中国IDC圈1月12日,2015年1月7-9日,第九届中国IDC产业年度大典(IDCC2014)(http://www.idcquan.com/Special/idcc2014/live/)在北京国家会议中心隆重举行。本次大会由工信部通信发展司、中国信息通信研究院(工信部电信研究院)、云计算发展与政策论坛、数据中心联盟指导,中国IDC产业年度大典组委会主办,中国IDC圈承办,作为国内IDC行业规模最大、最具权威性和影响力的盛会,此次大会再创辉煌,三天的会议参会人数超过8000人次。

从1月7日到9日连续三天,工信部相关领导、IDC企业、电信运营商、互联网企业、设备厂商等各行业精英齐聚一堂,以"大变革 新生态"为主题煮酒论道。其中罗森伯格产品技术总监孙慧永应邀出席本次大会并发表了"下一代数据中心高速传输接口与布线技术变革"的演讲。

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罗森伯格产品技术总监孙慧永

以下为孙慧永演讲实录:

孙慧永:今天我给大家分享的内容是新一代数据中心高速接口与布线技术的变革。我们是一个传统的德国公司,跟很多德国企业很类似。我们公司从创建到现在有60年的时间,在转变的过程中我们一直在坚持做接口的技术,包括连接系统的方面的技术。整个接口是数据中心当中非常微小的一个部分,但是大家也不能忽略,为什么?有些时候如果把接口比作一个杠杆的支点,也许新一代数据中心发展就从这个支点来发力的。

我今天的演讲有三个部分,第一个就是把数据的应用增长趋势,会有第三方的市场报告给大家做一些参考。第二个把网络架构与模式的变化跟我们接口技术相关的技术给大家介绍一下。第三个是下一代高速接口的发展方向,它会给我们整个数据中心的生态产生怎么大的影响。首先大家看这样一个图,这个大家不陌生。实际上整个互联网数据中心的功能来讲,不管在移动端,还是家庭,还是工业领域,甚至我们经常在讲的很多新应用,大数据里面还包括很多应用,比如像车联网还有物联网等等新的事物,包括第四代移动通信、第五代移动通信,所有的数据的应用通过互联网的传输方式,肯定会带动数据中心的大规模的增长。所以未来的趋势,在座的大家相信跟我一样看好它的数据增长总体趋势。

我们看思科的报告,数据增长的情况。全球的IP通信量,它的年度复合增长率是32%,在大幅度的增加。我们看到移动端,它的增长速度是非常快的,特别是现在智能手机的大量的应用,移动APP的数据流量大幅度的增加,可以看到它的这个趋势会比整个IP通信增长量会更加迅猛。我们以2010年作为IP通信量的节点为基准来判断数据的增长,不同行业的增长状态是所区别。如果是全球30%的IP复合增长率来看的话,对于金融行业,或者是一些科技行业,包括互联网企业,它的增长比例远远超过了30%这个总体增长量。对于传输接口来说,数据的增长,要求我们的传输接口,它的带宽和流量,需要与整个通信量的增长是吻合的。我们看2011年和2013年的接口状态,随着数据的流量的应用,可以看到它有一个非常大的变化。从2011年的时候,大家看左侧的10G,100兆,甚至1G的通信量还占了很大的比例,但是2013年两年的时间,它的数据从40G、100G的整个接口的量,这个比例就有个大幅度的增加,这是比较明显的趋势,跟我们刚才提到的IP通信量是正相关的。如果按照我们的预测来讲,摩尔定律来看的话,实际上在2015年左右,从我们实际应用的角度上来看,可能需要有400G,甚至更多的接口技术的发展,有更高的要求,从接入层,核心网络可能这400G这个方向已经有这样的需要。从接入层面,就是25G、40G、100G这样的方向在走。那么这个标准目前正在做40G和100G、400G,都有自己的发展路线图,都有自己的规划。

刚才提到的这些数据的增长,它的通信量的增长势必导致存储的效率,数据的存储量会大幅度的增加。大家从这个图可以看得到,从2012年到2020年之间,整个数据存储量的变化是非常惊人的。从2015年里面的130个EB,到2015年是7910个EB,这个增长比例是几何级的增长,是指数级的增长。大家知道,一个EB的数据容量是10的21次的比例,这个数据可能我们不太容易去形容,但是从整个状况来看,我们需要有更大的接口,更高效的数据中心来解决我们所面临的这些问题。

