شبکه های اتصال نوری مرکز داده: یک پایان - به - چشم انداز پایان

چشم انداز دیجیتال مدرن شاهد تحول بی سابقه ای در نحوه سازماندهی ، مدیریت و استفاده از منابع محاسباتی بوده است. در قلب این انقلاب مرکز داده نهفته است - یک اکوسیستم پیشرفته که به عنوان ستون فقرات دنیای بهم پیوسته ما عمل می کند. از آنجا که ما به دوره ای از رشد داده های نمایی و برنامه های به طور فزاینده ای پیشرفت می کنیم ، پارادایم های سنتی طراحی مرکز داده ها و معماری شبکه با چالش های مهمی روبرو هستند که نیاز به راه حل های نوآورانه دارند.

مراکز داده از مزارع سرور ساده به محیط های پیچیده و بسیار ارکستر شده تبدیل شده اند که همه چیز را از خدمات وب اصلی گرفته تا برنامه های اطلاعاتی مصنوعی پیشرفته پشتیبانی می کنند. ظهور محاسبات ابری ، تجزیه و تحلیل داده های بزرگ و الزامات پردازش زمان {1-}} intained اساساً الگوهای ترافیک و انتظارات عملکرد را در این امکانات تغییر داده است. این تکامل نیاز فوری به فن آوری های اتصال پیچیده تر ایجاد کرده است ، و شبکه های نوری به عنوان یک فعال کننده مهم برای معماری های مرکز داده نسل بعدی {3} بعدی ظاهر می شوند.

پذیرش گسترده و تقویت سریع پخش ویدیو ، تصاویر ماهواره ای ، Peer - to- انتقال داده های همسالان و سیستم های ذخیره سازی منجر به رشد قابل توجهی در ترافیک اینترنت شده است. برای درک کامل گزاره ارزش راه حل های دامنه نوری در محیط های مرکز داده ، ما باید به طور جامع تجزیه و تحلیل کنیم که چگونه این برنامه های نوظهور بر مرکز داده های داخل - تأثیر می گذارد و الگوهای ترافیک مرکز داده را بین می کند.

فراتر از برنامه های کاربردی که باعث رشد مطلق ترافیک می شود ، مانند پخش ویدیو ، بسیاری از برنامه های دیگر از جمله اسکن پزشکی ، واقعیت مجازی و شبیه سازی فیزیکی ، دستیابی ، ذخیره و پردازش حجم های زیادی از داده ها هستند. گسترش سنسورها در محیط ما همچنان به جمع آوری و تجزیه و تحلیل مجموعه داده های در حال رشد ادامه می دهد ، و به طور مداوم قابلیت های محاسباتی پردازنده را بهبود می بخشد و این روند را تسریع می کند.

این برنامه ها مجموعه داده های عظیمی را تولید می کنند که یا در هنگام انتقال به صورت آنلاین پردازش می شوند یا برای پردازش آفلاین بعدی ذخیره می شوند. دنیای ما در حال تولید مقادیر گسترده ای از داده ها است و محققان به طور فعال به دنبال روشهای بهینه برای دستیابی به این مجموعه داده های عظیم برای پیشرفت بیشتر زمینه ها مانند محاسبات موبایل ، رسانه های شخصی ، یادگیری ماشین و روباتیک هستند.

برنامه های دید رایانه نشان دهنده محاسبات -}} کار فشرده با نیازهای خاص تأخیر در حالت های تعاملی و نشان دادن متغیر ، داده ها- ویژگی های اجرای وابسته است. به طور کلی ، این برنامه ها دارای ویژگی هایی هستند که از معماری های پردازش موازی حمایت می کنند. تجزیه کار محاسباتی برای برنامه های تشخیص ویدیو نشان می دهد که چگونه جریان های ویدئویی ورودی به ماژول های مختلف تجزیه و تحلیل تکثیر می شوند ، با نتایج منتقل شده به ماژول های جمع آوری برای تصمیمات تشخیص نهایی رویداد.

