Avago加速數(shù)據(jù)中心三大變革

 40G到100G光纖架構(gòu)的無縫轉(zhuǎn)型;全新12Gb/s共享存儲;鏈路連接距離提高到550米等解決方案，讓規(guī)模擴(kuò)展中的數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)效率最大化。

在愛荷華州小鎮(zhèn)阿爾圖納，有一個Facebook的數(shù)據(jù)中心。相比其它數(shù)據(jù)中心，這個數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有些不一樣。它沒有采用典型的分級匯聚的層次型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而采用了“Data Center Fabric”這種全新架構(gòu)，放棄了傳統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)以及昂貴的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而是在整個網(wǎng)絡(luò)全面部署標(biāo)準(zhǔn)化的架頂交換機(jī)，利用一種全新的連接方式極大地改進(jìn)數(shù)據(jù)中心的通信效率。與此同時，F(xiàn)acebook將架頂交換機(jī)的上行鏈路全面提升到了40G。

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、視頻流媒體服務(wù)和移動帶寬網(wǎng)絡(luò)連接等，數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用等，讓數(shù)據(jù)中心規(guī)模的擴(kuò)大已經(jīng)難以遏制，數(shù)據(jù)中心之間、數(shù)據(jù)中心內(nèi)部、服務(wù)器/存儲內(nèi)部的流量和容量需求是一個龐大到令人恐怖的數(shù)字。不僅是互聯(lián)網(wǎng)巨頭，也是其它企業(yè)級數(shù)據(jù)中心都面臨的挑戰(zhàn)。

這是所有數(shù)據(jù)中心正在經(jīng)歷的重大變革。

憑借在全球無線通信，有線基礎(chǔ)設(shè)施，企業(yè)級存儲等市場的多年領(lǐng)先優(yōu)勢，Avago可以從以下三大方面，與數(shù)據(jù)中心運(yùn)營者共同應(yīng)對變革中的挑戰(zhàn)，讓數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)更快傳輸速度、擴(kuò)展數(shù)據(jù)鏈路、高密集型連接，以及更大存儲容量。

傳輸速度的變革

不斷涌入的數(shù)據(jù)流量促使互聯(lián)網(wǎng)巨頭重新審視數(shù)據(jù)中心內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速度的升級。在龐大的建筑物內(nèi)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的流量是一個龐大的數(shù)字，其規(guī)模往往是數(shù)據(jù)中心流出流量的上千倍，越來越多的數(shù)據(jù)中心正在經(jīng)歷數(shù)據(jù)傳輸速度的改變。

在現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心，采用更高速的以太網(wǎng)上行鏈路已經(jīng)是主流，主機(jī)(服務(wù)器)連接已經(jīng)從1G網(wǎng)絡(luò)過渡到10G網(wǎng)絡(luò)，并在朝著25G網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)演進(jìn);交換機(jī)之間的連接則從10G向著40G乃至100G演進(jìn)，就像上述Facebook的數(shù)據(jù)中心所建設(shè)的那樣，每臺10G帶寬的架頂交換機(jī)分別以一條40G的上行鏈路與光纖交換機(jī)互聯(lián)，向下則接入底層的服務(wù)器。

這些轉(zhuǎn)變給芯片、封裝、光學(xué)元件、模塊和系統(tǒng)等不同的電子和光學(xué)設(shè)計(jì)層面帶來了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，特別是在客戶對光纖收發(fā)器、連接器的低成本、易維護(hù)性等方面的要求越來越苛刻的情況下。

憑借在光纖市場良好的質(zhì)量聲譽(yù)、成熟的工藝保證以及良好的客戶服務(wù)，以及垂直整合激光和集成電路功能以確保產(chǎn)品最優(yōu)異的性能和穩(wěn)定性，Avago公司在光纖產(chǎn)品領(lǐng)域針對1G、10G、25G、40G、100G提供了多樣化光纖收發(fā)器以及收發(fā)器和接收模塊解決方案的綜合產(chǎn)品組合。

同時，Avago公司提供獨(dú)特的 SerDes ASIC 解決方案，可解決在 10G、25G、28G、50G 及以上的網(wǎng)絡(luò)背板和中板應(yīng)用中的芯片之間、芯片與模塊之間接口的難題。

值得一提的是，Avago公司的40G-SR-BiDi MMF全雙工光纖解決方案，允許數(shù)據(jù)中心能夠通過使用現(xiàn)有的全雙工多模光纖基礎(chǔ)架構(gòu)無縫地從10G升級到40G，而不需要額外支付建設(shè)新的基礎(chǔ)設(shè)施的成本。此外，專為100G短程數(shù)據(jù)中心互聯(lián)設(shè)計(jì)的QSFP28 SR4是業(yè)內(nèi)第一款100G QSFP SR4 器件，在使用QSFP 模塊時可實(shí)現(xiàn)從 40G 到100G 的無縫轉(zhuǎn)型。

