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面向未來的數據中心是什么樣的?

責任編輯:cres 作者:Lauren Straub and John Berryman |來源:企業網D1Net  2020-03-02 11:07:47 原創文章 企業網D1Net

在全球范圍內,最終用戶和組織正在生成和使用前所未有的大量數據。但是,要了解全球范圍內數據的增長速度以及對存儲、管理和訪問所有數據的影響可能具有挑戰性。
 
許多商業、工業和消費者的廣泛應用正在推動這一指數級數據的增長,包括萬物互聯(IoE)、人工智能、社交媒體,以及對流媒體內容交付的需求。根據調研機構IDC公司的預測,到2025年,平均每人每天的數字互動次數將接近5,000次,而目前的數字互動次數是700到800次,這有助于推動全球數據領域的擴展,從2018年的33ZB增長到2025年的175ZB,1ZB大約等于1萬億個GB。
 
數據大規模增長的重大挑戰
 
這種快速增長的速度為數據管理帶來了一系列艱巨的挑戰。由于數據存儲的需求超過了傳統數據中心的能力,更不用說終端設備和云計算計劃越來越多地被用來處理數據。許多服務器設備已經沒有存儲空間,并且在不遠的將來,智能手機可能會擁有越來越多的設備存儲空間,而每個人仍然希望即時按需訪問所需的任何信息。
 
圖1預期的超大規模網絡架構增長
 
從5G到人工智能再到自動駕駛汽車的成功實現,取決于可靠、有彈性和可持續的低延遲或零延遲。隨著全球各地用戶對云計算服務依賴程度的提高,網絡延遲將成為關鍵的性能指標。
 
這些新的需求迫使云計算將其功能擴展到存儲之外的數據交付中,這給IT基礎設施帶來了快速而顯著的發展壓力。僅舉一個例子,澳大利亞最近推出了一個全新的國家寬帶網絡,該網絡已經不能滿足需求,因為數據流在七年的建設過程中增長非常快。
 
超大規模數據中心的發展
 
隨著傳統的數據中心網絡難以提供支持加速云計算所需的延遲,超大規模數據中心已成為首選。盡管顧名思義,超大規模主要是關于可擴展性和資源優化,而不是數據中心設施的物理大小。
 
超大規模數據中心提供四個關鍵優勢:
 
•在設計、構造和性能方面的模塊化;
 
•可靠性、功能性和產量大于各部分的總和;
 
•自動化能力;
 
•規模經濟。例如,無論是新建35兆瓦的電力系統,還是在現有數據中心增加1兆瓦的系統,都需要降低每端口成本。
 
以下了解一下典型的超大規模云計算數據中心架構。假設一個數據中心目前在mesh+Pod或Pod+葉脊架構中部署了30000多臺服務器,其中三個pod連接構成一個mesh網絡。典型的骨干交換機最多支持432個40GbE端口(36×12)。以3:1的比例,上行鏈路網絡(網格級別)將占用108個端口,這意味著Pod中機架頂部(TOR)交換機的最大頂部不能超過324個。實際上,機架式交換機的數量應該更接近最多200個或300個。每個TOR交換機可以為下行鏈路提供48個10GbE端口,為上行鏈路提供4個40GbE端口。在葉子和主干網之間建立了一個4×40GbE網絡鏈接,并具有四個帶有OM4光纖的MTP12通道來支持網絡。
 
隨著帶寬消耗呈指數增長,10GbE不能滿足要求。計劃已經要求在新的超大規模數據中心中使用25GbE,這將使用MPO12和OM4來支持鏈接,從而將葉脊網絡和主干網絡之間的速度提高到100GbE。但是,要真正面向未來,需要從服務器到分支交換機的主流為40GbE,如圖1所示。
 
為未來擴展增加電源
 
大多數超大規模數據中心設施都非常龐大,電力容量為10兆瓦到70兆瓦。這些電源需求顯然會影響數據中心建設的位置和電力基礎設施的訪問和可持續性。最小限度地降低超大規模能源成本(數據中心的主要支出)是當務之急。即使在規模較小的數據中心中,交換機也會產生大量熱量,這使得設計和實施具有成本效益的加熱和冷卻系統對于可持續性和市場競爭力至關重要。
 
因此,利用自動化和智能技術的能力就發揮了關鍵作用。數據中心的恒溫器、照明燈和其他與能源有關的其他組件越能自動化和集中控制,節省電能的潛力就越大。
 
規劃健壯的有線網絡和無線網絡也是未來數據中心的關鍵基礎要素。盡管無線網絡似乎是未來的縮影,但混合模型將成為網絡的核心。無線網絡服務提供商必須回程傳輸網絡,從信號傳輸帶寬可靠性的角度來看,光纖和光纜是最好的選擇。
 
5G擴展的越多,所需的電纜就越多,從而使以太網供電(PoE)系統成為人們關注的焦點。電源越來越多地從110V和220V交流電轉換為240V交流電,可以通過USB供電或通過以太網供電(PoE)系統提供。以太網供電(PoE)具有許多優勢,其中包括電壓低、易于安裝且價格便宜,并且可以同時承載數據和能源。
 
適應或消失
 
兩個相互競爭的需求將定義未來的數據中心架構:存儲和延遲。隨著存儲繼續從設備轉移到集中式設施,邊緣計算可能會爆炸式增長。隨著從許多不同來源捕獲數據,其節點將變得與路燈一樣普遍,以確保不會丟失任何數據。
 
這一新的現實給現有數據中心(尤其是1MW或以下的數據中心)既帶來了機遇,也帶來了威脅。好消息是,它們在與邊緣計算和超大規模網絡體系結構一起工作以成功滿足存儲和延遲要求方面可以發揮重要作用,前提是他們可以創新地適應新的現實。這意味著要進行設計或升級,以提供超大規模數據中心的更高的速度、低成本和可擴展性。
 
事實上,未來可能會出現運營在城市中心的數據中心——通常是在以前的辦公大樓內建造規模較小的數據中心。
 
重新思考數據中心的建設和運營
 
總之,可擴展性將定義未來的數據中心。首先也是最重要的是,這需要基于設計的方法,對企業、工業和消費者范圍內的能源消耗、數據存儲、管理和交付需求進行全面和長期的考慮。其次,經濟有效的集成和增強可擴展性取決于在產品和技術平臺上構建可混合、匹配、重新排列和重用以滿足不斷變化的需求的能力。
 
面向未來可用的數據中心轉移的工作正在進行中,但是需要做更多的工作來確保現有無線網絡,硬件技術和網絡體系結構的成功過渡,以管理所有新用例和各種需求的集成。隨著轉型的迅速進行,數據中心必須確保他們與一家了解其需求,并能幫助他們開發面向未來的下一代數據中心解決方案的創新技術提供商開展合作。
 
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關鍵字:數據中心

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