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Conception de centre de données: coût, technologie, concision et reconfigurabilité

Les datacenters 100G arrivent à maturité, quel que soit leur angle, les technologies deviennent de plus en plus parfaites. Les centres de données 100G peuvent déjà contenir la plupart des choses que nous voulons, mais ils ne chargent tout au plus que la mémoire et la nourriture spirituelle de la vie humaine - nous voyons des calculs, mais ces calculs ne diffèrent pas du supercalculateur de l'époque précédente. Si nous ne comprenons pas l'objectif des applications de centre de données, nous ne pouvons pas concevoir un centre de données adapté aux technologies et aux applications.

Conception du centre de données

La technologie d'interconnexion optique évolue de 100G vers 200G et 400G. Peut-être pouvons-nous dire que l'interconnexion optique 100G vient d'atteindre sa performance robuste en 2018. Nous pouvons donc affirmer en substance que les centres de données 100G construits avant 2018 sont tous des bâtiments dangereux ou des maisons construites sur des terrains sableux. Nous devons être conscients des risques.

Les grands centres de données actuels suivent essentiellement la structure 100G CWDM4 de la dernière époque et utilisent simultanément AOC et DAC. Aujourd'hui, il faut redire un sujet. La proposition consiste à diviser le centre de données en deux parties: structure de transmission et structure d’interconnexion. L'architecture active WDM est utilisée dans la couche de transport, tandis que la structure PSM parallèle (y compris l'optique parallèle et les composants électriques parallèles) est fermement utilisée dans la couche d'interconnexion. Nous constatons que l'architecture similaire à Facebook est très concise, mais que son coût est élevé. Par conséquent, il est nécessaire pour nous de démontrer la relation entre le coût économique et la structure économique. Ce que nous devons faire est de trouver une sorte de relation basée sur un principe fixe qui nous guidera pour faire le meilleur choix dans les choix difficiles.

Le coût de la structure du centre de données 100G CWDM4

Pour que la structure 100G CWDM4 soit largement utilisée, les centres de données ont payé un lourd tribut. La raison principale en est qu’au cours de la période précédente, la stabilité et la cohérence des puces optiques n’étaient pas bonnes et que l’interconnexion optique des centres de données n’était à l’origine d’une norme. Heureusement au moins GigalightLes normes de conception des produits de sont conformes aux attentes et aux applications. Aujourd'hui, l'industrie sait que la fiabilité, la durée de vie du produit et les coûts de maintenance sont liés. Les conclusions actuelles soutiennent essentiellement que CWDM4 est conforme aux principales caractéristiques du centre de données 100G en termes de mise en œuvre technologique, telles que la sauvegarde des fibres optiques, le passage de la maintenance de plusieurs produits à la maintenance d'un produit. Toutefois, d’un autre point de vue, cette structure concise est également problématique. Trois raisons sont présentées ci-dessous.

  • Les émetteurs-récepteurs optiques sont chers. Lors du calcul des coûts d'architecture d'interconnexion, nous avons tendance à ne pas calculer le coût des fibres optiques, car il s'agit de l'inversion de bout en bout, qui conduira notre réflexion à une direction très désuète. Lors de la construction du bâtiment, nous ne tiendrons pas compte de la quantité de peinture à utiliser. Les fibres optiques servent les systèmes, tout comme la peinture sert les bâtiments, ou la nourriture sert trois repas à l'homme. L'introduction de la technologie WDM dans toutes les architectures d'interconnexion nécessite au moins 2 à 3 fois le coût des émetteurs-récepteurs optiques.
  • Le coût total n'est pas économique. La raison pour laquelle nous ne préférons pas utiliser davantage de technologies WDM en interconnexion est que la superposition de signaux dans des réseaux denses est plus claire et ordonnable. L'émetteur-récepteur WDM réduit le coût des fibres optiques sous 3 / 4 principalement grâce à la technologie AWG ou à l'optique d'espace libre, mais pose des problèmes d'investissement de production élevé et de bon taux de production dans l'industrie, tout en réduisant les marges bénéficiaires. En fait, nous savons que la grande majorité des distances d'interconnexion se situent dans les compteurs 500, de sorte que les économies de coûts des fibres optiques sont très limitées.
  • Si le coût de maintenance est économique. Le différend réside dans la nature économique de la maintenance. Les aspects économiques de la maintenance reposent sur la stabilité du produit et la reconfigurabilité du réseau. Du point de vue de la stabilité du produit, les émetteurs-récepteurs CWDM4 deviennent matures et fiables, mais leur ordre de grandeur est encore pire que ceux du PSM4. Bien entendu, les centres de données n'ont pas besoin de prendre en compte cet ordre de grandeur. Ensuite, parlons de la reconfigurabilité du réseau. La soi-disant reconfigurabilité consiste à pousser la structure d'origine vers le bas et à la reconstruire à nouveau pour voir s'il reste quelque chose. Du point de vue de la poursuite humaine de l’économie verte, si nous voulons commencer par améliorer le réseau existant, il est nécessaire de montrer ce que devrait être l’architecture réseau future des centres de données, puis nous reviendrons à une étape ultérieure. conclusion.

