Mi az adatközpont összekapcsolási architektúrája

 

 

Az adatközpont -infrastruktúra fejlődése

 

A felhőalapú számítástechnikai szolgáltatások és a webalkalmazások exponenciális növekedése alapvetően átalakította az adatközpont -infrastruktúra követelményeit. Ennek az átalakulásnak a középpontjában az adatközpontok összekapcsolási architektúrája kritikus jelentősége van, amely a modern elosztott számítástechnikai rendszerek gerincét szolgálja.

 

A jelenlegi építészeti megközelítések bonyolultságainak és korlátainak megértése elengedhetetlen a következő - generációs megoldások fejlesztéséhez, amelyek megfelelnek a kortárs digitális szolgáltatások igényes követelményeinek. Mivel a szervezetek egyre inkább támaszkodnak a felhő - alapú szolgáltatásokra, a Big Data Analytics és az elosztott számítástechnika, az adatközpontok összekapcsolásainak hatékonysága, méretezhetősége és megbízhatósága kiemelkedően fontos aggodalmakká vált.

 

 

 

 

Három - szintű topológia megvalósítása

 

Három - szintű topológiai konfigurációban az aggregációs szint felett egy további réteg magában foglalja a magkapcsolókat, amelyek 10 Gbps vagy 100 Gbps -es kapcsolatokon keresztül kapcsolódnak az aggregálási kapcsolókkal (általában 10 Gbps -es csatlakozáshoz kötve). Ez a hierarchikus adatközpont összekapcsolási architektúrája jelentős előnyöket kínál a skálázhatóság és a hibatűrés szempontjából.

 

Például a TOR kapcsolók általában két vagy több aggregációs kapcsolóhoz vannak csatlakoztatva, redundáns útvonalakat biztosítva, amelyek javítják a rendszer teljes megbízhatóságát és biztosítják a folyamatos szolgáltatás elérhetőségét még az alkatrészek hibái során is.

 

 

Ennek a megközelítésnek a skálázhatósági előnyei nyilvánvalóvá válnak a csatlakozási lehetőségek matematikai előrehaladásának vizsgálatakor. Minden kiegészítő szint exponenciálisan növeli a - szerver potenciálját a- szerverkommunikációs útvonalakra, lehetővé téve az adatközpontok számára, hogy több ezer szerver befogadására szolgáljon, miközben fenntartja az elfogadható teljesítményszinteket.

 

A hibatűrés jellemzői ugyanolyan lenyűgözőek, mivel a több redundáns útvonal biztosítja, hogy a hálózati hibák egyetlen ponton ne eredményezzék a teljes szolgáltatási megszakadást. Ez az ellenálló képesség elengedhetetlen a szolgáltatási szintű megállapodások (SLA) fenntartásához és a kritikus alkalmazások üzleti folytonosságának biztosításához.

 

Energiafogyasztás és energiahatékonysági kihívások

 

Az építészeti előnyök ellenére a kortárs adatközpont összekapcsolása az építészetnek jelentős kihívásokkal kell szembenéznie az energiafogyasztással és az energiahatékonysággal kapcsolatban. Az elsődleges korlátozás a TOR kapcsolók, az aggregációs kapcsolók és a magkapcsolók jelentős energiaigényéből fakad, és az összekapcsolásukhoz szükséges kiterjedt kábelezési infrastruktúrával kombinálva.

 

Ezeknek a kapcsolási alkatrészeknek a nagy energiatartalma elsősorban az optikai - optikai eredményekből származik a - elektromos (OE) és az elektromos - -ig a- optikai (EO) transzceiverekkel, valamint az elektromos kapcsolófabokkal együtt, beleértve a kapcsolt kapcsolókat és az SRAM -t.

 

 

Ahogy az adatközpontok a növekvő munkaterhelések kielégítésére méreteznek, ezen energiakövetelmények kumulatív hatása jelentős működési problémává válik, mind a költség-, mind a környezeti fenntarthatósági szempontból. A modern létesítményeknek egyensúlyba kell hozniuk a teljesítménykövetelményeket az energiahatékonysági célokkal, és összetett optimalizálási kihívásokat hoznak létre az adatközpontok összekapcsolási építészetének tervezői számára.

 

Az energiahatékonysági kihívást tovább súlyosbítja a szerverek és a hálózati berendezések növekvő sűrűsége a modern adatközpontokban. A magasabb sűrűségű konfigurációk javítják a helyfelhasználást, de több hőt generálnak, és további hűtési infrastruktúrát igényelnek, amely még több energiát fogyaszt. Ez egy ördögi ciklust hoz létre, ahol a megnövekedett számítási kapacitás szükséges mind a működéshez, mind a hűtéshez nagyobb energiát.

 

 

Késési megfontolások és teljesítményhatások

 

Az aktuális adatközpont -hálózatok másik kritikus korlátozása magában foglalja a többszörös - és - előremenő feldolgozási szakaszokon keresztüli latenciát. Amikor az adatcsomagok az egyik szerverről a másikra haladnak a TOR kapcsolók, az aggregációs kapcsolók és a magkapcsolók hierarchikus szerkezetén keresztül, jelentős sorba állítást és feldolgozási latenciát tapasztalnak az egyes közbenső csomópontokon.

 

Ezeknek a késéseknek a kumulatív hatása jelentősen befolyásolhatja az alkalmazás teljesítményét, különösen a - érzékeny munkaterhelések, például a valós - időanalitika, a magas - frekvencia -kereskedelem és az interaktív webes alkalmazások esetében.

