چگونه DCI را تعریف می کنید؟

اتصالات نوری در مقیاس -} OUT مراکز داده

 

 اوت 2024 12 دقیقه بخوانید شبکه ، محاسبات ابری ، فناوری نوری

 

 

در دوران محاسبات ابری و داده های بزرگ ، مقیاس-}}}} indera به ستون فقرات زیرساخت های دیجیتال مدرن تبدیل شده است. این امکانات به راه حل های پیچیده شبکه ای برای رسیدگی به ترافیک داده های در حال رشد به صورت نمایی ضمن حفظ عملکرد بالا و بهره وری انرژی نیاز دارند. فناوری اتصال نوری به عنوان یک فعال کننده مهم برای معماری های مرکز داده نسل بعدی {3 {{بعدی ظاهر شده است و ظرفیت پهنای باند بی سابقه ای را ارائه می دهد و مصرف برق را در مقایسه با اتصالات الکتریکی سنتی کاهش می دهد.

 

برای تعریف صحیح DCI (اتصال به مرکز داده) ، باید آن را به عنوان فناوری شبکه و زیرساخت هایی که دو یا چند مرکز داده را به هم متصل می کند ، برای به اشتراک گذاشتن منابع ، امکان تحرک بار کار و ارائه تداوم تجارت درک کنیم.

 

 

 

تکامل معماری مرکز داده

---

 

معماری شبکه مرکز داده های سه-}}}}} ingrate ، متشکل از دسترسی ، تجمع و لایه های اصلی ، به طور قابل توجهی برای پاسخگویی به خواسته های مقیاس-} محاسبات تکامل یافته است. مراکز داده مدرن اکنون از معماری های مسطح تر و توزیع شده استفاده می کنند که تأخیر را کاهش می دهد و ظرفیت ترافیک غربی را افزایش می دهد {3}. تغییر از مقیاس بندی عمودی به مقیاس افقی اساساً نحوه طراحی و پیاده سازی شبکه های مرکز داده را تغییر داده است.

 

در مقیاس -} معماری ، شبکه باید از موازی سازی عظیم و بارهای محاسباتی توزیع شده پشتیبانی کند. توپولوژی برگ ستون فقرات - برای این محیط ها به استاندارد de facto تبدیل شده است ، و عملکرد مسدود کننده غیر قابل پیش بینی و غیر {3} را ارائه می دهد. هر سوئیچ برگ به هر سوئیچ ستون فقرات متصل می شود و چندین مسیر هزینه برابر 5- بین هر دو نقطه پایانی ایجاد می کند. این فلسفه طراحی کاملاً با قابلیت های اتصال نوری هماهنگ است ، زیرا فناوری های فوتونی می توانند پهنای باند بالا- را فراهم کنند ، اتصالات تأخیر 8 {8} کم بین سوئیچ ها لازم است.

 

 

ملاحظات طراحی شبکه سلسله مراتبی

---

 

هنگامی که ما نیازهای DCI را برای محیط های مقیاس - تعریف می کنیم ، باید چندین سطح سلسله مراتبی اتصال را در نظر بگیریم. در سطح قفسه ، بالا - - قفسه (TOR) اتصالات سرور جمع را تغییر می دهد و پیوندها را به پارچه ارائه می دهد. این سوئیچ های TOR به طور فزاینده ای از رابط های نوری برای اتصالات سرور و لینک های پارچه ای استفاده می کنند که ماژول های نوری 100 گرم و 400 گرم در استقرار مدرن استاندارد می شوند.

 

 

لایه پارچه ای که شامل سوئیچ های ستون فقرات در یک استقرار معمولی است ، ستون فقرات شبکه مرکز داده را تشکیل می دهد. در اینجا ، اتصالات نوری برای تأمین پهنای باند عظیم مورد نیاز برای ارتباطات قفسه inter- ضروری است. اتخاذ فوتونیک های سیلیکون و طرح های پیشرفته مدولاسیون ، این اتصالات را از 100 گرم به 400 گرم و بعد از آن ، با رابط 800 گرم و 1.6T در افق قادر کرده است.

 

 

الگوهای ترافیک و بهینه سازی

---

 

مقیاس -}} OUT مراکز داده از الگوهای ترافیکی منحصر به فرد برخوردار هستند که با محیط های بنگاه سنتی تفاوت چشمگیری دارند. غلظت شرق - Traffic Traffic - ارتباط بین سرورها در مرکز داده - به جای شمال {5} ترافیک جنوبی به شبکه های خارجی ، تقاضای عظیمی را در پارچه سوئیچینگ داخلی قرار می دهد. بارهای کاری یادگیری ماشین ، پایگاه داده های توزیع شده و معماری های میکروسرویس سرور-} to - ارتباط سرور را ایجاد می کند که فقط می تواند از طریق پیوندهای نوری با ظرفیت بالا {}} انجام شود.

 

 

شبکه DCI نقش مهمی در گسترش این الگوهای ترافیکی در مکانهای مختلف مرکز داده دارد. توزیع جغرافیایی مراکز داده امکان بازیابی فاجعه ، تعادل بار و رعایت الزامات حاکمیت داده ها را فراهم می کند. اتصالات نوری بین مراکز داده نه تنها باید از پهنای باند بالا بلکه نیازهای دقیق تأخیر را برای تکثیر همزمان و مهاجرت بار کار {2} واقعی پشتیبانی کند.