الزامات پهنای باند بین زیرمجموعه های مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است ، با خطوط لوله انتقال داده های ویدئویی نیاز به پهنای باند قابل توجهی بالاتر از نتایج آنالیز انتقال دهنده دارد. به طور همزمان ، حجم داده های نیاز به تجزیه و تحلیل سریع بسیار زیاد شده است.

همانطور که در بالا مورد بحث قرار گرفت ، برنامه های نوظهور به طور فزاینده ای مطالبات پهنای باند بالایی را در نظر می گیرند. از برنامه های محاسباتی علمی گرفته تا موتورهای جستجو و برنامه های MapReduce ، همه به پهنای باند ارتباطی خوشه ای به داخل- نیاز دارند. بنابراین - نامیده می شود intra - traffic Traffic Center Center Traffic ، همچنین به عنوان شرق- traffic Traffic West شناخته می شود ، با نرخ هایی که حتی از شمال {6} Traffic Traffic South (ترافیک ورود و خروج مراکز داده) در حال رشد است ، در حال رشد است.

در سال 2011 ، نسبت East-} West به شمال {2} traffic ترافیک جنوبی در مراکز داده مایکروسافت به 4: 1 نزدیک شد. با مقیاس های مرکز داده به طور مداوم در حال رشد و الزامات پهنای باند برنامه ، دستیابی به شبکه هایی که نزدیک به ایده آل هستند {5- to - همه اتصال به یک چالش عظیم تبدیل شده است. مراکز داده سنتی به طور معمول از معماری های شبکه - استفاده می کنند ، جایی که پهنای باند اتصال داخل - بیش از پهنای باند inter- Rack ، ایجاد شبکه بیش از {11 {{}}} نسبت اشتراک.

اگرچه مراکز داده از لحاظ نظری فعال کردن مقیاس بزرگ - گسترش سیستم های ذخیره سازی و محاسبات (بر اساس استانداردهای تجاری یا پردازنده های کم هزینه-) ، این معماری از ارتباطات محلی پهنای باند (ارتباطات گره مجاور) به جای بزرگ بودن- ارتباطات جهانی ، به نفع بالا -}}}}}}}}}}}}}} در نتیجه ، برای دستیابی به راندمان ارتباطی بالاتر ، استقرار برنامه موازی به طور فزاینده ای دشوار می شود ، و نیاز به سازگاری با گره های محاسباتی مناسب برای پذیرش بیش از-} معماری های شبکه مشترک دارد.

توپولوژی درخت سلسله مراتبی سنتی ، در حالی که درک و اجرای آن ساده است ، تنگناهای ذاتی ایجاد می کند که مقیاس پذیری و عملکرد را محدود می کند. نسبت اشتراک بیش از- ذاتی در این طرح ها به طور فزاینده ای مشکل ساز می شوند زیرا برنامه ها نیاز به یکنواخت تر دارند ، اتصال پهنای باند {2} بالا بین جفت گره های دلخواه.

توپولوژی های شبکه پیشرفته مانند شبکه های نزدیک ، درختان FAT- ، و پیکربندی های مش پهنای باند بهبود یافته را ارائه می دهند و نسبت به اشتراک- کاهش می یابد. این توپولوژی ها ، هنگامی که با فن آوری های اتصال نوری اجرا می شوند ، می توانند نزدیک - ایده آل - to - همه الگوهای اتصال که بهتر با نیازهای ارتباطی برنامه های موازی مدرن مطابقت دارند ، فراهم کنند.

اجرای این توپولوژی های پیشرفته نیاز به قابلیت های پیشرفته سوئیچینگ و مسیریابی دارد. سوئیچینگ مدار نوری ، سوئیچینگ بسته نوری و الکترو Hybrid- رویکردهای نوری هر یک از تجارت ، پیچیدگی و هزینه مختلف تجارت مختلف را ارائه می دهند. انتخاب فن آوری های مناسب شبکه نوری به شدت به نیازهای خاص برنامه و اهداف عملکرد بستگی دارد.