交換機(jī)和服務(wù)器以太網(wǎng)上行鏈接的速度提升只是數(shù)據(jù)中心傳輸速度變革的一部分，滲透到每個數(shù)據(jù)中心機(jī)柜中去，服務(wù)器/存儲的連接也正在發(fā)生翻倍的提升，原有的6Gb/s速率正在飛速被12Gb/s的SAS連接所替換。

這一替換是全方位的，從I/O控制器(IOC)、片上RAID(RoC)、SAS擴(kuò)展器(SAS Expander)，到主機(jī)總線適配器(HBA)、RAID控制器卡，服務(wù)器/存儲的SAS連接以端到端的方式在進(jìn)行12Gb/s化的進(jìn)程，以2013年對LSI公司的收購為基礎(chǔ)，Avago公司的SAS系列產(chǎn)品擁有無可比擬的IOPS性能、絕佳的可靠性并可無縫擴(kuò)展，特別是在RAID控制器卡領(lǐng)域，MegaRAID絕對是市場上最為響亮的品牌。

在SAS走出服務(wù)器/存儲系統(tǒng)外部之后，PCIe也開始了“走出來”的趨勢。在大容量的NVMe存儲以及機(jī)架擴(kuò)展架構(gòu)(Rack Scale Fabrics)領(lǐng)域，得益于英特爾將PCIe控制器整合到至強(qiáng)處理器中以及閃存技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的廣泛使用，PCIe來到機(jī)箱外的勢頭正引來越來越多供應(yīng)商的關(guān)注。

針對這一趨勢，Avago公司的PCIe交換機(jī)(PCIe Switch)和網(wǎng)橋解決方案產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入到了第三代，型號為PEX8796的第三代(8GT/s)Avago PCIe交換機(jī)可以提供96通道24端口的配置，在SR-IOV(Single Root IOV)和MR-IOV(Multi Root IOV)等下一代數(shù)據(jù)中心I/O虛擬化技術(shù)逐步成熟的背景下，Avago PCIe第三代PCIe交換機(jī)的市場前景十分廣闊。

連接鏈路的變革

在數(shù)據(jù)中心傳輸速度變革同時，數(shù)據(jù)中心也變得更大了。直到2011年，F(xiàn)acebook才決定修建自有數(shù)據(jù)中心，第一個Facebook數(shù)據(jù)中心位于美國俄勒岡州的普林維爾數(shù)據(jù)中心，這一數(shù)據(jù)中心當(dāng)時肩負(fù)起社交網(wǎng)絡(luò)巨頭全部大約3萬臺服務(wù)器的承載量，其占地面積就已經(jīng)有13萬平米，建筑面積80.9萬平米，相當(dāng)于113個足球場的大小。

如今，F(xiàn)acebook據(jù)信已經(jīng)擁有超過20萬臺服務(wù)器，服務(wù)器“瘋漲”的代價(jià)是新建的數(shù)據(jù)中心越來越大，且舊有數(shù)據(jù)中心擴(kuò)建的計(jì)劃也被提上議事日程，F(xiàn)acebook況且如此，可想而知擁有上百萬臺服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)巨頭Google的數(shù)據(jù)中心的規(guī)模又會是多么龐大。

這樣的情況即便是IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)也沒有預(yù)料到，以IEEE所規(guī)定的QSFP+(SR4)規(guī)格(Form Factor)40G網(wǎng)絡(luò)連接為例，其所規(guī)定的最大鏈路距離只有150米，這對于許多數(shù)據(jù)中心來說，很可能只是所需鏈路長度的一半——隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴(kuò)展，ToR 交換機(jī)與核心交換機(jī)之間有許多長距離光纖鏈路——特別是在超大型 40G/100G 分支與主干式網(wǎng)絡(luò)中，需要的許多光纖鏈路都超出了 IEEE 規(guī)定的最大鏈路距離。

為了解決距離上的限制，Avago公司提供眾多高度差異化的并行光纖收發(fā)器模塊解決方案，可將數(shù)據(jù)鏈路延長至行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以上，使數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商能夠保持其現(xiàn)有的有線基礎(chǔ)設(shè)施并且節(jié)省數(shù)據(jù)中心升級所需的額外資本支出。

比如Avago所提供的4x10G和(QSFP+，eSR4;IEEE只規(guī)定了10G SFP+，SR)和40GQSFP+(SR4)的最大鏈路距離都能夠達(dá)到400米，通過與生態(tài)環(huán)境中的合作伙伴緊密合作，Avago還能夠?qū)⑦@一距離雙雙提高到550米。

