Kas ir datu centra starpsavienojuma arhitektūra

 

 

Datu centra infrastruktūras attīstība

 

Mākoņu skaitļošanas pakalpojumu un tīmekļa lietojumprogrammu eksponenciālais pieaugums ir būtiski pārveidojis prasības datu centra infrastruktūrai. Šīs transformācijas centrā ir datu centra starpsavienojumu arhitektūras kritiskā nozīme, kas kalpo kā mūsdienu izplatīto skaitļošanas sistēmu mugurkauls.

 

Izpratne par pašreizējo arhitektūras pieeju sarežģītību un ierobežojumiem ir būtiska, lai izstrādātu nākamo - paaudzes risinājumus, kas var izpildīt mūsdienu digitālo pakalpojumu prasīgās prasības. Tā kā organizācijām arvien vairāk paļaujas uz mākoņa - balstītiem pakalpojumiem, lielo datu analītiku un izplatīto skaitļošanu, paramiskām bažām ir radušās datu centra starpsavienojumu efektivitāte, mērogojamība un ticamība.

 

 

 

 

Trīs - līmeņa topoloģijas ieviešana

 

Trīs - līmeņa topoloģiskās konfigurācijās papildu slānis virs agregācijas līmeņa ir iekļauti kodolu slēdžus, kas savieno agregācijas slēdžus caur 10 Gbps vai 100 Gbps saitēm (parasti tiek ieviesti kā komplektēti 10 Gbps savienojumi). Šī hierarhiskā datu centra starpsavienojuma arhitektūra piedāvā ievērojamas priekšrocības mērogojamības un bojājumu tolerances ziņā.

 

Piemēram, TOR slēdži parasti ir savienoti ar diviem vai vairākiem agregācijas slēdžiem, nodrošinot liekus ceļus, kas uzlabo vispārējo sistēmas uzticamību un nodrošina pastāvīgu pakalpojumu pieejamību pat komponentu kļūmju laikā.

 

 

Šīs pieejas mērogojamības ieguvumi kļūst acīmredzami, pārbaudot savienojamības iespēju matemātisko progresēšanu. Katrs papildu līmenis eksponenciāli palielina servera - potenciālu uz - servera sakaru ceļiem, ļaujot datu centriem pielāgoties tūkstošiem serveru, vienlaikus saglabājot pieņemamus veiktspējas līmeņus.

 

Kļūdas tolerances īpašības ir vienlīdz iespaidīgas, jo vairāki lieki ceļi nodrošina, ka tīkla kļūmes jebkurā punktā neizraisa pilnīgu pakalpojumu traucējumus. Šī noturība ir būtiska, lai saglabātu pakalpojumu līmeņa līgumus (SLA) un nodrošinātu biznesa nepārtrauktību kritisko lietojumprogrammu.

 

Enerģijas patēriņš un energoefektivitātes izaicinājumi

 

Neskatoties uz arhitektūras priekšrocībām, mūsdienu datu centra starpsavienojuma arhitektūra saskaras ar būtiskām problēmām, kas saistītas ar enerģijas patēriņu un energoefektivitāti. Primārais ierobežojums izriet no būtiskām TOR slēdžu, agregācijas slēdžu un kodolu slēdžu jaudas prasībām apvienojumā ar plašo kabeļu infrastruktūru, kas nepieciešama to savstarpējai savienošanai.

 

Šo komutācijas komponentu lielās enerģijas patēriņš galvenokārt rodas no optiskā - uz {- elektrisko (OE) un elektrisko - līdz - optiskajiem (EO) raiduzņēmējiem, kā arī elektriskās pārslēgšanas fabrikas sistēmas.

 

 

Tā kā datu centri mērogo pieaugošo darba slodzi, šo jaudas prasību kumulatīvā iedarbība kļūst par būtisku operatīvo problēmu gan izmaksu, gan vides ilgtspējības perspektīvu. Mūsdienu objektiem ir jāsabalansē veiktspējas prasības ar energoefektivitātes mērķiem, radot sarežģītas optimizācijas problēmas datu centra starpsavienojumu arhitektūras dizaineriem.

