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面向未来的数据中心是什么样的?

发布时间:2020-03-03 00:37:19

  在全球范围内,最终用户和组织正在生成和使用前所未有的大量数据。但是,要了解全球范围内数据的增长速度以及对存储、管理和访问所有数据的影响可能具有挑战性。

  许多商业、工业和消费者的广泛应用正在推动这一指数级数据的增长,包括万物互联(IoE)、人工智能、社交媒体,以及对流媒体内容交付的需求。根据调研机构IDC公司的预测,到2025年,平均每人每天的数字互动次数将接近5,000次,而目前的数字互动次数是700到800次,这有助于推动全球数据领域的扩展,从2018年的33ZB增长到2025年的175ZB,1ZB大约等于1万亿个GB。  

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  数据大规模增长的重大挑战  

  这种快速增长的速度为数据管理带来了一系列艰巨的挑战。由于数据存储的需求超过了传统数据中心的能力,更不用说终端设备和云计算计划越来越多地被用来处理数据。许多服务器设备已经没有存储空间,并且在不远的将来,智能手机可能会拥有越来越多的设备存储空间,而每个人仍然希望即时按需访问所需的任何信息。  图1预期的超大规模网络架构增长  

  从5G到人工智能再到自动驾驶汽车的成功实现,取决于可靠、有弹性和可持续的低延迟或零延迟。随着全球各地用户对云计算服务依赖程度的提高,网络延迟将成为关键的性能指标。  

  这些新的需求迫使云计算将其功能扩展到存储之外的数据交付中,这给IT基础设施带来了快速而显著的发展压力。仅举一个例子,澳大利亚最近推出了一个全新的国家宽带网络,该网络已经不能满足需求,因为数据流在七年的建设过程中增长非常快。

  超大规模数据中心的发展  

  随着传统的数据中心网络难以提供支持加速云计算所需的延迟,超大规模数据中心已成为首选。尽管顾名思义,超大规模主要是关于可扩展性和资源优化,而不是数据中心设施的物理大小。

  超大规模数据中心提供四个关键优势:  

  在设计、构造和性能方面的模块化;  

  可靠性、功能性和产量大于各部分的总和;  

  自动化能力;  

  规模经济。例如,无论是新建35兆瓦的电力系统,还是在现有数据中心增加1兆瓦的系统,都需要降低每端口成本。

  以下了解一下典型的超大规模云计算数据中心架构。假设一个数据中心目前在mesh+Pod或Pod+叶脊架构中部署了30000多台服务器,其中三个pod连接构成一个mesh网络。典型的骨干交换机最多支持432个40GbE端口(36×12)。以3:1的比例,上行链路网络(网格级别)将占用108个端口,这意味着Pod中机架顶部(TOR)交换机的最大顶部不能超过324个。实际上,机架式交换机的数量应该更接近最多200个或300个。每个TOR交换机可以为下行链路提供48个10GbE端口,为上行链路提供4个40GbE端口。在叶子和主干网之间建立了一个4×40GbE网络链接,并具有四个带有OM4光纤的MTP12通道来支持网络。

  随着带宽消耗呈指数增长,10GbE不能满足要求。计划已经要求在新的超大规模数据中心中使用25GbE,这将使用MPO12和OM4来支持链接,从而将叶脊网络和主干网络之间的速度提高到100GbE。但是,要真正面向未来,需要从服务器到分支交换机的主流为40GbE,如图1所示。  

  为未来扩展增加电源

  大多数超大规模数据中心设施都非常庞大,电力容量为10兆瓦到70兆瓦。这些电源需求显然会影响数据中心建设的位置和电力基础设施的访问和可持续性。最小限度地降低超大规模能源成本(数据中心的主要支出)是当务之急。即使在规模较小的数据中心中,交换机也会产生大量热量,这使得设计和实施具有成本效益的加热和冷却系统对于可持续性和市场竞争力至关重要。  

  因此,利用自动化和智能技术的能力就发挥了关键作用。数据中心的恒温器、照明灯和其他与能源有关的其他组件越能自动化和集中控制,节省电能的潜力就越大。

  规划健壮的有线网络和无线网络也是未来数据中心的关键基础要素。尽管无线网络似乎是未来的缩影,但混合模型将成为网络的核心。无线网络服务提供商必须回程传输网络,从信号传输带宽可靠性的角度来看,光纤和光缆是最好的选择。  

  5G扩展的越多,所需的电缆就越多,从而使以太网供电(PoE)系统成为人们关注的焦点。电源越来越多地从110V和220V交流电转换为240V交流电,可以通过USB供电或通过以太网供电(PoE)系统提供。以太网供电(PoE)具有许多优势,其中包括电压低、易于安装且价格便宜,并且可以同时承载数据和能源。

  适应或消失

  两个相互竞争的需求将定义未来的数据中心架构:存储和延迟。随着存储继续从设备转移到集中式设施,边缘计算可能会爆炸式增长。随着从许多不同来源捕获数据,其节点将变得与路灯一样普遍,以确保不会丢失任何数据。

  这一新的现实给现有数据中心(尤其是1MW或以下的数据中心)既带来了机遇,也带来了威胁。好消息是,它们在与边缘计算和超大规模网络体系结构一起工作以成功满足存储和延迟要求方面可以发挥重要作用,前提是他们可以创新地适应新的现实。这意味着要进行设计或升级,以提供超大规模数据中心的更高的速度、低成本和可扩展性。

  事实上,未来可能会出现运营在城市中心的数据中心——通常是在以前的办公大楼内建造规模较小的数据中心。  

  重新思考数据中心的建设和运营  

  总之,可扩展性将定义未来的数据中心。首先也是最重要的是,这需要基于设计的方法,对企业、工业和消费者范围内的能源消耗、数据存储、管理和交付需求进行全面和长期的考虑。其次,经济有效的集成和增强可扩展性取决于在产品和技术平台上构建可混合、匹配、重新排列和重用以满足不断变化的需求的能力。

  面向未来可用的数据中心转移的工作正在进行中,但是需要做更多的工作来确保现有无线网络,硬件技术和网络体系结构的成功过渡,以管理所有新用例和各种需求的集成。随着转型的迅速进行,数据中心必须确保他们与一家了解其需求,并能帮助他们开发面向未来的下一代数据中心解决方案的创新技术提供商开展合作。  


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