此外，高速網(wǎng)絡(luò)背板或交換機(jī)、高級 SerDes ASIC 中需要在電路板級確保長距離銅線背板或電纜連接中的信號完整性。針對這一需求，Avago公司提供獨(dú)特的 SerDes ASIC 解決方案，可在長距離下實(shí)現(xiàn)芯片之間、芯片與模塊之間的互聯(lián)。

Avago公司所擁有的SerDes 核心不僅是業(yè)內(nèi)連接距離最長的，而且可以承受高達(dá) 35dB 的通道損耗(比如說，結(jié)合延長距離的傳輸功能以及無可比擬的低功耗優(yōu)勢，Avago的 32G NRZ 和 56G PAM4 SerDes核心可提高系統(tǒng)的鏈路余量，同時又降低了客戶的總體擁有成本)。

高密度是現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的另一大特點(diǎn)，英特爾推動的機(jī)架級架構(gòu)(Rack Scale Architecture，RSA)、Facebook推行的OCP(開放計(jì)算項(xiàng)目)以及中國供應(yīng)商和互聯(lián)網(wǎng)用戶共同創(chuàng)立的天蝎2.0整機(jī)柜服務(wù)器技術(shù)規(guī)范，都是以機(jī)架擴(kuò)展架構(gòu)(RackScaleArchitecture)為目標(biāo)的，核心的訴求都是更進(jìn)一步的提高數(shù)據(jù)中心的密度。

在機(jī)架級解決方案中，其設(shè)計(jì)思路都是通過實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間高密集型的連接——不論是從存儲器到服務(wù)器、從服務(wù)器到 ToR 交換機(jī)，抑或是從ToR 交換機(jī)到核心交換機(jī)——最大限度地減少所需的設(shè)備并提高系統(tǒng)的效率。

在這一領(lǐng)域，Avago 為高密集型光學(xué)、芯片級和電路板級連接提供了眾多解決方案，借助高密度設(shè)計(jì)的組件、微型化的引腳、先進(jìn)的ASIC工藝讓數(shù)據(jù)中心構(gòu)建者和 IT 部門節(jié)省成本支出，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連接最大化以及效率最大化。

比如，Avago提供的Express Lane PEX8796 產(chǎn)品，使用戶能夠通過可擴(kuò)展的高帶寬非阻塞互聯(lián)將多個主機(jī)連接至大量終端;MicroPOD 和 MiniPOD 嵌入式模塊為電路板級和系統(tǒng)級互連提供無與倫比的通道密度、帶寬和設(shè)計(jì)靈活性。

不可忽略的是，Avago公司在ASIC的領(lǐng)域擁有超過30年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這不僅幫助這家公司能夠提供例如“配有超過 400 個高速 SerDes 通道的深亞微米ASIC”這樣先進(jìn)復(fù)雜的領(lǐng)導(dǎo)性產(chǎn)品，還為這家公司從16FF+(標(biāo)準(zhǔn) 16nm FinFET的增強(qiáng)版本)逐步順利過渡到10nm制程工藝提供了可靠的保障，這是進(jìn)一步提高密度的絕對基礎(chǔ)。

在存儲方面，Avago公司的16 端口 12Gb/s SAS 93xx HBA是當(dāng)前密度領(lǐng)先的SAS HBA產(chǎn)品，它配有高密集型存儲端口，最大限度地提高服務(wù)器存儲連接，使數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建者和 IT 部門能夠部署更少的服務(wù)器，并充分發(fā)揮服務(wù)器的處理性能。

數(shù)據(jù)存儲的變革

數(shù)據(jù)中心傳輸速度的變革來自于數(shù)據(jù)中心流量的激增，數(shù)據(jù)中心流量的激增的根本則是數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)量膨脹，受到數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)量膨脹影響最大的，自然是數(shù)據(jù)中心的存儲。

僅從數(shù)據(jù)存儲量爆炸式增長的角度來說，數(shù)據(jù)中心需要更大的存儲容量，作為存儲系統(tǒng)“最細(xì)顆粒度”的硬盤(HDD)自然是“春江水暖鴨先知”，基于陣列讀取器的磁記錄(ARMR - Array Reader Magnetic Recording)等新型 HDD 記錄技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，可增加HDD 中的記錄容量以滿足人們對存儲日益增長的需求。

與其他磁性記錄技術(shù)相比，ARMR 的面密度增加了 25%，實(shí)現(xiàn)了 HDD 存儲容量的巨大增長，將企業(yè)存儲作為發(fā)展核心之一的Avago公司，利用獨(dú)特的模擬技術(shù)、12Gb/s SAS、6Gb/s SATA SerDes 以及 DDR 存儲輸入/輸出技術(shù)，為下一代基于 ARMR 的 HDD 提供了多種高級 HDD 前置放大器和讀取通道SoC 的產(chǎn)品組合，以滿足市場對高容量、高性能存儲的需求。

