Co to jest architektura interconnect Interconnect

 

 

Ewolucja infrastruktury centrum danych

 

Wykładowy rozwój usług przetwarzania w chmurze i aplikacji internetowych zasadniczo przekształcił wymagania dotyczące infrastruktury centrów danych. Sercem tej transformacji leży kluczowe znaczenie architektury Interconnect Architect, która służy jako kręgosłup dla nowoczesnych rozproszonych systemów obliczeniowych.

 

Zrozumienie złożoności i ograniczeń obecnych podejść architektonicznych jest niezbędne do opracowania kolejnych rozwiązań generacji, które mogą spełniać wymagające wymagania współczesnych usług cyfrowych. Ponieważ organizacje coraz częściej opierają się na usługach opartych na chmurze -, analizy dużych danych i obliczeniach rozproszonych, wydajność, skalowalność i niezawodność połączeń centrów danych stały się najważniejsze.

 

 

 

 

Trzy - Wdrożenie topologii poziomu

 

W trzech konfiguracjach topologicznych poziomu - dodatkowa warstwa powyżej poziomu agregacji zawiera przełączniki rdzeniowe, które łączą przełączniki agregacji przez 10 Gb / s lub 100 Gb / s (zwykle zaimplementowane jako połączenie 10 Gb / s). Ta hierarchiczna architektura interconnect Center oferuje znaczące zalety pod względem skalowalności i tolerancji błędów.

 

Na przykład przełączniki TOR są zwykle podłączone do dwóch lub więcej przełączników agregacji, zapewniając zbędne ścieżki, które zwiększają ogólną niezawodność systemu i zapewniają ciągłą dostępność usług, nawet podczas awarii komponentów.

 

 

Korzyści ze skalowalności tego podejścia stają się widoczne podczas badania matematycznego postępu opcji łączności. Każdy dodatkowy poziom poziomu wykładniczo zwiększa potencjał dla serwerów - do - ścieżek komunikacyjnych serwerów, umożliwiając centra danych pomieścić tysiące serwerów przy jednoczesnym zachowaniu akceptowalnych poziomów wydajności.

 

Charakterystyka tolerancji błędów jest równie imponująca, ponieważ wiele redundantnych ścieżek zapewnia, że ​​awarie sieci w dowolnym punkcie nie powodują całkowitego zakłócenia usług. Ta odporność ma kluczowe znaczenie dla utrzymywania umów na poziomie usług (SLA) i zapewnienia ciągłości biznesowej dla krytycznych aplikacji.

 

Zużycie energii i wyzwania związane z efektywnością energetyczną

 

Pomimo korzyści architektonicznych współczesna architektura interkonect Centre Centre stoi przed poważnymi wyzwaniami związanymi z zużyciem energii i efektywnością energetyczną. Pierwotne ograniczenie wynika z istotnych wymagań mocy przełączników Tor, przełączników agregacji i przełączników rdzenia, w połączeniu z rozległą infrastrukturą okablowania wymaganą do ich połączenia.

 

Wysokie zużycie energii tych komponentów przełączających wynika przede wszystkim z optycznych - do - elektrycznych (OE) i elektrycznych - do - transceiverów optycznych (EO), wraz z elektrycznymi twórcami przełączania przełączania elektrycznego, w tym przełączników skrzyżowania i SRAM -}}}}}}}}}}}}}}.

 

 

W miarę skalowania centrów danych w celu uwzględnienia rosnących obciążeń, skumulowany efekt tych wymagań energetycznych staje się poważnym problemem operacyjnym, zarówno z perspektywy kosztów, jak i środowiska. Nowoczesne obiekty muszą zrównoważyć wymagania dotyczące wydajności z celami efektywności energetycznej, tworząc złożone wyzwania optymalizacji dla projektantów architektury interkonect Centre Centre.

 

Wyzwanie związane z efektywnością energetyczną jest dodatkowo spotęgowane przez rosnącą gęstość serwerów i sprzęt do pracy w nowoczesnych centrach danych. Konfiguracje o wyższej gęstości poprawiają wykorzystanie przestrzeni, ale generują więcej ciepła, wymagając dodatkowej infrastruktury chłodzenia, która zużywa jeszcze więcej energii. Stwarza to błędne cykl, w którym zwiększona zdolność obliczeniowa wymaga zarówno większej mocy do działania, jak i większej mocy chłodzenia.

 

 

Rozważania związane z opóźnieniem i wpływ na wydajność

 

Kolejne krytyczne ograniczenie bieżących sieci centrów danych obejmuje opóźnienie wprowadzone za pośrednictwem wielu sklepów - i - stadia przetwarzania. Gdy pakiety danych przechodzą z jednego serwera do drugiego poprzez hierarchiczną strukturę przełączników Tor, przełączników agregacji i przełączników podstawowych, doświadczają znacznych opóźnień w kolejce i opóźnień przetwarzania w każdym węźle pośredniego.

 

Skumulowany efekt tych opóźnień może znacząco wpłynąć na wydajność aplikacji, szczególnie w przypadku opóźnień - wrażliwych obciążeń, takich jak Real - Time Analytics, High - handel częstotliwości i interaktywne aplikacje internetowe.

 

W przypadku aplikacji wymagających mikrosekundy - czasy reakcji na poziomie, te zgromadzone opóźnienia mogą sprawić, że niektóre umowy o poziomie usług nie są możliwe. W miarę jak więcej aplikacji przechodzi w kierunku realnego - wymagania dotyczące przetwarzania czasu i niskiego - -, takie jak te w usługach finansowych, pojazdach autonomicznych i automatyzacji przemysłowej - potrzeba zmniejszenia opóźnień w połączeniach z centrum danych staje się coraz krytyczna.