 

 

فن آوری های فعال کننده نوری

---

 

 

تکنیک های مدولاسیون پیشرفته

 

برای به حداکثر رساندن کارآیی اتصالات نوری ، طرح های مدولاسیون پیشرفته ایجاد شده است که چندین بیت در هر نماد را رمزگذاری می کنند. مدولاسیون دامنه پالس (PAM4) ، که در هر نماد دو بیت را رمزگذاری می کند ، در ماژول های نوری 400 گرم استاندارد شده است. این تکنیک نرخ داده را در مقایسه با غیر - Return-} به - صفر (NRZ) بدون نیاز به افزایش متناسب در پهنای باند دو برابر می کند.

 

طرح مدولاسیون	بیت در هر نماد	نرخ داده معمولی	کاربرد
nrz (غیر - بازگشت - to - صفر)	1	10G-100G	پیوندهای مرکز داده میراث
پام 4	2	200G-400G	مرکز داده مدرن به هم پیوسته است
16-QAM	4	400G-800G	اتصالات DCI طولانی {{0}
64-QAM	6	800G-1.6T	لینک های DCI با ظرفیت بالا {{0}

 

انتقال نوری منسجم ، زمانی که برای ارتباطات طولانی - محفوظ است ، اکنون برای فن آوری های اتصال دهنده مرکز داده سازگار است. تشخیص منسجم استفاده از قالب های مدولاسیون پیشرفته مانند مدولاسیون دامنه چهارگوش (QAM) را امکان پذیر می کند و از نظر راندمان طیفی و دسترسی عملکرد برتر را فراهم می کند. این قابلیت ها به ویژه هنگامی که اتصالات DCI را تعریف می کنیم که چندین کیلومتر بین امکانات توزیع جغرافیایی وجود دارد ، بسیار ارزشمند هستند.

 

سیستم های چند برابر تقسیم طول موج

 

فناوری WDM چندین سیگنال نوری را در طول موج های مختلف امکان پذیر می کند تا یک فیبر واحد را به اشتراک بگذارند ، به طور چشمگیری ظرفیت کل پیوندهای نوری را افزایش می دهند. در محیط های مرکز داده ، تقسیم طول موج درشت (CWDM) و تقسیم طول موج متراکم (DWDM) بسته به نیازهای خاص برای ظرفیت و دسترسی به کار می رود.

 

 

ادغام با مقیاس-} پارادایم های محاسباتی

---

 

پشتیبانی از بارهای محاسباتی توزیع شده

 

مقیاس -}}} مراکز داده برای پشتیبانی از پارادایم های محاسباتی توزیع شده در جایی که بارهای کاری در صدها یا هزاران سرور پخش می شود ، طراحی شده اند. اتصالات نوری پهنای باند بالا - ، اتصال به تأخیر کم-} را برای پردازش توزیع شده کارآمد فراهم می کند. عملیات MAPREDUCE ، آموزش یادگیری ماشین توزیع شده و پردازش جریان واقعی {5} واقعی همه از ویژگی های عملکرد شبکه نوری بهره مند می شوند.

 

 

توانایی تخصیص پویا پهنای باند از طریق سوئیچینگ نوری و تخصیص طیف انعطاف پذیر ، مراکز داده را قادر می سازد تا با نیازهای بار کاری سازگار شوند. همانطور که استراتژی های DCI را برای محیط های مقیاس-} تعریف می کنیم ، انعطاف پذیری برای پیکربندی مجدد مسیرهای نوری بر اساس تقاضای کاربردی به طور فزاینده ای اهمیت پیدا می کند. نرم افزار-} کنترل کننده های تعریف شده شبکه (SDN) می توانند منابع نوری را در رابطه با منابع محاسباتی و ذخیره سازی برای بهینه سازی عملکرد کلی سیستم ارکستر کنند.

 

 

 

مسیرهای آینده و فن آوری های نوظهور

---

 

آینده اتصالات نوری در مقیاس -} OUT مراکز داده به سمت ادغام و هوش حتی بیشتر اشاره می کند. CO - Optics بسته بندی شده (CPO) ، که در آن فرستنده نوری مستقیماً با ASIC های سوئیچ ادغام می شوند ، قول می دهند بیشتر مصرف برق را کاهش داده و چگالی پهنای باند را افزایش دهند. این روش آثار الکتریکی بین تراشه سوئیچ و ماژول های نوری را از بین می برد و باعث کاهش از بین رفتن سیگنال و مصرف برق می شود.

 

 

هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای بهینه سازی عملیات شبکه نوری اعمال می شود. الگوریتم های نگهداری پیش بینی می توانند قبل از تأثیرگذاری بر سرویس ، خرابی های احتمالی در اجزای نوری را شناسایی کنند. مدل های یادگیری ماشین می توانند تصمیمات مسیریابی را بر اساس الگوهای ترافیک و الزامات کاربردی بهینه کنند و به حداکثر رساندن کارایی زیرساخت های شبکه DCI.

 

فن آوری های کوانتومی همچنین ممکن است در اتصالات مرکز داده های آینده نقش داشته باشند. توزیع کلید کوانتومی (QKD) می تواند امنیت بی قید و شرط را برای انتقال داده های حساس بین مراکز داده فراهم کند. در حالی که هنوز در مراحل اولیه ، تحقیقات شبکه کوانتومی در حال بررسی چگونگی درهم آمیختگی کوانتومی است که ممکن است اشکال جدید محاسبات توزیع شده را در فن آوری های اتصال به مرکز داده ها فعال کند.