康宁王景波:绿色数据中心的光趋势行业资讯
我想首先感谢我们大会会晤组我们数据中心产业联盟,能够搭建这么好一个平台,和业界朋友一起沟通关于数据中心发展方面的问题,尤其是我们主题很好,关于绿色数据中心,怎么样能够节能减排,这个方面能够做得更好。那我们接下来的25分钟,就想希望代表康宁公司,给大家介绍一下从我们的连接这个方面,怎么样能在数据中心建得更加绿色。
康宁通信大中华区企业网市场总监王景波
我叫王景波,是来自康宁的市场总监,我在这边工作了11年时间,所以对光纤还有一定的了解。我希望在接下来20几分钟时间跟大家做一个比较好的沟通。
第一,首先跟大家介绍一下康宁,我们有一些比较详细的公司介绍,我只保留了一张PPT。康宁公司是1851年成立的,是一家有悠久历史的公司,我们专注于玻璃与塑料行业的公司。我们1879年就不再和同行生产同样的产品,我们帮助现在的通用电器的公司创始人托马斯爱迪生先生做出来第一个电灯泡,我们特别会做玻璃,我们就做出来第一个玻璃灯罩。1980年我们康宁公司给我们通信行业的发展做出了巨大的贡献。康宁第一个做出来可以商用的低损耗的光纤。从那以后我们知道通讯行业的轰轰烈烈的发展,一开始是电话通讯,然后是电报,然后有越来越多的因特网的传输服务,这些离不开我们光纤起到的作用。甚至是某一些大城市里面已经把光纤复制到家里边来。说得不太好听一句话就是说吃水不忘打井人,这和我们在四十多年前发明的第一根光纤是分不开的。大家如果对康宁公司有兴趣的话可以再了解一下。如果想记住一个公司的特点的话,就是这个公司一直靠我们的研发和创新来驱动我们公司的发展。我们这张胶片的悠久历史就是一个非常坚实的证明。
另外一个小信息跟大家分享的是我们在过去的四年时间里边,我们在工业材料行业里边,是排在研发能力之首。比如说像比较有名的竞争对手,3M等等公司。在工业材料这个领域,他们在过去几年都是排在我们公司的后面。所以我们在研发方面的实力是非常强的。
回到我们今天演讲的主题,我想给大家分享一下这样的几个重点的方面。第一个就是说我们在数据中心的总体要求和发展的趋势。我主要是从跟光纤,和连接,传输有关的这方面内容跟大家阐述。和其他的讲空调、电源这些话题有一点差别。第二个跟大家讲一下我们在数据中心里面的传输技术最新的动态和接下来的发展情况。第三个跟大家做一个讨论,就是说在数据中心的未来发展里边,光纤,或者是光的传输和电的传输。我们知道光的传输是用光纤来传,电是用铜缆来传,这两种在未来是什么样的发展方向。最后我代表康宁公司来得,给大家分享一下我们公司在数据中心里面最新的数据研发成果和解决方案。大家会听到门外传进来的很优美的小音乐,这是我们公司的很好的视频,大家有兴趣可以去看看。最后给大家介绍一下我们康宁的解决方案。
首先,我们整个社会已经越来越走向互联的社会,通信发展日新月异,这张PPT不是今年,是去年的胶片,也就是说在去年大概有这种行业的组织做出来的统计,我们每个月在因特网里面进行传输的字节数量。前两天我自己没事算了一下,这个是280亿亿个字节,这是每个月在网上传输的字节数,这是去年的数据,今年的数据估计要乘二或者是更多。相当于整个全世界范围内有一千多万人,在不停的观看著名的3D电影在线《阿凡达》。这么多信息怎么来的呢?我们上微博还是说微信,我们数据哪里来的,实际上整个社会里边,整个世界范围内这么多的信息传输,都离不开我们背后的强大的众多的数据中的支持。我们说大概有750万个这样的大大小小的数据中心,小的叫做机房,大的就叫做数据中心。
所以数据中心对于我们通信行业或者是信息行业社会的发展是起到了举足轻重的作用。在接下来看一下数据中心这几年技术的发展趋势。第一个是上午讲到的课题,我们在数据中心里面做到绿色,节能减排有两个方向。第一个是上午讲的,我们很多同事主要是讲制冷,空调这个方面的。事实上,首先是应该提高效率。我们原来需要五台服务器的事情,我现在可以通过一台服务器做到,这样的话我们就降低了电力消耗,数据中心就更加绿色了。
