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云数据中心光模块/光器件需求类型

作者:武汉昱升光器件有限公司 日期:2020-09-08 08:48:50 点击数:

        随着云计算的渗透,传统 IT 架构向云架构迁移,传统数据中心将逐步被云数据中心取代,催生海量的高速光模块需求。

        1)传统数据中心内部网络光纤渗透率低,云数据中心服务器接入仍存在铜缆(DAC),交换机互联已全面使用光纤传输;

必威app在哪里下载       2)传统数据中心主要在采用 1G/10G 低速光模块,云数据中心主要使用 40G/100G高速光模块;

必威app在哪里下载       3)传统数据中心以南北向流量为主,云数据中心东西向流量崛起,催生大量的东西向连接,大幅拉升单服务器光模块使用量。目前,高速光模块需求以北美为主,北美云巨头亚马逊、微软和互联网巨头谷歌、Facebook 已基本转向 25G/100G 平台,而国内国内 BAT 正从 10G/40G 向 25G/100G 平台升级,相比北美互联网巨头,需求量相对还较小。

       为什么云数据中心对光模块的需求如此大

传统数据中心主要承载是客户机/服务器模式的应用,其流量以南北向(客户机与服务器之间)为主,网络是典型的三层架构,包括接入、汇聚和核心。在该架构下,数据中心内不在同一网段上的服务器间通信必须通过接入层-汇聚层-核心层-汇聚层-接入层的路径。

如果把云数据中心类比为超级大脑,其内部高速光互联即是其强大的神经网络。云数据中心要求服务器间的数据交互,流量以数据中心内部服务器之间交互的东西向流量为主,根据思科,云数据中心中 76%的流量为东西向流量。数据中心流量由“南北”为主转变为“东西”为主,推动数据中心向便于东西向传输的叶脊(leaf -Spine)网络结构演进,该结构主要由叶交换层和脊交换层两部分组成,集群内每一个叶交换节点都与每一个脊交换节点相连,集群内部不同机架中任意两台服务的通信,只需要经过 ToR-->集群交换机-->ToR,减少阻塞、降低延迟、提升了服务器间的交互效率,同时,便于根据业务需要逐渐增加交换机和网络设备进行扩容,扩展性强。

        传统三层网络架构下,单个集群规模小,汇聚层和核心层的连接有限,而叶脊(leaf-Spine)网络架构支持超大规模服务器集群,2014 年 Facebook 宣称其 Altoona 数据中心一个服务器集群可支持 10 万台服务器,大规模集群中叶交换节点和脊交换节点互联,大大增加了云数据中心光纤连接数,从而衍生海量的光模块需求。

         粗略测算,同样出口流量的云数据中心光模块用量为传统数据中心的 5 倍以上。出口流量即为南北流量,对于传统数据中心,以内部流量以南北流量为主,内部流量与出口流量相当;对于云数据中心,东西流量崛起,以思科的数据测算,东西向流量是南北向流量的 4.5 倍(76%/17%),粗略测算,相当于需新增 4.5 倍的光模块需求。
 

       数据中心光模块类型
必威app在哪里下载       云数据中心内部连接包括两层,一层是服务器接入,即服务器到架顶交换机(Server-TOR),一层是交换机互联(包括 ToR、Leaf 、Spine、Core 交换机)。而数据中心间的互联,即 DCI,主要是不同数据中心间 Core交换机的连接。目除服务器接入仍然有部分在使用 DAC(Direct Attach Cable,直连铜缆)外,光连接已经全面渗透云数据中心。

从速率来说,数据中心光模块产品有 10G、25G、40G、100G(封装形式分别主要为 SFP/SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28),且已有厂商推出 200G、400G 产品。一般而言,交换机互联使用的接口带宽是服务器接入的 4 倍,在 10G/40G 平台,服务器接入使用 10G DAC(Direct Attach Cable,直连铜缆)或 10G AOC(Active OpticalCable,有源光缆),交换机互联采用 40G 光模块,在 25G/100G 平台,服务器接入使用 25G DAC 或 25G AOC,交换机互联采用 100G 光模块。

必威app在哪里下载       数据中心互连场景的多样化及客户需求的个性化特征,催生对不同类型光模块的需求。为满足不同传输距离和布线的要求,同一速率产品又分为多种品类,以 100G 产品为例主流的品类有:AOC(Active Optical Cable)、SR4(Short Reach 4 lanes)、PSM4(Paralell Single Mode 4 lanes)、CWDM4/CLR4(Coarse Wavelength Division Multiplexing 4 lanes)、LR4(Long Reach 4 lanes)。服务器到 ToR 的连接主要使用 DAC/AOC,ToR 到 Leaf 主要使用 AOC/SR4/PSM4,Leaf 到 Spine 主要使用 PSM4/CWDM4,Spine 到 Core 主要使用 CWDM4/LR4,DCI 主要使用 LR4/ER4/相干。


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