在全球范圍內，最終用戶和組織正在生成和使用前所未有的大量數(shù)據(jù)。但是，要了解全球范圍內數(shù)據(jù)的增長速度以及對存儲、管理和訪問所有數(shù)據(jù)的影響可能具有挑戰(zhàn)性。

許多商業(yè)、工業(yè)和消費者的廣泛應用正在推動這一指數(shù)級數(shù)據(jù)的增長，包括萬物互聯(lián)（IoE）、人工智能、社交媒體，以及對流媒體內容交付的需求。根據(jù)調研機構IDC公司的預測，到2025年，平均每人每天的數(shù)字互動次數(shù)將接近5，000次，而目前的數(shù)字互動次數(shù)是700到800次，這有助于推動全球數(shù)據(jù)領域的擴展，從2018年的33ZB增長到2025年的175ZB，1ZB大約等于1萬億個GB。

數(shù)據(jù)大規(guī)模增長的重大挑戰(zhàn)

這種快速增長的速度為數(shù)據(jù)管理帶來了一系列艱巨的挑戰(zhàn)。由于數(shù)據(jù)存儲的需求超過了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的能力，更不用說終端設備和云計算計劃越來越多地被用來處理數(shù)據(jù)。許多服務器設備已經(jīng)沒有存儲空間，并且在不遠的將來，智能手機可能會擁有越來越多的設備存儲空間，而每個人仍然希望即時按需訪問所需的任何信息。

圖1預期的超大規(guī)模網(wǎng)絡架構增長

從5G到人工智能再到自動駕駛汽車的成功實現(xiàn)，取決于可靠、有彈性和可持續(xù)的低延遲或零延遲。隨著全球各地用戶對云計算服務依賴程度的提高，網(wǎng)絡延遲將成為關鍵的性能指標。

這些新的需求迫使云計算將其功能擴展到存儲之外的數(shù)據(jù)交付中，這給IT基礎設施帶來了快速而顯著的發(fā)展壓力。僅舉一個例子，澳大利亞最近推出了一個全新的國家寬帶網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡已經(jīng)不能滿足需求，因為數(shù)據(jù)流在七年的建設過程中增長非常快。

超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的發(fā)展

隨著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡難以提供支持加速云計算所需的延遲，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心已成為首選。盡管顧名思義，超大規(guī)模主要是關于可擴展性和資源優(yōu)化，而不是數(shù)據(jù)中心設施的物理大小。

超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心提供四個關鍵優(yōu)勢：

?在設計、構造和性能方面的模塊化;

?可靠性、功能性和產(chǎn)量大于各部分的總和;

?自動化能力;

?規(guī)模經(jīng)濟。例如，無論是新建35兆瓦的電力系統(tǒng)，還是在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心增加1兆瓦的系統(tǒng)，都需要降低每端口成本。

以下了解一下典型的超大規(guī)模云計算數(shù)據(jù)中心架構。假設一個數(shù)據(jù)中心目前在mesh+Pod或Pod+葉脊架構中部署了30000多臺服務器，其中三個pod連接構成一個mesh網(wǎng)絡。典型的骨干交換機最多支持432個40GbE端口（36×12）。以3：1的比例，上行鏈路網(wǎng)絡（網(wǎng)格級別）將占用108個端口，這意味著Pod中機架頂部（TOR）交換機的最大頂部不能超過324個。實際上，機架式交換機的數(shù)量應該更接近最多200個或300個。每個TOR交換機可以為下行鏈路提供48個10GbE端口，為上行鏈路提供4個40GbE端口。在葉子和主干網(wǎng)之間建立了一個4×40GbE網(wǎng)絡鏈接，并具有四個帶有OM4光纖的MTP12通道來支持網(wǎng)絡。

隨著帶寬消耗呈指數(shù)增長，10GbE不能滿足要求。計劃已經(jīng)要求在新的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中使用25GbE，這將使用MPO12和OM4來支持鏈接，從而將葉脊網(wǎng)絡和主干網(wǎng)絡之間的速度提高到100GbE。但是，要真正面向未來，需要從服務器到分支交換機的主流為40GbE，如圖1所示。

