Mikä on datakeskuksen yhdistäminen arkkitehtuuri

 

 

Tietokeskuksen infrastruktuurin kehitys

 

Pilvipalvelujen ja verkkosovellusten eksponentiaalinen kasvu on muuttanut perusteellisesti tietokeskuksen infrastruktuurin vaatimukset. Tämän muutoksen ytimessä on tietokeskuksen yhdistämisarkkitehtuurin kriittinen merkitys, joka toimii runkona nykyaikaisissa hajautetuissa laskentajärjestelmissä.

 

Nykyisten arkkitehtonisten lähestymistapojen monimutkaisuuksien ja rajoitusten ymmärtäminen on välttämätöntä seuraavan - sukupolven ratkaisujen kehittämiselle, jotka voivat täyttää nykyaikaisten digitaalisten palvelujen vaativat vaatimukset. Kun organisaatiot luottavat yhä enemmän pilveen - -pohjaisiin palveluihin, isojen tietojen analytiikkaan ja hajautettuun tietojenkäsittelyyn, tietokeskuksen yhdistämisten tehokkuudesta, skaalautuvuudesta ja luotettavuudesta on tullut ensiarvoisen tärkeää huolenaiheita.

 

 

 

 

Kolme - Tier -topologian toteutus

 

Kolmessa - -tason topologisissa kokoonpanoissa aggregaatiotason yläpuolella oleva ylimääräinen kerros sisältää ydinkytkimet, jotka yhdistävät aggregaatiokytkimet 10 Gbps tai 100 Gbps -linkkien läpi (tyypillisesti toteutettu paketoiduiksi 10 Gbps -yhteyksille). Tämä hierarkkinen datakeskuksen yhdistäminen arkkitehtuuri tarjoaa merkittäviä etuja skaalautuvuuden ja vikasietoisuuden suhteen.

 

Esimerkiksi TOR -kytkimet on tyypillisesti kytketty kahteen tai useampaan aggregaatiokytkimeen, mikä tarjoaa tarpeettomia polkuja, jotka parantavat järjestelmän yleistä luotettavuutta ja varmistavat jatkuvan palvelun saatavuuden jopa komponenttivirheiden aikana.

 

 

Tämän lähestymistavan skaalautuvuushyödyt ilmenevät tutkittaessa liitettävyysvaihtoehtojen matemaattista etenemistä. Jokainen lisätaso lisää eksponentiaalisesti palvelimen - potentiaalia - palvelinviestinnän polkuihin, jolloin datakeskukset mahtuvat tuhansiin palvelimiin pitäen samalla hyväksyttäviä suorituskykytasoja.

 

Vikatoleranssiominaisuudet ovat yhtä vaikuttavia, koska useat tarpeettomat polut varmistavat, että verkon viat missä tahansa yhtenäisessä vaiheessa eivät johda täydelliseen palveluhäiriöön. Tämä joustavuus on ratkaisevan tärkeä palvelutasosopimusten (SLA) ylläpitämiseksi ja liiketoiminnan jatkuvuuden varmistamiseksi kriittisiin sovelluksiin.

 

Virrankulutus ja energiatehokkuushaasteet

 

Arkkitehtonisista eduista huolimatta nykyajan tietokeskuksen yhdistäminen arkkitehtuurilla on merkittäviä haasteita, jotka liittyvät voimankulutukseen ja energiatehokkuuteen. Ensisijainen rajoitus johtuu TOR -kytkimien, aggregaatiokytkimien ja ydinkytkimien merkittävistä tehovaatimuksista yhdistettynä laajaan kaapelointiinfrastruktuuriin, jota tarvitaan niiden yhdistämiseen.

 

Näiden kytkentäkomponenttien suuritehonkulutus johtuu ensisijaisesti optisesta - - sähköisestä (OE) ja sähköisestä - - - optical (EO) -siirtolaitteisiin, samoin kuin sähkökytkentäkankaat, mukaan lukien ristikkäiset kytkimet ja SRAM - -pohjaiset puskurit.