最近几年服务器的虚拟化是一个趋势,要不然就是在一个服务器上,尽量把服务器用足开通很多的应用,或者是很多服务器放在一起来解决问题。最后的目的使我们服务器的使用率提高。过去不是虚拟化的情况下,一个文件服务器,里面就放一些文件,不停的提取。但是这个对于服务器的能力来说是一种很大的浪费。可能用到5%或者是10%,或者是20%的能力就结束了。剩下的服务器的资源就在那里浪费了。虚拟化使得我们服务器的使用效率大大提高,甚至是可以达到90%以上。
为了使服务器能够做到虚拟化,服务器的配制也越来越高,可能会有多核的服务器,还有吞吐量也越来越大,内存也越来越大,这些都把服务器的性能提到越来越高,又把他的能力充分的挖掘出来。那么,这些都有一个要求,说明这个服务器虚拟化里面处理很多的应用,和外界的传输,不像过去非虚拟化那样只解决一个应用的传输就可以了,他有很多的数据需要进出服务器。所以说服务器的网口,他的速度也随之提高。这是一个咨询机构提供一个全世界范围内出货的服务器,它的网口速度的趋势。
大家可以看到最近几年的服务器主要是以千兆的网口为主。但是从前两天开始,已经有万兆接口的服务器出现。我们预测在未来几年的话,万兆的接口会成为我们服务器主流的接口。这样要求我们在数据中心里面的网络,要提供一个非常高的带宽来支持我们这么大一个服务器的吞吐量。这刚刚说是一个虚拟化,另外一个因为服务器的虚拟化要和很多其他的服务器进行一个互相的数据连接。这样使得网络,服务器之间的数据量也变得更大。这样的话导致数据中心里面另外一个趋势,就是网络从纵向的一个结构,朝向扁平方向发展,使中间的传输越来越少,使我们网络传输中间没有太多的瓶颈,因为我们服务器对外的网络连接速度越来越高了,所以朝着一个扁平化方向的发展。
扁平化的发展方向也带来了一些问题,比如说这是刀片服务器,这是一个介入的交换机,然后到直接交换机,中间还有一层,这样的话使得我们这里数据的连接量会变得更大,因为服务器的吞吐量也变得更大。所以我们骨干连接,这里的网络速度也新颖的大幅度的提高。所以说这样的话就带来了我们数据中心的传输趋势,总体的趋势是网络速度的提高会越来越快。
比如说这里蓝颜色是一个服务器的吞吐量的趋势。橙色是我们上一层的骨干的连接要求更高,服务器是万兆,骨干连接是四万兆或者是十万兆,四十或者是一百个G的水平。所以说这个趋势是非常明显。
我们说服务器性能提高了,还有没有别的方法,使得我们朝着数据中心更绿色的方向发展呢?另外一个方法是什么?是把我们的设备,拼命的压在更小的空间里边,把我们的密度提高,密度提高以后再利用很小的空间,就可以来假设很多设备,那么这样的话节省了空间以后,相应来说也是做绿色的工作就是节能减排了,像这是一个服务器的机架,未来的趋势是服务器的机架密度会越来越高,而且高度也会越来越高的方向发展。
这样的话,就相对应刚才说的扁平化的结构,就需要越来越多的TOR,就是架顶交换机的方法来使得这么多的服务器,能够很容易的和外界进行联络。也就是说服务器的接架上面,顶上专门针对这个服务器的机柜来设置一个专门的交换机,所以密度的提高也是另外一个方面。这是从服务器的角度来看的。我们从网络设备的角度来看的话,同样是如此。比如说从左边到右边的话,我们有四个交换机的板卡。大家可以看到,如果第一个板卡是万兆的接口,48个接口的话,每个接口是两芯的光纤。那么它就需要96芯的光纤就可以了,这个密度也是很高的。就是一块板卡有96芯的光纤。如果发展到后面,这里有44个四万兆的连接,或者是40个G的连接的话,大家可以看到我们需要多少芯的光纤呢?528芯的光纤。这个密度提高是几何级的提高。如果是到了100个G的话,仍然是用这个多核光纤,实际上我们今天有限,在数据中心里面即便是发展这么高的密度,仍然是以多模光纤为主,单模光纤,光纤数据很小,8芯的光纤可以传输四个一百个的信号,而这个造价非常昂贵,总体来说,行业的发展还是朝着多模的发展,尤其是在数据中心里面。这样的板卡需要多少个光纤呢?100G的,需要768芯的光纤。如果我有八块板卡,大家有兴趣可以算一下,768乘8,这么多光纤从一个集架式的交换机出来,这样的话我们交换机的密度越来越高,尤其是光纤的芯来考虑的话,密度越来越高,这样的话我们就要从芯上来考虑来为客户解决这个设备。