 

Energoefektivitātes izaicinājumu vēl vairāk papildina arvien pieaugošais serveru un tīkla aprīkojuma blīvums mūsdienu datu centros. Augstāka blīvuma konfigurācijas uzlabo telpas izmantošanu, bet rada lielāku siltumu, nepieciešama papildu dzesēšanas infrastruktūra, kas patērē vēl vairāk enerģijas. Tas rada apburto ciklu, kurā palielināta skaitļošanas jauda prasa gan lielāku jaudu darbībai, gan vairāk enerģijas dzesēšanai.

 

 

Latentuma apsvērumi un ietekme uz sniegumu

 

Vēl viens kritisks pašreizējo datu centra tīklu ierobežojums ietver latentumu, kas ieviests, izmantojot vairākus veikalus - un - Forward apstrādes posmus. Kad datu paketes šķērso no viena servera uz otru, izmantojot TOR slēdžu, agregācijas slēdžu un galveno slēdžu hierarhisko struktūru, tām ir ievērojams rindu kavēšanās un latentuma apstrāde katrā starpposma mezglā.

 

Šo kavējumu kumulatīvā ietekme var būtiski ietekmēt lietojumprogrammas veiktspēju, jo īpaši latentuma - jutīgām darba slodzēm, piemēram, reālai - laika analīzei, augstām - frekvences tirdzniecībai un interaktīvām tīmekļa lietojumprogrammām.

 

Lietojumprogrammām, kurām nepieciešama mikrosekundes {- līmeņa reakcijas laiks, šie uzkrātie kavējumi var padarīt noteiktus pakalpojumu līmeņa līgumus nesaistītos. Tā kā vairāk lietojumprogrammu virzās uz reālu - laika apstrādi un zemu - latentuma prasībām -, piemēram, finanšu pakalpojumu, autonomu transportlīdzekļu un rūpnieciskās automatizācijas - nepieciešamība samazināt latentuma datu centra starpsavienojumus kļūst arvien kritiska.

 

Mērogojamības prasības un jaunie izaicinājumi

 

Tā kā datu centri turpina paplašināties, lai atbalstītu jaunās tīmekļa lietojumprogrammas un mākoņdatošanas pakalpojumus, pieprasījums pēc efektīvākiem starpsavienojumu risinājumiem kļūst arvien steidzamāks. Pašreizējās arhitektūras pieejas saskaras ar būtiskiem ierobežojumiem caurlaidspējas uzlabošanā, latentuma samazināšanā un enerģijas patēriņa optimizācijā.

 

Kaut arī daudzi pētnieki ir mēģinājuši uzlabot preču slēdža joslas platuma iespējas {- balstītu datu centra starpsavienojumus, uzlabojot TCP ieviešanu un pastiprinātu Ethernet dizainu, vispārējie uzlabojumi joprojām ir ierobežoti ar esošajiem tehnoloģiskajiem sašaurinājumiem.

 

Pieaugošajam datu centru mērogam ir vajadzīgas jaunas pieejas starpsavienojuma arhitektūrai, kas var apstrādāt palielinātas joslas platuma prasības

 

 

Joslas platuma prasības mūsdienu lietojumprogrammām turpina pieaugt ar ātrumu, kas pārsniedz tradicionālo komutācijas tehnoloģiju uzlabošanas trajektorijas. Mašīnmācīšanās darba slodze, lielo datu analīze un izplatītās skaitļošanas lietojumprogrammas ģenerē trafika modeļus, kas stresa parasto datu centra starpsavienojumu arhitektūras projektiem pārsniedz to optimālos darbības parametrus.