La future architecture réseau des centres de données

Il y a deux ans, j'ai publié un article sur le choix de PSM ou WDM dans un centre de données. Dans cet article, je pense que le choix du MSP est plus réaliste, mais il a suscité des critiques. La réalité est également contraire à mon point de vue: le centre de données est en train de s'orienter vers la structure de CWDM4 couvrant PSM4. Cependant, tout comme les humains sur la route, il est très courant que la bonne vision soit remplacée par le mauvais chemin. Un enfant qui a grandi dans un environnement pauvre a sûrement une vision du monde et de l'argent totalement différente de celle d'un enfant d'origine riche. Lors de l'exposition 2018 OFC, le sujet de 400G était très populaire, mais très immature. Selon la compréhension de 400G au début de 2018, il s’agissait essentiellement d’ignorer la technologie PAM4 et d’utiliser directement la technologie 100G Single Lambda DSP pour implanter l’émetteur-récepteur 400G, c’est-à-dire directement sur un 200G inimaginable. Ce saut n'est pas une génération, mais deux générations. Nous savons déjà que ce désir est évidemment trop optimiste.

De NRZ à PAM4, puis à DSP, s’agit-il d’un saut progressif, ou d’un saut qui peut atteindre l’objectif ultime en une étape? Nous avons encore besoin de discuter de ces technologies du point de vue du transport ou de l'interconnexion. Je pense que les deux premiers sont utilisés pour l’architecture d’interconnexion, alors que la technologie DSP n’est utilisée que dans le domaine de la transmission optique.

Il existe une différence fondamentale entre le travail de DSP et la modulation PAM4. On ignore encore si le DSP peut réussir dans le module côté client. Je pense qu'il est impossible d'utiliser le DSP pour traiter la distorsion du signal récupérée sans aucun traitement de la couche optique de liaison. Bien sûr, tout comme bon nombre de mes points de vue ont été progressivement corrigés par les progrès de l'époque, essayer de discuter, d'explorer et de faire des erreurs est la seule façon de faire progresser les technologies et les marchés humains. Outre l'imprévisibilité de la mise en œuvre technologique, nous disposons de quatre architectures analytiques couvrant les réseaux 200G et 400G.

  • 200G NRZ. L'architecture de 200G NRZ est une structure qui utilise des signaux parallèles 8. Les avantages sont que le coût est très bas et la densité est très élevée. L'inconvénient est que la complexité du câblage physique et le coût ponctuel de la quantité de fibres optiques sont plus élevés.
  • 200G PAM4. L'architecture de 200G PAM4 est une architecture FR4 permettant de moduler l'innovation technologique dans le domaine de l'électricité. L'avantage est que le coût est modéré et la densité très élevée, ce qui permet d'économiser beaucoup de fibres optiques par rapport à l'architecture NRZ. En ce qui concerne les défauts, le cas échéant, il en va de même pour 100G CWDM4.
  • 200G / 400G. L'architecture hybride 200G / 400G adopte la technologie PAM4 et la technologie de multiplexage de canaux 8, FR8. Les avantages sont que le coût est équilibré, la densité est très élevée et la demande pour la fibre optique est très faible. L'inconvénient est que la stabilité de la structure optique et du module reste à étudier.
  • Photonique au silicium 400G. L’architecture 400G Silicon Photonics peut réaliser la transmission 100G Single Lambda idéale avec l’aide de la plate-forme technologique Silicon Photonics, et le traitement DSP n’est pas requis. Les avantages de cette architecture sont évidemment rentables, densité modérée, vitesse élevée et simplicité. L'inconvénient est que l'émetteur-récepteur optique Silicon Photonics est une technologie alternative, qui a encore besoin d'un temps d'adaptation.