在HDD的“另一面”，是全新的非易失性存儲介質(zhì)，目前常見的就是SSD(固態(tài)盤)，而Avago公司也是業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)中心 SSD SoC 的領(lǐng)軍企業(yè)。

在SSD領(lǐng)域，原有的6Gb/s SATA SSD已經(jīng)不能滿足NAND FLASH芯片釋放性能的需求，在這一背景下，Avago定制的SSD SoC基于特定的SSD IP和閃存控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，幫助業(yè)界的合作伙伴向著多通道 8Gb/s PCIe 和 12Gb/s SASSSD轉(zhuǎn)型，從而在I/O層面充分“解鎖”非易失性的介質(zhì)的性能。

但需要指出的是，之所以存儲是數(shù)據(jù)中心變革的核心，并呈現(xiàn)越來越活躍的狀態(tài)，并不僅僅因?yàn)镠DD或SSD等介質(zhì)層面的變化，而是在數(shù)據(jù)中心運(yùn)營者對存儲平臺的融合、統(tǒng)一的需求之下，結(jié)合軟件定義存儲、機(jī)架級解決方案以及FLASH/NVMe技術(shù)等多重因素，從而產(chǎn)生的在應(yīng)用型態(tài)和架構(gòu)設(shè)計(jì)上的變化。

比如，許多規(guī)模化數(shù)據(jù)中心(特別是互聯(lián)網(wǎng)和大型企業(yè))的運(yùn)營者正在尋找比傳統(tǒng)SAN的成本和復(fù)雜性更低的解決方案，在滿足可用性、可靠性、共享池化以及存儲容量的需求之外，簡化數(shù)據(jù)中心的存儲及存儲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，特別是在分布式的環(huán)境中，提供可靠的存儲資源。

2012年起，Avago的Syncro高可用共享存儲解決方案(Syncro High-Availability Shared Storage Solutions)就得到了市場的廣泛關(guān)注，這一方面為規(guī)模化數(shù)據(jù)中心、中小型企業(yè)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心等機(jī)構(gòu)，提供了一種與SAN存儲同樣可靠和高性能，但成本更低、管理更簡單的共享式DAS(直連存儲)方式。

僅需要兩張Avago MegaRAID控制卡，就可以構(gòu)建高可用的、共享式存儲方案，保證企業(yè)在虛擬化和傳統(tǒng)商業(yè)業(yè)務(wù)環(huán)境下的存儲資源供給，就在前不久，Avago將這一解決方案升級到了全新的12Gb/s版本，Syncro 9380-8e和Syncro 9380-8i兩個交付模型都能夠提供兩倍于前一代解決方案的性能表現(xiàn)。

Avago認(rèn)為，更加快速、簡單、高效率的統(tǒng)一存儲資源架構(gòu)方式，一定會是未來數(shù)據(jù)中心的趨勢，這不僅涉及到統(tǒng)一存儲適配器(HBA、SDS HBS、RAID及SATA、SAS、NVMe多功能、多協(xié)議的整合)，也將會引導(dǎo)市場朝著統(tǒng)一存儲托架(Universal Storage Bay)的架構(gòu)方向發(fā)展：這一架構(gòu)將有效利用PCIe及NVMe技術(shù)，以PCIe Switch和Tri-Mode Roc為連接，基于SFF-8639(或SFF-8680)接口，實(shí)現(xiàn)面向下一代數(shù)據(jù)中心的高效(閃存)存儲架構(gòu)。

作為一家擁有超過50年歷史的IT企業(yè)，Avago公司持續(xù)不斷的在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域保持著積極、前沿的創(chuàng)新步伐，僅在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，其技術(shù)及產(chǎn)品業(yè)務(wù)就涉及定制化ASIC、PCIe交換機(jī)、存儲連接(及RAID)、HDD/SSD SoC以及光纖等領(lǐng)域，并在諸多領(lǐng)域處于市場的領(lǐng)先地位。

在過去的幾年，數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)發(fā)生了重大的變化，以互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、機(jī)架級解決方案、軟件定義數(shù)據(jù)中心等為代表的趨勢，正在深刻的影響數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用架構(gòu)。在此期間，Avago通過優(yōu)秀的技術(shù)研發(fā)和行業(yè)收購，為這些趨勢不斷的積蓄力量、優(yōu)化自身，并保持了數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品解決方案領(lǐng)導(dǎo)者的行業(yè)地位。