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巨量資料分析環境的綜合佈線探析

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隨著智慧行動裝置迅速成長,網際網路用戶上傳到網路的資料已經大到很難用傳統的工具進行採集、存儲、管理與分析。IDC研究發現,全球產生的資料量僅在2011年就已達到1.8ZB,IDC更進一步指出,未來十年的全球資料存儲量可望成長50倍以上。

如此龐大的資料量,也讓巨量資料分析成為繼雲端運算、物聯網之後,ICT產業又一次面臨顛覆性的技術變革,為了迎接巨量資料分析時代的來臨,機房佈線系統也面臨前所未有的挑戰。

巨量資料分析時代的網路挑戰

不僅聯網的使用者人數迅速上升,許多人還會透過不只一個設備上網,中國工程院院士鄔賀銓指出,2007年全世界人均只有0.1個設備聯到網上,到2013年人均聯網設備已多達7個,也讓透過網路傳遞的資料數量迅速增加。以視訊資料為例,鄔賀銓預估到2016年時,每3分鐘就會傳送360萬小時視訊,相當於全球已生產的全部電影。

物聯網的應用愈來愈普及,也帶來資料量的迅速成長,而且因為物聯網必須透過感測器自動不間斷地傳遞大量資料,對於佈線系統的要求自然也更高,佈線系統的品質也直接影響巨量資料分析的成果。

巨量資料分析與網路基礎設施的發展可說是相輔相成,佈線系統作為資料中心內部連接與管理的基礎設施,是所有資料流通的基礎,對資料中心進行巨量資料分析流程的支援,扮演相當關鍵的角色。

基於當前網路技術日新月異的變化狀況,面臨巨量的資料分析及存儲需求,資料中心為了提高資源利用效率與資料分析計算能力,勢必會大量採用虛擬化技術,包括伺服器虛擬化技術等,採用無阻塞的交換矩陣的網路結構,則是從網路層面應對巨量資料分析時代的技術手段之一。

IEEE803.3ba於2001年正式頒布採用40G/100G的網路技術標準後,基於其良好的性價比,已被業界認為是資料中心主幹鏈路應用的首選方案。核心層採用40G/100G,接入層採用10G的方式,已經成為網路升級的基本方向,虛擬矩陣的資料中心骨幹網路,更是積極從10G網路升級到40G/100G。

資料中心骨幹網路選擇多

當網路主幹走向40G/100G的高速網路時,資料中心接入層設備與伺服器網路介面從1000M走向10G也是必然趨勢。過去接入層的網路速率在1000M及以下時,銅纜RJ45的介面模式在整體市場中擁有絕對的主導地位,但網路上升到10G時,將有多種介面模型可供選擇,但技術要求的差異也較大。

在各種10G介面類型中,基於功耗、埠密度、支援距離等方面思考,CX4銅纜方案並不佔有太大的優勢,其餘四種類型,SFP十DAC的10G無源銅纜、SFP十AOC的10G有源光纜、SFP十10GbaseE-SR的光纜、RJ45Base-T銅纜解決方案,各有優缺點,何種技術在市場上能得到更多應用,目前仍處於戰國世代,未來仍需深入觀察。

SFP+ DAC的10G無源銅纜解決方案的優點是介面功耗小,相對成本較低,適合用於虛擬化的網路環境。缺點則是支援距離太短,線纜本身故障需要帶SPF+插頭同步更換,維護成本相對較高,適合應用於網路結構相對簡單,設備變動、新增與移動較少且維護管理要求不高的環境。

SFP+ AOC的10G有源光纜優點是介面功耗較小,成本比DAC略高但相比其餘方案要低,支援距離最長可達300米,可以支援EOR等各種網路佈線架構,光纜直徑較小,可以應用於高密度機櫃的佈置需求。

SFP+ 10G BASE-SR光纜的晶片技術相對成熟,介面功耗較小,支援距離較長,可以支援TOR、EOR等各種網路佈線架構,可靠性高,日常維護方便,維護成本相對也較低,適合用於網路結構複雜、設備變動、新增與移動比較頻繁且對網路連接可靠性與管理要求較高的場合,如金融業、政府部門及各類企業級資料中心。

RJ45 BASE-T銅纜解決方案的成本相對光纖方案要低,且可以向下自我調整1000M網路。支援距離較長,最長可達100米,佈線可靠性高且日常維護方便、維護成本相對較低,可靈活適應於各種類型網路環境,特別是長距離應用,但線徑較粗,不適合高密度的機櫃管理。

值得注意的是,資料中心跟傳統大樓的佈線要求不太一樣。如在未來幾年裡,隨著設備添購和應用的需求增加,資料中心可能需要將伺服器從某個機櫃搬到另外一個機櫃,佈線系統在設計時,就不能只是連到列頭櫃,而是先將所有線路連到一個集中管理配線區,再從這個區域通過跳線連接完成,而不需要搬動伺服器或者重新鋪設線路,對可能需要經常變更的應用而言,可能更有吸引力。

至於目前對於10G以下的應用,可以採用適配器加上跳線方式,完成線路之間的連接,未來要升級到40G/100G時,變動也比較容易,只要將適配器換成MTP或者MPO面板即可。

基於當前的資料中心內骨幹網路主要已用光纖作為傳輸介質的背景,TIA標準化組織已經在推動基於電阻100Ω,平衡雙絞線銅纜支援40GBase-T的網路標準,該標準將銅纜雙絞線頻寬擴展至2000MHz,將繼續採用RJ45作為介面標準。定義銅纜級別為Cat.8,可以支援40GBase-T網路傳輸距離達到30m,基本滿足資料中心40G鏈路55%的距離。

銅纜支持40G的應用,是對40G標準的重要補充,雖然距離比較短,在規模較大的資料中心主幹內,顯然無法成為主流,但由於銅纜方案具有成本優勢,對許多規模較小的資料中心而言,仍是一種值得考慮選擇的方案,有助於促使更多的資料中心進入40G網路的應用領域。

配線檢測技術仍有發展空間

雖然智慧配線系統目前尚無統一的國際標準,各公司產品的設計理念也不盡相同,但從硬體角度而言,大致可分為埠檢測技術和鏈路檢測技術。埠檢測技術是在埠內安置微型感應器,採用標準8芯跳線,插入任一端埠即有感應,連接跳線需要按順序建立連接關係。

埠檢測技術的特點是採用普通跳線,易於部署和維護,能夠自動發現使用埠,因為使用標準跳線,可節省維護成本,而且可以很方便地將普通非智慧的配線架,升級為智慧的配線架,如果資料中心已經部署了普通配線架,且跳線已經插滿,業務正在運行,仍然可以從線上升級佈線系統。

鏈路檢測技術的特點是使用特殊跳線,可自動發現特有的跳線,允許跳線兩端不按次序連接。鏈路技術需要較多上層設備構建特有網路組,形成管理網路,來掃描電子配線架,從而建立資料庫。

整體而言,兩種技術都各有優缺點,這兩種技術的共同點是採用帶外的管理模式,不採用雙絞線中1到8針對的傳輸介質,而是在埠或旁側增加感應能力來判斷跳線的位置。智慧佈線當然也有其他技術,如傳輸線路載波技術等,相信智慧佈線技術在硬體方面,還會有更進一步的發展。