den Input nach Plan vornimmt. Die Marktwirtschaft mit ungebremstem Abfall ist im Wesentlichen rekonfigurierbar. Derzeit ist der Mensch nicht in der Lage, Technologie zu rekonstruieren. Deshalb sollten wir lieber einen guten Plan machen, als darüber nachzudenken, wie man ihn rekonstruieren kann.

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