 

 

Kun tietokeskusten mittakaavat kasvavien työmäärien mukauttamiseksi, näiden sähkövaatimusten kumulatiivisesta vaikutuksesta tulee merkittävä toimintahuoli sekä kustannusten että ympäristön kestävyyden näkökulmista. Nykyaikaisten tilojen on tasapainotettava suorituskykyvaatimukset energiatehokkuustavoitteisiin, jolloin datakeskuksen yhdistämisarkkitehtuurisuunnittelijoille on luotava monimutkaisia ​​optimointihaasteita.

 

Energiatehokkuushaastetta lisäävät edelleen palvelimien ja verkottumislaitteiden kasvava tiheys nykyaikaisissa tietokeskuksissa. Suuremmat tiheyskokoonpanot parantavat avaruuden käyttöä, mutta tuottavat enemmän lämpöä, mikä vaatii lisäjäähdytysinfrastruktuuria, joka kuluttaa vielä enemmän energiaa. Tämä luo noidankehän, jossa lisääntynyt laskentakapasiteetti edellyttää sekä enemmän voimaa toimintaan että enemmän jäähdytysvoimaa.

 

 

Viiveiden näkökohdat ja suorituskykyvaikutus

 

Toinen nykyisten datakeskuksen verkkojen kriittinen rajoitus sisältää viivettä, joka on otettu käyttöön monitaupan - ja - välitysvaiheissa. Kun datapaketit kulkevat palvelimelta toiseen TOR -kytkimien, aggregaatiokytkimien ja ydinkytkimien hierarkkisen rakenteen kautta, niillä on merkittäviä jonoviiveitä ja prosessointia viivettä jokaisessa välisolmussa.

 

Näiden viivästysten kumulatiivinen vaikutus voi vaikuttaa huomattavasti sovelluksen suorituskykyyn, etenkin latenssilla - herkät työkuormat, kuten oikeat - aika -analytiikka, korkea - taajuuskauppa ja interaktiiviset verkkosovellukset.

 

Sovelluksissa, jotka vaativat mikrosekuntia - -tason vasteaikoja, nämä kertyneet viivästykset voivat tehdä tietyistä palvelutasosopimuksista saavuttamattomia. Kun lisää sovelluksia siirtyy kohti todellista - Aikakäsittelyä ja alhainen - latenssivaatimukset -, kuten rahoituspalveluissa, autonomisissa ajoneuvoissa, ja teollisuusautomaatio - Tietokeskuksen viiveiden vähentämisen tarve on yhä kriittinen.

 

Skaalautuvuusvaatimukset ja nousevat haasteet

 

Kun tietokeskukset jatkavat laajentumista tukemaan nousevia verkkosovelluksia ja pilvipalveluita, tehokkaampien yhdistämisratkaisujen kysyntä muuttuu yhä kiireellisemmäksi. Nykyisillä arkkitehtonisilla lähestymistavoilla on perustavanlaatuisia rajoituksia läpäisyn parantamisen, latenssin vähentämisen ja energiankulutuksen optimoinnin suhteen.

 

Vaikka lukuisat tutkijat ovat yrittäneet parantaa kaistanleveysominaisuuksia hyödykekytkimelle - perustuvat datakeskuksen yhteenliittymät parannetuilla TCP -toteutuksilla ja parannetuilla Ethernet -malleilla, yleiset parannukset ovat edelleen olemassa olevien teknologisten pullonkaulojen rajoittamia.

 

Kasvava tietokeskusten mittakaava vaatii uusia lähestymistapoja yhdistämiseen arkkitehtuuriin, joka pystyy käsittelemään lisääntyneitä kaistanleveyden vaatimuksia

 

 

Nykyaikaisten sovellusten kaistanleveysvaatimukset kasvavat edelleen hinnoilla, jotka ylittävät perinteisten kytkentätekniikoiden parannustietä. Koneoppimistyökuormat, Big Data Analytics ja hajautetut laskentasovellukset luovat liikennekuvioita, jotka korostavat tavanomaista datakeskuksen yhdistämistä arkkitehtuurisuunnittelua optimaalisten toimintaparametrien ulkopuolella.