 

A mikrosekundumos - szintű válaszidős alkalmazásokhoz ezek a felhalmozódott késések bizonyos szolgáltatási szintű megállapodásokat elérhetők. Mivel egyre több alkalmazás mozog a valós - időfeldolgozás és az alacsony - késési követelmények felé -, például a pénzügyi szolgáltatásokban, az autonóm járművek és az ipari automatizálás -, az adatközpontok összekapcsolásainak csökkentésének szükségessége egyre kritikus jelentőségűvé válik.

 

A méretezhetőségi követelmények és a feltörekvő kihívások

 

Mivel az adatközpontok továbbra is bővülnek a feltörekvő webes alkalmazások és a felhőalapú számítástechnikai szolgáltatások támogatása érdekében, a hatékonyabb összekapcsolási megoldások iránti igény egyre sürgősebbé válik. A jelenlegi építészeti megközelítések alapvető korlátozásokkal szembesülnek az átviteli javulás, a késés csökkentése és az energiafogyasztás optimalizálása szempontjából.

 

Míg számos kutató megkísérelte javítani a sávszélesség -képességeket az árucikkek kapcsolójának - alapú adatközpont -összekapcsolásaival a továbbfejlesztett TCP -megvalósítások és a továbbfejlesztett Ethernet -tervek révén, az általános fejlesztéseket a meglévő technológiai szűk keresztmetszetek korlátozzák.

 

Az adatközpontok növekvő skálája új megközelítéseket igényel az összekapcsolás architektúrájához, amelyek képesek kezelni a megnövekedett sávszélesség -igényeket

 

 

A modern alkalmazások sávszélesség -követelményei továbbra is növekszenek olyan sebességgel, amely meghaladja a hagyományos kapcsolási technológiák javulási pályáit. A gépi tanulási munkaterhelések, a BIG Data Analytics és az elosztott számítási alkalmazások olyan forgalmi mintákat generálnak, amelyek hangsúlyozzák a hagyományos adatközpont -összekapcsolási architektúrákat az optimális működési paramétereken túl.

 

Ezenkívül a keleti - nyugati forgalom növekvő prevalenciája (szerver - a - szerver kommunikációhoz az adatközponton belül), szemben a hagyományos északi - déli forgalommal (kliens - a {-} szerver kommunikációra) az építészeti alkalmazkodáshoz szükséges, hogy az aktuális tervezések az adapszálak hatékonyságához. A - forgalmi minták ezen eltolódása a túlnyomórészt külső ügyfélkérelmektől a belső adatfeldolgozásig és a szinkronizálásig a - megköveteli az adatközpont -hálózatok felépítésének és optimalizáltának átgondolását.

 

Gazdasági és operatív megfontolások

 

Gazdasági szempontból a hagyományos adatközpontok összekapcsolási architektúrájának tulajdonjogának teljes költsége nemcsak a kezdeti beruházási kiadásokat foglalja magában, hanem az energiafogyasztással, a hűtési követelményekkel és a karbantartási költségekkel kapcsolatos folyamatos működési költségekkel is.

 

A teljesítmény -skálázás és a költség -skálázás közötti lineáris kapcsolat gazdasági akadályokat hoz létre, amelyek korlátozzák a megvalósíthatóságot, ha egyszerűen hozzáadják a hagyományos váltási képességet a teljesítménykövetelmények kezelése érdekében. Az adatközpontok növekedésével az energiaeloszlással, a hűtési infrastruktúrával és a fizikai térrel kapcsolatos költségek szintén aránytalanul növekednek.

 

Az operatív bonyolultság szintén jelentősen növekszik, amikor az adatközpontok összekapcsolási architektúra skálája. A hálózati menedzsment, a konfiguráció kezelése és a hibaelhárítás egyre nagyobb kihívást jelent, amikor a kapcsolók és az összekapcsolások száma növekszik.

 

A folyamatos konfigurációk fenntartásához kapcsolódó adminisztratív költségek több száz vagy több ezer váltóeszközben működési kockázatot jelentenek, és növelik az emberi hiba valószínűségét. Ez a bonyolultság hosszabb állásidőt eredményezhet a karbantartás során, az új szolgáltatások lassabb telepítése és a hálózati problémák azonosításának és megoldásának fokozott nehézségeihez vezethet.

 

Technológiai fejlődés

 

A jelenlegi adatközpont -összekapcsolási architektúra -megközelítések korlátozásai motiválták az alternatív technológiák és az építészeti paradigmák kiterjedt kutatását. A - szoftver meghatározott hálózati (SDN) megközelítések potenciális megoldásokat kínálnak a konfigurációs bonyolultság csökkentésére és a hálózatkezelés hatékonyságának javítására.

 

Az optikai kapcsolási technológiák utat biztosíthatnak az energiafogyasztás csökkentéséhez, miközben növelik a sávszélesség képességeit. A gyakori optikai - - elektromos és elektromos - to - optikai konverziókra való szükségességének kiküszöbölésével ezek a technológiák jelentősen csökkenthetik mind a késésis, mind az energiafogyasztást.

 

 

A feltörekvő technológiák, mint például a szilícium fotonika, az optikai áramkör váltása és a hibrid optikai - elektromos architektúrák, ígéretes utasításokat képviselnek a következő - Generation Data Center Connect architektúrájához. Ezek a technológiák lehetőséget kínálnak a jelenlegi megközelítések alapvető korlátozásainak kezelésére, miközben skálázhatósági útvonalakat biztosítanak a jövőbeli növekedési követelményekhez.

 

Ezenkívül az új hálózati topológiák -, például a lapos pillangóhálózatok, a Dragonfly Networks és a HyperCube konfigurációk - alternatívákként fedezik fel a hagyományos zsírok alternatívájaként. Ezeknek a terveknek a célja a hálózati komló számának csökkentése, a késleltetés minimalizálása és az általános hálózati hatékonyság javítása a nagy - skála adatközpontok esetében.