面向未來的數據中心是什么樣子？

縱觀世界各地，最終用戶與各類組織都在生成并消費著史無前例的海量數據。然而，如果要單單去理解數據在全球的增長有多么迅猛、以及這對于全部數據的存儲、管理和訪問意味著什么，那就會構成巨大的挑戰。

來自商業、工業及消費領域的眾多因素都在推動著數據以指數方式增長，包含了萬物互聯 (IoE)、AI、社交媒體，以及對流媒體內容分發的需求。根據國際數據公司 (IDC) 的預測，與目前的 700~800 次相比，到 2025 年，個人每天平均要產生近 5 000 次的數字交互，這樣就會對全球萬象數據庫的規模產生極大的推動，在短短7年內就會從 2018 年的 33 澤字節擴張到 175 澤字節。其中的每個澤字節都相當于大約 1  萬億個千兆字節。

1   海量增長，重大挑戰

這種驚人的增長速度對數據管理構成了一系列令人望而卻步的挑戰。隨著數據存儲的需求超過了傳統上數據中心的需求，更不用提各種端點設備，云計算日益填補起了這方面的空缺。眾多的臺式機不再需要存儲功能，而且，在不遠的將來，智能手機也很可能逐步增加設備外部的存儲，與此同時，大家仍然期待著可以即時的按需訪問他們需要的任何信息。

從 5G 到 AI、到自動駕駛汽車的各種功能的成功實施取決于能否實現高度可靠、靈活而又可持續的低延遲、或者是零延遲。隨著全球對云服務的依賴逐步增加，延遲將成為關鍵的性能指標。

除了存儲功能以外，這些新需求正在迫使著云端將功能拓展到數據傳輸上去，這就給 IT 基礎設施帶來了壓力，要求其快速而顯著的發展。僅舉1個例子，澳大利亞最近推出了1個全新的國家寬帶網絡，但是已經表現出了不足，因為在建設這個網絡花費的7年時間里，數據流的發展速度就已經如此之快了。

2   超大規模走向前端和中心

由于傳統的數據中心網絡正在努力提供更快速度的云計算所需的延遲，超大規模數據中心已經成為了首選的方案。不管名稱中到底傳達著怎樣的含義，超大規模一詞主要與可擴展性和資源優化有關，而不是指設施的物理尺寸。

超大規模數據中心可帶來4項主要優勢：

●   設計、構造和性能上的模塊化。

●   可靠性、功能性以及超過其各個組成部分總和的產出。

●   自動化的能力；以及

●   規模經濟，例如降低每端口的成本，無論是新構建 35 MW的系統還是向現有的數據中心添加 1 MW的功率。

我們來更近一步的了解一下超大規模云數據中心的典型架構。假設有一座數據中心當前按照“網和莢”或者“莢和葉脊”的結構，部署了超過 3 萬臺服務器，并且以三處網莢連接來組成網狀網絡。典型的脊交換機可支持多達 432 個 40-GbE 端口 (36 × 12)。按照 3:1 的比例，上行鏈路網絡將會占用 108 個端口（網狀網絡級），這就是說，網莢中架頂 (TOR) 交換機的最大數量不會超過 324 臺。實際上，TOR 交換機的數量應當更接近 200 臺，或者最多 300 臺。每臺 TOR 交換機都可為下行鏈路提供 48 個 10-GbE 端口，并且為上行鏈路提供4個 40-GbE 端口。在葉和脊之間可以設置 4 × 40-GbE 的網絡鏈路，該鏈路可配備4條 OM4 光纖構成的 MTP12 信道來為網絡提供支持。

但是，隨著帶寬的消耗以指數方式增長，10 GbE 將不足以提供支持。計劃已經要求在新建的超大規模數據中心內采用 25 GbE，這樣就會將葉和脊之間的速度提高到 100 GbE，通過 OM4 光纖構成的 MPO12 來為鏈路提供支持。然而，為了真正做到面向未來準備就緒，如圖 1 所示，就需要從服務器到葉交換機的主流速度達到 40 GbE。

圖1 超大規模網絡架構的預計增長量

3   助力未來

大多數的超大規模設施都極其龐大，功率范圍可從 10 MW一直到 70 MW。這種功率要求明顯會對設施的地點、能源基礎設施的操作方式以及可持續性產生影響。將超大規模設施的能源成本——對于任何規模的數據中心都屬于主要的費用——降到最低程度，這是一項當務之急。即使在規模更小的數據中心里，交換機都會生成大量的熱，使得設計并實施高成本效益的供熱系統和冷卻系統對于可持續性與市場競爭力來說，都具有至關重要的作用。

如此一來，利用自動化和智能技術的能力就可以發揮關鍵的作用。實現了自動化與集中控制的恒溫器、照明裝置及其他與能源有關的不相干組件的數量越多，節約的潛力也就越大。

計劃實施穩健的有線和無線網絡，對于未來數據中心的成功與否來說，也是一項至關重要的基礎要素。盡管無線似乎是未來的縮影，但處于網絡核心的將會是一種混合模型。無線服務提供商必須在網絡上進行回傳，而且，從信號傳輸帶寬可靠性的角度來說，光纖和光纜將提供最強勢的選擇。

5G 拓展的范圍越大，就需要越多的線纜，這就使以太網供電 (PoE) 系統成為了眾人注目的中心。電源正日益從 110 V和 220~240 V的交流電轉向 USB 供電，而在 PoE 系統中就可以產生或者輸送這樣的功率。包括低壓這一事實在內，PoE 具有數不勝數的優點，安裝極其方便且價格低廉，可同時承載數據和功率。

4   加以適應還是消失不見

兩種競爭性的需求將會定義未來的數據中心架構：存儲和延遲。隨著存儲不斷從設備轉向集中化的設施，邊緣計算有可能呈爆炸性發展。由于可以從如此之多各不相同的來源處捕捉數據，節點正在變得像路燈一樣常見，從而確保不會發生任何丟失。

這個新現實對于現有的數據中心來說既創造了機會又構成了威脅，對于 1 MW或更低功率的數據中心來說尤其明顯。好消息則是，在與邊緣計算和超大規模網絡架構共同發揮作用的過程中，這類數據中心將扮演一個重要的角色，從而滿足存儲和延遲上的要求–假設可以通過創新性的方式來與新現實相適應。這就是說，數據中心在設計或升級完成后可以實現超大規模的速度、低廉的成本與極高的可擴展性。

事實上，未來可能實際上已經預見到了一大批位于市中心的數據中心塔——也就是在之前辦公樓內部建起的更小一些的數據中心。

5   重新思考數據中心

結果就是，可擴展性將會定義數據中心的未來。首先，這就需要采取基于設計的方式，在商業、工業和消費領域對能耗、數據存儲、管理及分發上的需求采取全局性的長遠考慮。第二，以高成本效益的方式整合并強化可擴展性，這取決于在產品和技術平臺上建立起可擴展性的能力，這類平臺可以相互混合、匹配、重新安排并再次使用，從而滿足不斷發展中的需求。

我們現在已經踏上了一段旅程，即將轉向面向未來的數據中心，但是還需要完成更多的工作來確保現有的無線網絡、硬件技術及網絡架構的成功過渡，從而對全部新用例的集成和多樣化的需求進行管理。隨著這一過渡過程的快速升溫，數據中心必須確保與創新性的技術提供商開展合作，從而了解他們的獨特需求，并且協助他們來開發面向未來的下一代數據中心解決方案。