 

Lisäksi itäisen - länsiliikenteen (palvelin ---} {- -} {- -}} palvelinviestintä (asiakas - - palvelin) vaatii - palvelinviestintää. Tämä liikennekuvioiden muutos - pääasiassa ulkoisista asiakaspyynnöistä sisäiseen tietojenkäsittelyyn ja synkronointiin - vaatii uudelleentarkastelua siitä, kuinka datakeskuksen verkkot on jäsennelty ja optimoitu.

 

Taloudelliset ja operatiiviset näkökohdat

 

Taloudellisesta näkökulmasta perinteisen tietokeskuksen yhdistämisarkkitehtuurin omistamiskustannukset sisältävät paitsi laitteiden vaihtamisen alkuperäiset investoinnit, myös jatkuvat toimintokulut, jotka liittyvät virrankulutukseen, jäähdytysvaatimuksiin ja ylläpitokustannuksiin.

 

Suorituskyvyn skaalaamisen ja kustannusmakeutumisen välinen lineaarinen suhde luo taloudellisia esteitä, jotka rajoittavat yksinkertaisesti perinteisempien kytkentäkapasiteetin lisäämisen suorituskykyvaatimusten mukaista. Tietokeskuksien kasvaessa virranjakeluun, jäähdytysinfrastruktuuriin ja fyysiseen tilaan liittyvät kustannukset kasvavat myös suhteettomasti.

 

Operatiivinen monimutkaisuus kasvaa myös merkittävästi, kun Data Center -yhteysarkkitehtuuriasteikko on. Verkonhallinta, kokoonpanonhallinta ja vianetsintä muuttuvat yhä haastavemmiksi kytkimien ja yhteyksien lukumäärän kasvaessa.

 

Hallinnollinen yleiskustannus, joka liittyy johdonmukaisten kokoonpanojen ylläpitämiseen satojen tai tuhansien vaihtamislaitteiden välillä, luo operatiivisia riskejä ja lisää ihmisvirheen todennäköisyyttä. Tämä monimutkaisuus voi johtaa pidempiin seisokkeihin ylläpidon, uusien palvelujen hitaamman käyttöönoton aikana ja lisääntyneisiin vaikeuksiin verkkoongelmien tunnistamisessa ja ratkaisemisessa.

 

Tekniikan kehitys

 

Nykyisten tietokeskuksen yhdistämisen arkkitehtuurimenetelmien rajoitukset ovat motivoineet laajaa tutkimusta vaihtoehtoisista tekniikoista ja arkkitehtonisista paradigmoista. Ohjelmisto - määritelty verkottuminen (SDN) -lähestymistavat tarjoavat potentiaalisia ratkaisuja konfiguraatioiden monimutkaisuuden vähentämiseksi ja verkonhallinnan tehokkuuden parantamiseksi.

 

Optiset kytkentätekniikat voivat tarjota reittejä virrankulutuksen vähentämiseen lisäämällä kaistanleveysominaisuuksia. Eliminoimalla usein optisen - tarve - sähköinen ja sähköinen - - - Optiset muunnokset, nämä tekniikat voivat vähentää merkittävästi sekä viivettä että energiankulutusta.

 

 

Emerging -tekniikat, kuten piifotonikat, optisen piirin kytkentä ja hybridi optinen - Sähköarkkitehtuurit, edustavat lupaavia ohjeita seuraavalle - Generation Data Center Conconnect -arkkitehtuurille. Nämä tekniikat tarjoavat potentiaalin käsitellä nykyisten lähestymistapojen perustavanlaatuisia rajoituksia tarjoamalla samalla skaalautuvuuspolkuja tuleville kasvuvaatimuksille.

 

Lisäksi uusia verkkotopologioita -, kuten litistetyt perhosverkot, Dragonfly Networks ja HyperCube -kokoonpanot - tutkitaan vaihtoehtona perinteiselle rasvalle - puuarkkitehtuureille. Näiden mallien tavoitteena on vähentää verkkohyppien määrää, minimoida latenssi ja parantaa verkon kokonaistehokkuutta suurille - asteikkotietokeskuksille.