这个是我们有源设备,在数据中心里面是朝着更高的速度,更高的密度,我们客户肯定希望成本要更低,耗电更低,这样更加绿色,朝着这样的大方向发展。
接下来给大家介绍一下我们在数据中心传输真正使用的两个主要的技术,一个是叫做以太网,还有一个叫做光纤通道。这两个在我们的数据中心主要的两种传输的协议。那么,以太网主要跟服务器相连,把网络连接起来,他们可以进行计算来互联。然后光纤通道,主要是用在存储区域。那么以太网现在的发展,从千兆,万兆,接下来是四万兆和十万兆,他们所需要的光纤,基本上是OM3或者是OM4的多模光纤为主。存储网络这一块的话,是4G,8G,16G现在是主流的几种传输的带宽,也是OM3和OM4的光纤。这是目前的标准情况。
接下来的话在光纤通道里边的话,下一步会朝向32G方向发展,这是今年或者是明年会出来新的标准。在数据中心里面,刚刚我们说OM3和OM4的多模光纤基本上可以满足大多数的应用。大家可以看到从万兆,四万兆,十万兆,OM3和OM4基本上可以传输一百米以上,OM4可以达到150米以上,这对大多数的数据中心可以解决的。接下来对以太网里面正在研究的是NG以太网,下一代的以太网,会使我们的多模传输数据更远一点,或者是单模更远一点,但是使造价降低,可以提供数据中心使用。
单芯通道也是类似的情况,OM3,OM4是一百米的距离,可以满足多数数据中心的需求。这张表给大家,这是我们康宁公司介绍给我们客户的性能传输的表格。如果使用康宁的解决方案,我们就可以针对不同的配制,可以保证我们客户更长的传输距离,这是跟刚才的表格可以做一下对比,这个传输的距离比刚才的表格都长了。
那么,在以太网的话是什么样的情况,刚刚有一张胶片是讲我们交换机的密度越来越高,这是一个发展的趋势,可能有朋友会问了,怎么到一百个G到七百多芯光纤传输几十个通道,一般是两芯光纤就可以了,一般到四万兆和十万兆的传输以后,这个时候的光纤传输就不再拼命的把单跟光纤的传输速度拼命的提高,而是更多的利用几根光纤,比如说这里1234根光纤,每根光纤传十个G或者是万兆,四根光纤叠加在一起就是四万兆,这是一个方向,另外一个方向是四根光纤,这样八根光纤在一起就可以传输四万兆的信号。
这是使用我们叫做MPO的接头,我不知道大家有多少深入到数据中心里面去的,现在的主流的大型数据中心,现在的MPO的接头已经是主流的产品了,非常流行。如果在一百个G或者是十万兆的话也是这个比并行光网的技术,目前的标准推荐的连接方法,每根光纤一万兆,然后十根光纤就是这个十万兆,然后方向传输就需要20根光纤。这样的话就需要一个24芯的一个MPO的接头。这种接头现在市面上也已经有了,现在的标准的发展,很有可能导向什么呢?因为这也有一个问题,十万兆和十万兆的光纤接口已经不一样,这会导致以后的数据中心的配制很复杂。下一代的以太网,在开发的是使用八根光纤来传输十万兆的信号,这是目前标准组正在制定的标准,现在的收发器的厂商已经把这样的产品做出来了。
大家知道数据中心,一个是数据怎么计算,另外一个是怎么样把这些设备联结在一起,联结在一起有两个协议,一个是以太网一个是光纤通道。接下来花一点时间跟大家介绍一下在数据中心里面光和电的发展是什么样的情况。我们以万兆这样的传输作为一个依据。事实上在十万兆和四万兆,目前还没有铜传输的标准,没有这样的可能性。那么,未来几年也有可能会出来这样的技术。但是目前四万兆和十万兆应该说还是没有办法用铜来做的。但是万兆的话现在有所谓的X6类的铜可以支持到万兆,来看一下光和铜在万兆里面的情况。
首先给大家一个结论,光的连接可以降低用户的整体应用成本,尤其是在万兆以上这种传输带宽上。它的原因在于什么呢?整体的应用成本是指我们这样的数据中心能建立起这样的,上午我们讲过,也能用得起,能够降低你的运营成本,他的耗电量比较低,对制冷的要求也比较低,他的密度更高,收发器的尺寸比较小。所以他的密度也更高。这样总体来说的话,光纤相对铜缆在数据中心里面提供了绿得多的解决方案。我们稍微展开一点,比如说万兆的交换机,电的端口,每一个端口的消耗量是五到六瓦,现在的主流的光收发器只有0.5瓦,大家可以想象一下我24口的交换机乘一下,两者的耗电量有一个很大的差别。
