超高速数据中心的含义及其存在的技术问题概述

　　随着信息技术的普及，全球数据量每年都以超过50%的速度增长。为了应对信息爆炸性增长的挑战，建设超高速数据中心迫在眉睫。超高速数据中心指的是数据中心网络采用40G/100G网络互联技术，向外提供超百G带宽高速访问能力的数据中心。在超高速数据中心中，采用万兆服务器，接入层网络与万兆服务器对接，然后通过40G与核心网络互联，核心网络内部采用100G互联，同时与外部通过多条100G端口互联，这样的超高速数据中心提高超强的业务处理能力，可以满足未来几年业务增长的需求。国内在百度、阿里、中国电信都已经出现了这样的超高速数据中心，并且开始向外提供业务服务。

　　40G/100G的标准几年前就已经发布，直到现在才开始逐步普及，原因是多方面的，一面是业务的需求推动，而另一面则是技术积累的不足。其实，超高速数据中心在实际运营中仍然面临着多个技术难题，这些难题在这两三年内将长期困扰着这些第一批“尝螃蟹的人”。网络互联由10G提升到40G，甚至100G，这需要新的光纤、光模块、光接口、设备内部的高速连接器，所有的通道都必须打通，这里面就存在不少的技术难题，下面将目前超高速数据中心中实际遇到的最棘手问题讲述给大家。

　　1、CRC错包不断

　　传统的10G互联提升到了40G/100G，传输效率提升了10倍，然而稳定性就降低下来了。这就好比开汽车撞到一支小鸟，不至于发生车毁人亡，但如果是飞机撞到了一支小鸟，就很可能机毁人亡，根本原因是撞击的速度不同，破坏力就不同。在一个10G互联的链路上如果光信号不稳或者链路质量不高，偶尔会出几个错包，但是换到40G/100G的高速互联网络，那么相同的链路质量在40G/100G网络中，错包的数量就会放大。不仅错包的数量会呈几何倍数增长，严重的情况甚至会让端口无法正常工作，无法转发正常流量。超高速数据中心对光路质量有着更高的要求，所以数据中心经常会受到链路校验CRC错包的困扰，即使是经过验收合格的布线系统也经常会出现，这些都是由于超高速数据中心对光路更加敏感而造成的。更换布线系统不太可能，只能是换光纤和端口，然后再观察。其实将布线系统放大，每条链路都是会有一些细微差异，而敏感的40G/100G就对布线系统质量要求很高，通过换端口，换光纤都无法缓解的话，有时就只能放任错包的存在了。

　　2、端口UP/DOWN

　　40G/100G端口对收光功率有着更加苛刻的要求，和错包问题一样，端口UP/DOWN情况也会随之出现，由于40G/100G端口商用不久，各厂家的端口实现，光模块技术都有差异，再加上要适配各种类型的PHY器件（通过PHY器件可以将流量的物理光信号转换为数字信号），所以难免会出现这类UP/DOWN问题，严重的情况甚至无法对接UP。有些40G/100G就要求两端要用一个厂家，甚至是一个厂家相同型号的设备，光模块也要用相同型号，才能保证适配UP，这类的问题屡见不鲜，在40G/100G相关器件还没有通用化的情况下，出现这类问题也是必然，这和当初10G逐渐推广与使用时遇到的情况如出一辙。

　　3、功耗大、发热高

　　40G/100G由于要处于高速转发状态，光模块功率较高，发热量大，当将一个运行一段时间的光模块拔下来，会有烫手的感觉。这类高速模块高速运转，自然功率都比较大，这样就需要网络设备提供更多的电。一般拥有40G/100G端口的设备耗电量要比普通设备高得多，给端口供电就要消耗很大一部分。同时网络设备还要考虑端口发热的问题，端口之间的距离不能过密，影响散热。目前网络设备单板卡/单设备最多只能提供24口的40G或者8口的100G，如果端口密度再高，散热就是大问题了。在网络设备内部同样都是40G高速连接，这些地方都是发热点，必须通过有效的通风将热量及时带出去。

　　4、信号干扰

　　当速率从10G提升到40G/100G，光信号的OSNR将会提升6dB，色散容限将降低到前者的1/16，PMD容限将降低到前者的1/4，光纤非线性危害程度也随之增加，这将带来一系列信号干扰问题。当传输速率更高时，其辐射越大，抗干扰能力也就越差。所以40G/100G端口要解决抗信号干扰的问题，这些高速传输的设备不宜放置在辐射过大的物体旁，容易对转发流量造成影响，甚至中断。40G/100G的抗干扰能力有待进一步提升。