Résumé

  • L’évolution de l’architecture pure 100G CWDM4 est 200G FR4, qui ne peut plus évoluer. Il est nécessaire de recâbler ou d’augmenter les ressources en fibres optiques.
  • L'évolution de l'architecture de réseau 100G PSM4 est 200G DR4 ou 200G Silicon Photonics DR4 ou 400G DR4.
  • Le réseau 8G NRZ par canal 200 fournit d’abondantes ressources en fibres optiques. Ainsi, son évolution future n’est pas un problème et elle gaspillera probablement la moitié des ressources en fibres optiques.

À l'heure actuelle, nous n'avons pas prêté attention à une structure de réseau 400G populaire: 400G DR4 & FR4. Fondamentalement, nous pensons que cette architecture est extrêmement difficile à réaliser. Cette architecture est une belle illusion de personnes transcendant les difficultés techniques, et ce n’est pas nécessairement économique d’un point de vue pratique.

Les priorités de la conception des centres de données

Nous comprenons que des personnes, y compris nous-mêmes, recherchions un centre de données concis, reconfigurable et rentable. Mais les gens accordent généralement la priorité aux choses en termes de simplicité, de reconfigurabilité, de coût et de technologie, ce qui va à l’encontre de la loi. Contrairement à la loi des choses, des dépenses supplémentaires sont nécessaires. Les humains ne peuvent rien faire et parfois ils sont si capricieux qu'ils gâchent leurs coûts. Nous pensons que, d'un point de vue professionnel, nous devrions placer le coût en premier, suivi de la technologie, ensuite de la concision et enfin de la reconfigurabilité.

  • Coût. Le centre de données doit être orienté vers les coûts. Seule une économie axée sur les coûts est la plus raisonnable et cohérente avec les avantages globaux, car le point de départ de l’économie est la relation entre les coûts et les avantages. La structure industrielle sans considération de coût fausse la technologie, la simplicité et l’ordre mondial.
  • Technologie. La technologie a son déroulement dans le temps, et l'utilisation et le coût de la technologie à différentes périodes montrent une relation correspondante. Le coût détermine l'ampleur de la technologie, plutôt que de forcer une technologie à réduire délibérément les coûts. Par exemple, nous avons fait la promotion de l’échelle de la technologie de l’énergie solaire et des véhicules électriques afin de réduire les coûts, mais nous avons payé un prix très élevé.
  • Concision. La concision ne peut être vue de manière large ni à la surface de cette simplicité naïve. La concision est le résultat de la conception du processus et ne peut devenir une sorte d’intention originale. Lorsque nous disons que le design doit être concis, nous entendons trouver une expression concise une fois que toutes les capacités et techniques ont été maîtrisées. La concision est une forme d'art après une abstraction complexe. La simplicité de la surface peut être interprétée comme un graffiti ou une paresse.
  • Reconfigurabilité. La reconfiguration est très difficile. En regardant en arrière le chemin technologique emprunté par les êtres humains, nous constatons que la technologie et le réseau ne sont pas reconfigurables, ce qui a effectivement causé beaucoup de gaspillage. La mission reconfigurable exige que les êtres humains produisent et introduisent leurs données conformément au plan. L’économie de marché avec des déchets non confinés est essentiellement reconfigurable. À l'heure actuelle, les êtres humains sont incapables de reconstruire la technologie. Nous devrions donc élaborer un bon plan plutôt que de réfléchir à la manière de le reconstruire.

Ceci est un article original écrit par Gigalight. Si reproduit, veuillez indiquer la source: https://www.gigalight.com/community/data-center-design-cost-technology-conciseness-and-reconfigurability/

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