服务器方面的话,如果是电的口是16瓦的电能消耗。如果使用光的话是六瓦,也是一个很大的差别。因为收发器事实上对设备的耗电量是起到决定性的作用。这是在耗电方面。
我们反过来看一下性能,使用OM3的多模光纤可以传输三百米的距离,使用X6以上的铜只能传输100米的距离,所以性能很差,电用的很多,这是铜差于光的缺点。
再看密度,密度的差异和电的消耗直接相关的。我们的收发器耗电量很大的时候,玩空调就会想起来,你要耗电就要热出来,热出来就要制冷,所以导致一系列的问题,这样的话使我们交换机电口的密度没有办法做得很高,如果都挤在一起的话,大家可以知道马上有过热的问题,这个冷却会出现问题,当然也有供电的问题。所以光纤交换机他比铜缆的交换机的密度高三倍以上,大概三比一的关系。
到万兆是目前铜做到最高的传输的带宽,但是密度是没有办法相提并论的,三比一的关系。这样的话导致我们在数据中心里面,如果我们所有的设备都尽量使用光纤的接口比使用电的接口少耗很多电,换句话说可以交很多的电费。也就是说我们数据中心真正能够用得起,这里有简单的例子,不同的接口数量,不同的耗电的等级。红颜色是使用电的技术。蓝色的是使用光纤的技术。大家可以看到,我使用光纤的话可以节省百分之六七十的电力消耗,存在很大的差异。
另外,光纤有一个好处,可以做到尺寸非常小,比如说我们在数据中心里面,我需要传输一百零八个通道。我就需要108条X6类的铜缆来进行传输,如果使用光纤的话我们可以使用这样一根光缆,里面可以做到216芯的光纤,也是很细的,大概像我手中激光笔的粗心。这里可以传输108条光纤传输通道。这是一个巨大的差异,这带来了很多其他的问题,比如说它本身的重量,占用先线槽的空间,还有烧起来的防火问题,还有烧后的毒素的释放。这个铜拦会直接把冷气给挡掉,上午也讲过了,这种情况会尽量的避免,否则的话制冷会出现问题。
所以我们来说整体来看的话对数据中心未来的发展来看,光纤是一个前途非常光明的这样一个发展方向。而铜缆现在看起来,不能说是走到了尽头,遇到了一个很大的困难。最后利用几分钟的时间,给大家介绍一下我们最近几年在光纤方面或者是数据中心方面的最新的技术。
第一个给大家介绍一下我们的核心技术,我们叫做抗弯光纤的发展,大家对光纤的原理有一点了解的话,可能会知道,光纤的原理是中国人提出来的,或者是说华人提出来的,是高昆先生,前两年拿诺贝尔奖的,他理论上提出来玻璃丝可以传输光,光可以携带信息。它的原理是在玻璃丝里面把两种不同的材料制成玻璃丝,会有折射率的不同,会导致光在这里产生全反射,当光碰到另外一种材料的时候,那种材料的折射率更高会逼着光纤不是直着发射出去,而是全部折回到光纤芯里面进行传输,这是一个全反射的原理。这是咱们高昆先生提出来的,是1970年康宁把真正能用的光纤发明出来的。
光纤进行全反射的话就有一个条件,第一个是两者之间的折射率的区别,第二个是光的照射角度,大家可以想象一下,如果我们这个光是这样传输的话,肯定是有很大的一部分光会从这里出来,这个全反射的原理基本上不成立的,如果是一个比较小的角度,就可以全反射下去。大家可以回去以后用水或者是空气来做一个实验就证明出来了。
这个如果出现了弯曲的话,全反射可能会失效了。为什么,我这里光传得好好的,每次低于全反射要求的角度,可是碰到了弯曲以后,光纤边缘成为一个更加垂直的角度,会有光逃逸出去,光逃到以后会产生光的衰减。这对以后所有的多模光纤都有这样一个普遍的问题,所以光纤有比较严格的转弯半径的要求。当然,铜缆也一样有,铜缆转弯半径太大了,也会出现问题。
