解析：怎樣使用光纖技術(shù)降低數(shù)據(jù)中心能耗

衡量數(shù)據(jù)中心的規(guī)模有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，刀片服務(wù)器的數(shù)量;占地面積的大小以及所消耗的功率。Datacenterknowledge曾經(jīng)在去年4月發(fā)表過一份很有價(jià)值的關(guān)于大型數(shù)據(jù)中心的報(bào)告。該報(bào)告中提到了世界上最大的數(shù)據(jù)中心——Lakeside科技中心，位于芝加哥以東350英里的Cermak，占地面積超過1萬平方英尺，電力供應(yīng)超過了100兆瓦。在全世界規(guī)模最大的10個(gè)數(shù)據(jù)中心中，最小的一個(gè)占地面積也超過了六個(gè)足球場加起來那么大。

雖然，通常情況下數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器數(shù)量是不會(huì)公布的，不過，還是可以從一些其他途徑得知這一數(shù)據(jù)。例如，微軟芝加哥數(shù)據(jù)中心就擁有超過224000臺(tái)刀片式服務(wù)器，這些服務(wù)器分布在110個(gè)集裝箱容器中的數(shù)千個(gè)機(jī)架中。在世界范圍內(nèi)，根據(jù)IDC的統(tǒng)計(jì)，每年的服務(wù)器銷售數(shù)量在700萬臺(tái)以上，所以在一個(gè)大型數(shù)據(jù)中心里有超過10萬臺(tái)的服務(wù)器并不是什么不尋常的事情。

數(shù)據(jù)中心的能源消耗日益增長

數(shù)據(jù)中心的規(guī)模在不斷增長，消耗的電力也越來越驚人，在美國，數(shù)據(jù)中心消耗的電力就占到了美國電力總消耗的3%，據(jù)估計(jì)，電力成本每年可達(dá)到74億美元。正是因?yàn)殡娏ο娜绱梭@人，所以數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)師們正在尋找一切可能的方式來降低功耗。

一方面，數(shù)據(jù)中心的能耗不斷上升，另一方面，全球范圍內(nèi)對數(shù)據(jù)中心的需求也在以驚人的速度增長。在今年6月份，思科網(wǎng)絡(luò)指數(shù)(VNI)預(yù)測到2015年，每年的流量會(huì)達(dá)到千萬億兆字節(jié)(zettabyte)的級別。1Zettabyte等于270個(gè)字節(jié)或者1024個(gè)exabyte?？偟膩碚f，全球的IP流量在未來五年會(huì)增加四倍。像谷歌，Youtube，F(xiàn)acebook以及Netflix這些大型網(wǎng)站的流量增長速度尤為明顯。不管怎樣，未來的數(shù)據(jù)中心要處理的數(shù)據(jù)會(huì)越來越多，但他們可以使用的能源必須越來越少。

以下是一些有用的建議，可以顯著的降低數(shù)據(jù)中心的功率：

(1)使用光纖聯(lián)接以太網(wǎng)

在90年代初，千兆以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的時(shí)候，光纖收發(fā)器就已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心開始使用，但一般都應(yīng)用在長距離傳輸上，特別是300米以上的長距離，光纖相對于普通的導(dǎo)線優(yōu)勢更為明顯。而隨著10Gb/s以外網(wǎng)的普及，光纖收發(fā)器也被應(yīng)用在了更短的距離上，甚至在10米的距離上。在2011年，10Gb/s以太網(wǎng)收發(fā)器的出貨量將超過5萬個(gè)。和傳統(tǒng)的收發(fā)器相比，光纖收發(fā)器的功率每個(gè)只有1瓦，而傳統(tǒng)收發(fā)器的功率會(huì)達(dá)到10瓦，僅此一項(xiàng)，就會(huì)為數(shù)據(jù)中心每年省去1700萬美元的電力成本。如果光纖能夠在數(shù)據(jù)中心大規(guī)模的使用，包括服務(wù)器，交換機(jī)以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，他們將能夠節(jié)約更多的能源。

(2)使用光子集成以及波分復(fù)用技術(shù)(WDM)來擴(kuò)展100Gb/s或更快速度的以太網(wǎng)

經(jīng)過三年的努力，在去年7月已經(jīng)有多家公司宣布支持基于數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的100米到40千米的IEEE802.3ba標(biāo)準(zhǔn)化100Gb以太網(wǎng)。不過不幸的是，一些早期的收發(fā)器設(shè)備的功率會(huì)達(dá)到20瓦，這超過了傳統(tǒng)的10Gb以太網(wǎng)解決方案的10瓦功率。這是因?yàn)椴渴鸬?00Gb以太網(wǎng)需要4個(gè)波長的光纖連接路徑(4×25GB/S)，如果是10個(gè)10Gb/s的光纖路徑，功率和復(fù)雜性會(huì)更大?，F(xiàn)在，有一種低功耗的解決方案已經(jīng)得到了谷歌，博科等20多家公司的支持，可以實(shí)現(xiàn)10×10的版本(10個(gè)10Gb/s的波長)，這一標(biāo)準(zhǔn)的功耗可以和傳統(tǒng)的10Gb/s的以太網(wǎng)功耗相當(dāng)。

在未來，隨著光子集成技術(shù)的發(fā)展，特別是硅光子學(xué)的發(fā)展，100Gb/s解決方案的能耗將會(huì)比10Gb/s的功耗還要少。光波分復(fù)用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)技術(shù)是在一根光纖中同時(shí)同時(shí)多個(gè)波長的光載波信號，而每個(gè)光載波可以通過FDM或TDM方式，各自承載多路模擬或多路數(shù)字信號。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來(復(fù)用)，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將這些組合在一起的不同波長的信號分開(解復(fù)用)，并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號后送入不同的終端。從幾米到10公里的距離，這一技術(shù)都會(huì)是數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的最佳選擇。