為未來擴展增加電源

大多數(shù)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心設施都非常龐大，電力容量為10兆瓦到70兆瓦。這些電源需求顯然會影響數(shù)據(jù)中心建設的位置和電力基礎設施的訪問和可持續(xù)性。最小限度地降低超大規(guī)模能源成本（數(shù)據(jù)中心的主要支出）是當務之急。即使在規(guī)模較小的數(shù)據(jù)中心中，交換機也會產(chǎn)生大量熱量，這使得設計和實施具有成本效益的加熱和冷卻系統(tǒng)對于可持續(xù)性和市場競爭力至關重要。

因此，利用自動化和智能技術的能力就發(fā)揮了關鍵作用。數(shù)據(jù)中心的恒溫器、照明燈和其他與能源有關的其他組件越能自動化和集中控制，節(jié)省電能的潛力就越大。

規(guī)劃健壯的有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡也是未來數(shù)據(jù)中心的關鍵基礎要素。盡管無線網(wǎng)絡似乎是未來的縮影，但混合模型將成為網(wǎng)絡的核心。無線網(wǎng)絡服務提供商必須回程傳輸網(wǎng)絡，從信號傳輸帶寬可靠性的角度來看，光纖和光纜是最好的選擇。

5G擴展的越多，所需的電纜就越多，從而使以太網(wǎng)供電（PoE）系統(tǒng)成為人們關注的焦點。電源越來越多地從110V和220V交流電轉換為240V交流電，可以通過USB供電或通過以太網(wǎng)供電（PoE）系統(tǒng)提供。以太網(wǎng)供電（PoE）具有許多優(yōu)勢，其中包括電壓低、易于安裝且價格便宜，并且可以同時承載數(shù)據(jù)和能源。

適應或消失

兩個相互競爭的需求將定義未來的數(shù)據(jù)中心架構：存儲和延遲。隨著存儲繼續(xù)從設備轉移到集中式設施，邊緣計算可能會爆炸式增長。隨著從許多不同來源捕獲數(shù)據(jù)，其節(jié)點將變得與路燈一樣普遍，以確保不會丟失任何數(shù)據(jù)。

這一新的現(xiàn)實給現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心（尤其是1MW或以下的數(shù)據(jù)中心）既帶來了機遇，也帶來了威脅。好消息是，它們在與邊緣計算和超大規(guī)模網(wǎng)絡體系結構一起工作以成功滿足存儲和延遲要求方面可以發(fā)揮重要作用，前提是他們可以創(chuàng)新地適應新的現(xiàn)實。這意味著要進行設計或升級，以提供超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的更高的速度、低成本和可擴展性。

事實上，未來可能會出現(xiàn)運營在城市中心的數(shù)據(jù)中心——通常是在以前的辦公大樓內建造規(guī)模較小的數(shù)據(jù)中心。

重新思考數(shù)據(jù)中心的建設和運營

總之，可擴展性將定義未來的數(shù)據(jù)中心。首先也是最重要的是，這需要基于設計的方法，對企業(yè)、工業(yè)和消費者范圍內的能源消耗、數(shù)據(jù)存儲、管理和交付需求進行全面和長期的考慮。其次，經(jīng)濟有效的集成和增強可擴展性取決于在產(chǎn)品和技術平臺上構建可混合、匹配、重新排列和重用以滿足不斷變化的需求的能力。

面向未來可用的數(shù)據(jù)中心轉移的工作正在進行中，但是需要做更多的工作來確保現(xiàn)有無線網(wǎng)絡，硬件技術和網(wǎng)絡體系結構的成功過渡，以管理所有新用例和各種需求的集成。隨著轉型的迅速進行，數(shù)據(jù)中心必須確保他們與一家了解其需求，并能幫助他們開發(fā)面向未來的下一代數(shù)據(jù)中心解決方案的創(chuàng)新技術提供商開展合作。

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