我们公司针对这样的问题,发现这里,在数据中心里面我们需要光纤做的密度越来越高,需要光纤绕的角度越来越小,这就变成了一个挑战。康宁公司以光纤起家的公司,或者是说我们主流的一个业务。所以我们就在这个方面,花了很多的力气研发出来一种新型的光纤(译:非常清楚的曲线)。这种光纤在光纤的外层里面再加一层保护层,这层保护层的折射率更加高,把跑出去的光再折回来,这样的话使得光在芯里面继续传输,这样的话就研发出来了我们多模光纤,有了这种光纤以后,我们可以有很多演示这种光纤在不同的光纤在弯曲情况下的衰减不同。我们看在实际应用里面这种光纤有什么意义呢?我们说都使用的同样的一些配件的产品。比如说某一个折弯的地方,比如说是一个光纤的跳线,一不小心有一个很尖锐的弯角,如果使用标准的光纤的话,很有可能发生传输的错误,这根通道会有可能断掉我们的维护人员会拼命的找原因,哪里出现问题,这里会导致信号传输的误码率会高于百万分之一。我们的误码率高了以后会有重发的问题,某一个字节发出去了,那边没有收到了,或者是收错了,我会重新发,这样的话会导致整个信道断掉。如果使用我们新型的抗弯光纤就不会出现这种问题,他的误码率会十的负十二次方。我们在数据中心里面使用这种抗弯曲的光纤会大大提高我们数据中心的可靠性。
有了这种光纤以后并不是说把所有的光纤一换就可以了,我们给客户提供的是一整套的解决方案。我们起了一个名字(译:边缘、超前)。这个是基于我们过去多少年即插即用的领先优势开发出来的。它的密度更高,然后对于它以后的管理方面也是非常的方便,这和刚才宋主编讲的论坛的主题比较搭,它的管理非常方便有跳线,之间的插拔非常方便,另外也提供了标准化即插即用的产品,我们的竞争对手也是可以提供类似的产品,我们也有即插即用的产品,另外我们也有现场安装的,我们提供了这些主流的产品。这两种解决方案现在已经成为我们很多客户的选择。在数据中心里面大量的使用。
我们以这个来举例,我们有了这个光纤以后,把它做成光缆。这里用这个抗弯曲的光纤,然后就这种光缆的话两边是已经做好MPO的头的,再和后面的硬件设备相连接,这些模块再放到我们配型架里面就构成了一个完整的系统。我们在门口有产品的演示,大家可以过去参观。
我们这套系统比我们标准的即插即用系统安装的速度要快得多。它的密度提高了一倍。那么,它的迁移新增变更就所谓的MEC就非常方便。可靠性也提高了,对耗电或者是冷却这个方面也是一个非常多的优点。
比如说从密度上来讲的话,如果我们需要2880芯的光纤的话,使用标准的即插即用的系统就需要一个机架,使用这个EDGE的话就需要半个集架就可以了,这样的话可以节省300到400美金的成本。如果是一个小型数据中心,可以省到几万美金的级别,我和银行的朋友聊过,他们数据数据每平方米造价是以十万一平米的级别造建出来的,我们数据楼里面每平方米的造价非常高,我们数据提高了一倍,可以节省一倍的造价空间。我们用两个柜的空间可以用一个,可以节省很多钱。这个光纤配线方面密度再高也不是一个问题,这个和耗电和制冷没有关系,我们这里光纤本身是不散发热量的,没有一个制冷的需要。所以说光纤的密度提高是单方面的给我们客户节省成本。
我们还有很多的新型的技术。比如说我们有这种LC的两个接头放再一个上面来进行安装。这使得我们插拔非常方便,还有高芯跳线的产品。总体来说使得我们日常的维护也是非常方便。大家有兴趣可以到我们展台上用手去试一下。我们用了这个抗弯光纤以后我们的可靠性也大大提高了。
最后给大家介绍一下我们刚刚提到的光纤,以太网的传输从万兆到四万兆到十万兆,我们配线这套系统怎么解决的呢?我们这套系统使用这么一个模块,这个是MPO的接头,正面是LC的接头。未来使用四万兆或者是十万兆我们只要把模块更换,里边不是LC的接头,是MPO到MPO的适配器,用12芯的跳线可以接到四万兆的设备上去了,这是一个无缝的升级。这是我们主流的配电站是四个机站空间的配件架有四个不同的路径,一开始是MPO到LC的模块,可以换成MPO的适配器的面板,可以连接四万兆的设备。可以一步一步来升级,这样的话为未来的数据中心的升级做好准备。
我的演讲就是这些,小节一下,现在的数据中心朝着一个虚拟化和扁平化的方向发展,需要高的光的贷款,另外的话是把光和铜,我们为会议打一个小节,光和电比较的话,光和数据中心的优势非常明显,未来应用中心主流的媒介,最后一个我们康宁公司是发明光纤的公司,也是全世界最大的光纤和光缆的供应商,我们掌握光纤的核心技术,给我们客户提供全系列的解决方案。
关于光纤或者是光有什么问题的话,我们可以在会后做进一步的沟通,我的演讲就到这里,谢谢大家。