 

Wymagania dotyczące skalowalności i pojawiające się wyzwania

 

Ponieważ centra danych nadal rozwijają się, aby obsługiwać nowe aplikacje internetowe i usługi przetwarzania w chmurze, zapotrzebowanie na bardziej wydajne rozwiązania połączeń staje się coraz pilniejsze. Obecne podejścia architektoniczne mają fundamentalne ograniczenia pod względem poprawy przepustowości, redukcji opóźnień i optymalizacji zużycia energii.

 

Podczas gdy wielu badaczy próbowało ulepszyć możliwości przepustowości dla połączeń towarowych - wzajemnych połączeń centrów danych poprzez ulepszone implementacje TCP i ulepszone projekty Ethernet, ogólna ulepszenia pozostają ograniczone przez istniejące technologiczne wąskie wąskie gnenerce.

 

Rosnąca skala centrów danych wymaga nowych podejść do połączenia architektury, które mogą poradzić sobie z zwiększonymi wymaganiami przepustowości

 

 

Wymagania przepustowości dla nowoczesnych aplikacji stale rosną w tempie przekraczających trajektorie poprawy tradycyjnych technologii przełączania. Obciążenia uczenia maszynowego, analizy dużych zbiorów danych i rozproszonych aplikacji obliczeniowych generują wzorce ruchu, które podkreślają konwencjonalne projekty architektury wzajemnych w centrum danych poza ich optymalnymi parametrami operacyjnymi.

 

Ponadto rosnące rozpowszechnienie Wschodu - West Traffic (server - do - komunikacja serwerowa w centrum danych) versus tradycyjne North - ruch South (Client - do - komunikacja serwerowa) wymaga architektonicznej adaptacji, aby bieżące rozwiązywanie problemów z rozliczaniem się. Ta zmiana wzorców ruchu - z przeważnie zewnętrznych żądań klienta do wewnętrznego przetwarzania danych i synchronizacji - wymaga przemyślenia sposobu struktury i zoptymalizowania sieci centrów danych.

 

Względy gospodarcze i operacyjne

 

Z ekonomicznego punktu widzenia całkowity koszt własności tradycyjnej architektury interkonect Centre Center obejmuje nie tylko początkowe wydatki inwestycyjne na przełączanie sprzętu, ale także ciągłe wydatki operacyjne związane z zużyciem energii, wymaganiami chłodzenia i kosztami konserwacji.

 

Liniowy związek między skalowaniem wydajności a skalowaniem kosztów stwarza bariery ekonomiczne, które ograniczają wykonalność po prostu dodawania bardziej tradycyjnej zdolności przełączania w celu zaspokojenia wymagań dotyczących wydajności. Wraz ze wzrostem centrów danych koszty związane z rozkładem mocy, infrastrukturą chłodzenia i przestrzenią fizyczną również wzrastają nieproporcjonalnie.

 

Złożoność operacyjna również znacznie wzrasta wraz ze skalami architektury wzajemnych w centrum danych. Zarządzanie siecią, zarządzanie konfiguracją i rozwiązywanie problemów stają się coraz trudniejsze wraz ze wzrostem liczby przełączników i połączeń.

 

Opisy administracyjne związane z utrzymaniem spójnych konfiguracji w setkach lub tysięcy urządzeń przełączających stwarza ryzyko operacyjne i zwiększa prawdopodobieństwo błędu ludzkiego. Ta złożoność może prowadzić do dłuższego przestoju podczas konserwacji, wolniejszego wdrażania nowych usług i większej trudności w identyfikowaniu i rozwiązywaniu problemów sieciowych.

 

Ewolucja technologii

 

Ograniczenia obecnych podejść do architektury międzykoncelektrów danych zmotywowały szeroko zakrojone badania nad alternatywnymi technologiami i paradygmatami architektonicznymi. Oprogramowanie - Zdefiniowane podejścia sieciowe (SDN) oferują potencjalne rozwiązania do zmniejszenia złożoności konfiguracji i poprawy wydajności zarządzania siecią.

 

Technologie przełączania optycznego mogą zapewnić ścieżki do zmniejszenia zużycia energii przy jednoczesnym zwiększeniu możliwości przepustowości. Eliminując potrzebę częstego optycznego - do - elektrycznych i elektrycznych - do -, technologie te mogą znacznie zmniejszyć zarówno opóźnienie, jak i zużycie energii.

 

 

Pojawiające się technologie, takie jak fotonika krzemowa, przełączanie obwodów optycznych i hybrydowa optyczna - architektury elektryczne reprezentują obiecujące kierunki dla następnego - generacji architektury interkoneksu danych. Technologie te oferują potencjał rozwiązania podstawowych ograniczeń obecnych podejść, zapewniając jednocześnie ścieżki skalowalności dla przyszłych wymagań wzrostu.

 

Dodatkowo, nowatorskie topologie sieci -, takie jak spłaszczone sieci motyli, sieci Dragonfly i konfiguracje HyperCube - są badane jako alternatywy dla tradycyjnej tłuszczu - architektury drzew. Projekty te mają na celu zmniejszenie liczby chmielów sieciowych, zminimalizowanie opóźnień i poprawa ogólnej wydajności sieci dla dużych centrów danych skali -.