 

Turklāt pieaugošā austrumu - rietumu trafika izplatība (serveris - līdz - servera komunikācija datu centrā) salīdzinājumā ar tradicionālajiem ziemeļiem - Dienvidu trafika (klienta -}, lai -}}} servera komunikācija) prasa arhitektūras pielāgošanu, lai pašreizējais dizains cīnītos efektīvi. Šī trafika modeļu maiņa - no pārsvarā ārējiem klienta pieprasījumiem uz iekšējo datu apstrādi un sinhronizāciju - ir jāpārdomā, kā datu centra tīkli tiek strukturēti un optimizēti.

 

Ekonomiski un operatīvie apsvērumi

 

Raugoties no ekonomiskā viedokļa, kopējās īpašumtiesību izmaksas tradicionālā datu centra starpsavienojumu arhitektūrā ietver ne tikai sākotnējos kapitāla izdevumus aprīkojuma maiņai, bet arī pastāvīgos darbības izdevumus, kas saistīti ar enerģijas patēriņu, dzesēšanas prasībām un uzturēšanas pieskaitāmām izmaksām.

 

Lineārā saistība starp veiktspējas mērogošanu un izmaksu mērogošanu rada ekonomiskus šķēršļus, kas ierobežo iespējamību vienkārši pievienot tradicionālākas pārslēgšanas spējas, lai risinātu veiktspējas prasības. Pieaugot datu centriem, nesamērīgi palielinās izmaksas, kas saistītas ar enerģijas sadali, dzesēšanas infrastruktūru un fizisko telpu.

 

Darbības sarežģītība arī ievērojami palielinās, jo datu centra starpsavienojuma arhitektūras skalas. Tīkla pārvaldība, konfigurācijas pārvaldība un problēmu novēršana kļūst arvien izaicinošāka, pieaugot slēdžu un starpsavienojumu skaitam.

 

Administratīvās pieskaitāmās izmaksas, kas saistītas ar konsekventu konfigurāciju uzturēšanu simtiem vai tūkstošiem komutācijas ierīču, rada darbības riskus un palielina cilvēku kļūdu iespējamību. Šī sarežģītība var izraisīt ilgāku dīkstāvi uzturēšanas laikā, lēnāku jaunu pakalpojumu izvietošanu un palielināt grūtības identificēt un risināt tīkla problēmas.

 

Tehnoloģiju attīstība

 

Pašreizējo datu centra starpsavienojumu arhitektūras pieeju ierobežojumi ir motivējuši plašus alternatīvo tehnoloģiju un arhitektūras paradigmu pētījumus. Programmatūra - Noteiktās tīkla (SDN) pieejas piedāvā potenciālus risinājumus konfigurācijas sarežģītības samazināšanai un tīkla pārvaldības efektivitātes uzlabošanai.

 

Optiskās komutācijas tehnoloģijas var nodrošināt ceļus enerģijas patēriņa samazināšanai, vienlaikus palielinot joslas platuma iespējas. Izslēdzot nepieciešamību pēc biežas optiskās - uz - Elektriskiem un elektriskiem - līdz - optiskajiem konvertējumiem, šīs tehnoloģijas var ievērojami samazināt gan latentumu, gan enerģijas patēriņu.

 

 

Jaunās tehnoloģijas, piemēram, silīcija fotonika, optiskās ķēdes komutācija un hibrīda optiskā - Elektriskās arhitektūras, atspoguļo daudzsološus virzienus nākamajai - Ģenerācijas datu centra starpsavienojuma arhitektūru. Šīs tehnoloģijas piedāvā potenciālu risināt pašreizējo pieeju būtiskus ierobežojumus, vienlaikus nodrošinot mērogojamības ceļus nākotnes izaugsmes prasībām.

 

Turklāt jaunas tīkla topoloģijas -, piemēram, saplacinātas Butterfly tīkli, Dragonfly tīkli un HyperCube konfigurācijas {-, tiek izpētītas kā alternatīvas tradicionālajiem taukiem -} koku arhitektūras. Šo dizainu mērķis ir samazināt tīkla apiņu skaitu, samazināt latentumu un uzlabot kopējo tīkla efektivitāti lieliem - mēroga datu centriem.