接下来是网络接口的模式变化的状况,给大家做一个参考。大家看到我们目前的,特别是互联网数据中心有一个比较大的特点,目前在建设的过程当中,很多会采用TOR的架构,单机柜的密度会非常高。目前来讲,在TOR架构里面,网络接入层里面可很多都会采用万兆网络接口来处理,这里面传输的介质可能会用到铜缆,也会用到光纤,甚至现在会用到IOC,DOC.这是当前的网络状况,但是我们真实生活当中应用,或者从整个数据需求来讲,要求会越来越高。刚才在座的嘉宾也听了博科技术经理讲了网络架构的描述 ,包括博科也提出一揽子解决方案。从目前数据中心大数据的发展,虚拟化是一种技术手段。通过Leaf Spine Fabric网络虚拟化架构,让我们的数据中心更加容易在东西向的流量上面,可能更加方便,让它的这个延迟降低。那么在TOR这个架构下面,在我们现有的效率下面,TOR一般来讲距离不超过3米,Leaf和Spine在逻辑上它可能是一台交换接口,实际上我们物理层来讲,Leaf里面有大量的交换机在Spine里面,这之间有高速的接口,需要大量的部署,而且相互之间的链接关系非常复杂,这里面就需要考虑接口技术,跟这个有非常正相关的关系了。目前我们已经正在采用的这种Fabric的架构。从距离来讲,从Spine到Leaf里面,可能这个距离在300米到两公里之间,目前来讲采用40G或者100G的技术,现在实际上已经是在采用了。特别是我们目前罗森伯格平时所合作的一些客户里边,包括百度和腾讯等,他们在40G的应用,已经是在规模化的部署。一般来讲互联网公司会比较优先采用这些,对带宽的需求更加迫切一些。

那么大家看一个问题,我们刚才提到了数据量,在全球整个通信数据量增长这么快速,30%几的年度复合增长率来看的话,我们的数据中心会越建越大,随着目前现有的传输效率来讲,我们发现数据中心如果是30%几的扩展,可能这个对整个经济和社会来讲,可能这个没有办法这样持续发展下去。因为这个机架的整体要占地,要用电,所有的资源消耗会非常庞大,如果以30%几的复合增长率来看的话。所以我们迫切需要有更高级的技术来解决这样的挑战。

接下来我们要谈一谈还是的情况,在下一代数据中心的接口技术里面需要考虑的问题。这个图给大家看一下,当前我们很多传统的数据中心,都是采用一个机架在现场,一个设备组装和拼凑的调试做法,这是我们传统的数据中心建造模式。特别是互联网企业推广了很多的做法,包括BAT推荐的天线计划,采用整机柜交付的方式。今天发言的嘉宾当中也包括了金石公司,他们也一直在做微模块数据中心的方向,上面也累积了很多的经验。特别是互联网公司目前追求的这种方向,这是现有已经在部署的做法,这样的方式就是整机柜从工厂做完,一个产品在现场快速组装,实现非常高效的开通数据中心的效率。按照我看到的实际情况来看,如果是500个机架作为一个规模的数据中心的话,一般来讲一个月之内,当然是在基础设施包括供电已经做好的情况下,一个月之内就可以开通,这种效率跟我们传统数据中心的建设效率是不可想象的。未来数据中心会采用新的技术,就是硅光子技术,刚才谷先生发言的时候也提到了这个部分,硅光子技术对于我们下一代数据中心起到了革命性的变革,因为传输的接口技术,是我们现有数据中心里面,数据在增长过程当中比较大的瓶颈,目前大部分还停留在万兆或者40G的状态,经过下一代的数据中心,通过子单元汇聚的方式,可以让整个单机柜的效率提高到很高的水平,这个水平可能是现有的一个单机柜水平的几倍的效率,运算效率还有存储,还有整个I/O接口的传输效率,通过这样的技术革新,可以对长远的大数据流量状况起到非常好的应对措施。

接下来具体谈一下硅光子技术的发展状况。这个图,一般来讲在衡量我们的背板交换,或者核心交换网络的时候,经常会提到这个Line Card背板传输效果,或者背板传输数量量的状态,我们目前现有的SFP+、QSFP、CXP、CFP等等是高速接口来讲的话,如果是采用CFP的来讲,四个CFP就是Line Card的空间。最多是一个卡它的背板是400G的流量,就是很了不得了。很多用户都在期盼一个新的标准,基于4乘以25G这样一个100G的模型,就是我们经常讲的这个接口就是QSFP28,这个就是一个接口支持100G的容量,那这个接口是会比CFP会小很多。大家看这个图就可以看得很清楚,QSFP和CFP它的尺寸会差很多,这是我们眼前可以帮我们解决的问题。我今天要谈的重点不在这里,这个在接下来的2015年标准就会发布,我要谈到的是接下来三到五年里面的技术方面的变革。刚才谈到的新的标准,基于这样的模型,四个通道,4乘以25G是100G,我们现有的802.3BA的标准是100G是采用CFP的方式,是时收时发,是20个高性能组成这样的模型。那么这个模型明确在市场上已经有商用的产品,但是没有大规模的应用,基于它的性价比还有功耗,它始终不是一个非常经济的方法。所以基于我们这样的4乘以25G QSFP这部分,后续我们是可以期盼得到大规模的应用,这个基础条件是具备的。这个可以解决了大家的近期的渴望,但是长远来讲还是不够的。这是一个4乘以10或者4乘以25的这种交换机,大家建数据中心的时候,可以采用100G端口的交换机来很快速的支持你的接入层,一分四的这种方式,从接入层,你的核心交换可以采用相同的方式来支持,包括我们这个100G和40G之间的连接,同样一个规格型号,可以用我们的设备来支持你的应用,对你的网络设备来讲通用性会比较大和便利一点。

我们刚才反复强度下一代硅光子的技术,其实颠覆了现有的方法。现有的方式大家一直探讨光模块的传输效率。事实上光模块本身就有一个致命的问题,在交换机内部的芯片到整个光模块的路径里面,这个传统光模块的方式,它会经过PC板比较长距离的传输,当你的带宽达到一定程度的时候等等各方面的技术,很难把它做得非常好。下一代硅光子的技术,我们用两步,第一步可以让我们的光系统,不再采用光模块了,通过光直接接入芯片旁边的光引擎。让它在PC板传输部分的瓶颈可以收缩一大半,因为它的距离很短,跟芯片非常接近。这样的情况下,它的功耗和传输的效率可以得到大幅度的提升。不管是40G或者100G都已经不是这个瓶颈。再下一步比方说是五年以后,让我们的这个芯片部分,可以让光的部分可以直接接入到芯片上,让光路直接进入到芯片,中间没有太多的介质来进行高速信号的传输,这样的数据没有多次的转化,不需要光和铜多次转化,它的这个效率可以达到更高,功耗可以非常显著的降低。除此之外,它的接口的带宽也会有非常明显的提升,大家可以进一步看后面,我会进一步给大家做一个展开。

目前硅光子的技术,芯片是由英特尔公司所发起的,目前已经在实验室开始做测试。包括罗森伯格已经开始在跟很多的网络设备厂商做很多合作,做它的核心交换背板部分的接口,通过硅光子技术接口做相应的传输。今后的数据中心可以更多的支持虚拟化或者是大数据的应用,它可以让现有的瓶颈消失,对于以后整个数据中心来讲应该是一个革命性的变化。大家可以看一个模型,这个图就是硅光子的芯片,其中用25G通道的方式,直接在这个芯片组上可以形成,外部光路直接把光贴片到芯片上。所以后续以25G作为一个单位,25乘以4就是100,乘以8就是200,400,甚至1.25个T这都没有问题。所以这样的技术突破了现有的依赖于光模块这个技术发展的瓶颈。在目前的硅光子技术商用上,因为现在我们还停留在实验室里。在商用明确已经形成一个联盟,罗森伯格是其中的一个部分,硅光子对应的有专用的光纤接口,这个叫MXC,大家可能没见过这个东西,但是下一代的数据中心里面一定会有大规模的产业。等一下我也会把MXC这个接口给大家做一个说明。罗森伯格明确被授权MXC技术,配合硅光子技术推广的企业之一。

从目前的趋势来看的话,以后铜缆也在不断高速发展,我相信铜缆的部分,总归有它自己的用武之地,对于我们来讲互联网数据中心,大数据或者云计算,从这个角度上来讲,铜缆可能就要慢慢的退出历史的舞台。大家自己的机房里面可能还在用SGbaseT,它不是一个非常老的技术,而且这几年不断在发展这种技术。但是从更长远的目标来看,我们相信光纤接口技术上面,特别是在高速接口技术上面,它可能会成为非常绝对的主导地位,这个趋势我相信是不可扭转的趋势。我们把这个设备背板后面的打开给大家看。在我们设备的背板里面,后续就是采用这样一种光的Light Turn的技术,这是罗森伯格的一个产品。这种方式就是直接把光的接口接到芯片上面。目前来讲光的接口接到光的引擎上面,还有这样的做法,以后就直接到芯片上面,这是我们讲的硅光子的两个步骤来推动。所以大家看到了,刚才我们讲的一个Light Card里面,有400个G已经是非常了不起了,实际上如果采用硅光子技术,这个可能就不是一个极限了,后续可能会有非常大的扩展Light Card里面的容量,当然这个也取决于我们设备的处理效率,但至少接口不会作为一个原先不可突破的瓶颈。

那么MXC跟现有的光接口有很大的差别,从技术层面上来看差别是很大,它目前来讲不是采用原先的传统工艺方法来做的,这个产品它采用特殊的工艺来做的,它不像是传统光纤的,采用研磨的方式把端面处理好,它不是这样的方式。在整个多模光纤为主的MXC接口里面,在我们数据中心来讲,因为基于性价比的考虑,多模的部分还是具有它的性价比的,所以多模往往是我们考虑在数据中心机房内部的重点。那么我们认为按照理论的方式来算,一个MXC的接口它有64根光纤在里面,刚才大家也看到一个图示了,这里面一个端面有64个光纤,8乘以8 是64.现在是40G,今后就是100G,一个头可以支持800G的传输容量,这是一个非常了不得的数据。我们现在还经常回顾于万兆,是不是要采用万兆服务器端口的时候,我们交换机背板在考虑这个接口,一个接口达到800G,这个差距是非常大的变化。如果是按照800G的端口来算,如果我一个Light Card里面按照48个来算的话,那我们一个Light Turn里面的容量,也仍然可以达到38.4个T,这是非常大的容量,当然这个取决于网络设备内部本身是芯片组是否可以支持到这样一个范围,接口至少可以做到这样一个数据。

我们来提MXC它有什么样的区别,它的接口的方式,大家看到这个放大的图,它不再采用传统的物理接触,后续的光纤是采用一个透镜。我们这个接口在连接的过程当中,它两边是有透镜,光通过透镜发散,发散之后再收进来,通过这个端面再收回来。这样的光纤有什么好处呢?因为大家知道光是比较怕脏的,你在现场,目前大家在用高级一点的MTB12芯的光纤,用40G或者100G的应用时候,经常你在现场如果不小心的话,可能这个接口连接上很快就不好了,因为有灰尘进去之后,它可能会长期受到影响。下一代如果采用800G的端口来讲,如果太敏感的话,它的使用效果会有非常的影响。整体来讲它的应用可靠性会上升,是不是要考虑它的可靠性。它的使用效果肯定会受到非常大的影响,所以采用这种透镜的方式,它把它放倒之后,即使有一些微小的灰尘,对它整体来讲,它的应用可靠性会上升。以后我们大量采用这种高密度背板的话,势必要考虑它的可靠性。所以基于这样一种新技术,它的整个端面采用专门激光的工具来做的,光是接口的投入,可能不像我们传统的容解一些设备几十万投入就可以做的,这可能需要几百万的投入才能做到这样的效果。目前来讲在这个接口里面,业内还是只有少数几个领先的厂商在做这样一个产品,那么罗森伯格德国的实验室已经在做这一个产品。

这个图可能看得比较清楚一些,当我们采用MXC的时候,你可以看到这个端面,你更容易看到它的光纤的纤芯,如果采用现有的MTB的方式,这个端面的纤芯又很小,可能你眼睛不太容易看得清楚。所以我们把这个透镜放大一下,给大家看,这个端面,每一个光纤就像这样一个透镜,把它放大收进来,这是一种新技术。它的这种配合,关键是在于硅光子技术的发展,这个芯片组技术的发展,是配套的。在下一代数据中心,通过这些接口技术的变革,我相信大家可以掌握未来在整个应用数据流量不断增长的前提下,技术的革新,是能够保证这个数据随着应用的增长而增长。目前来看这个设备接口,如果是采用MXC,比现有的最高密度的MTB的这个接口,从尺寸上面来讲,虽然密度更高,但是可靠性更好,但是它的尺寸占用得更小。而且在MXC后续的连接当中,它不会分公和母,所以MTB的连接方式当中,你在端接的时候,你要考虑整个通道里面是公到公,还是公到母,这个东西你要考虑清楚,否则的话你的设备在插接的过程当中可能会有一些问题。那么MXC就不会分公和母,它直接是一种类型的接口,我相信这个接口在未来三到五年之后会有比较大规模的应用。

我大致总结一下我刚才给大家所讲的这样一个报告。第一个随着数据量的增加,模块化的数据中心可能会演变成共享I/O的模式,这样的模式可以让一个单机柜的数据处理效率,或者传输效率,会呈现非常大的增长,这样有助于数据中心随着它的数据量的增长,它还是具有可持续发展,因为这个可持续发展里面包含了一个空间,你的电量的影响,你的资源消耗的影响,这个是从大范围来讲的。这个从技术的革新保持它可持续发展的非常重要的因素。第二个硅光子技术以25个G为一个通道的技术方式来讲,整个芯片集成的接口模式,成本上从功耗上会有非常大的突破,这也是从长远来看,硅光子技术会成为下一代数据中心发展的重要接口模式。第三个随着网络设备厂家跟硅光子技术,和我们刚才提到的presan line ten这种技术的配合,可以让MXC高速接口的模式,成为以后数据中心整个数据传输变革的重要趋势之一。以上三点给大家做一个参考,我今天的演讲主要是这些,谢谢大家。

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