大數(shù)據(jù)環(huán)境下的綜合布線技術探析

杜梓平

摘 要：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，全球數(shù)據(jù)處理量不斷激增，大數(shù)據(jù)是繼云計算、物聯(lián)網(wǎng)之后IT產(chǎn)業(yè)又一次顛覆性的技術變革。本文圍繞數(shù)據(jù)中心的綜合布線，從布線標準化、接口技術、傳輸介質(zhì)、電子配線架等方面進行研究，分析了這些技術如何更好地利用于大數(shù)據(jù)環(huán)境下的綜合布線。

關鍵詞：大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)中心；物理接口；電子配線架

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)用戶發(fā)送和上傳的數(shù)據(jù)量達到1.3exabytes，相當于10的18次方。Big Data“大數(shù)據(jù)”是繼云計算、物聯(lián)網(wǎng)之后IT產(chǎn)業(yè)又一次顛覆性的技術變革。當今信息時代所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量已經(jīng)大到無法用傳統(tǒng)的工具進行采集、存儲、管理與分析。全球產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，僅在2011就達到1.8ZB，且根據(jù)預測，未來十年全球數(shù)據(jù)存儲量將增長50倍。大數(shù)據(jù)不是云計算，是云計算的靈魂和升級方向。

1 大數(shù)據(jù)時代網(wǎng)絡挑戰(zhàn)

全世界聯(lián)網(wǎng)主機數(shù)中軸標是上升趨勢，2007年全世界人均只有0.1個設備是聯(lián)到網(wǎng)上的，到2013年人均7個。到2016年將每3分鐘傳送360萬小時視頻，相當于全球已生產(chǎn)的全部電影。2010年在全球互聯(lián)網(wǎng)流量中，美國是6337PB/月，占全球31%，中國占全球63%。1998年一個網(wǎng)民一個月消耗1兆流量，2003年數(shù)字到100兆，2008年一個月到1G的流量，到2014年一個網(wǎng)民一個月可能要到10G。

另外、物聯(lián)網(wǎng)在越來越多的行業(yè)中得到了應用，“萬物互聯(lián)”是物聯(lián)網(wǎng)的終極目標，這部分是數(shù)據(jù)流量絕對增長量。物聯(lián)網(wǎng)的時代將是傳感器自動不間斷地上傳大量數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡存儲在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，對網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)中心的存儲量起到了推動型作用。

大數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡基礎設施的發(fā)展是相互影響、制約或促進的，所有數(shù)據(jù)量的上升需要更大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心與其相適應，布線系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心內(nèi)部連接與管理的基礎設施是所有數(shù)據(jù)流通的基礎，對于數(shù)據(jù)中心運行對大數(shù)據(jù)流的支持起了關鍵作用。布線系統(tǒng)作為搭建數(shù)據(jù)中心的基礎物理平臺之一。

2 標準化發(fā)展應對大數(shù)據(jù)

根據(jù)2012版本的《數(shù)據(jù)中心電信基礎設施標準》TIA 942A對于虛擬化的網(wǎng)絡架構基本沒有涉及?；诋斍熬W(wǎng)絡技術日新月異的變化狀況，云計算虛擬化的網(wǎng)絡發(fā)展將是大型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)格架構的重要發(fā)展趨勢，采用無阻塞的交換矩陣的網(wǎng)絡結(jié)構是從網(wǎng)絡層面應對大數(shù)據(jù)時代的技術手段之一。為應對大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，云計算虛擬化網(wǎng)絡技術的應用是技術發(fā)展必然的趨勢。

面臨海量的數(shù)據(jù)存儲用于數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)中心為了提高資源利用效率與數(shù)據(jù)分析計算能力，將大量采用虛擬化云計算的技術，包括服務器虛擬化技術等。網(wǎng)絡架構總體的趨勢將采用大二層虛擬化的網(wǎng)絡，核心層采用40G/100G，接入層采用10G的方式基本已經(jīng)成為網(wǎng)絡升級的方向。虛擬矩陣的數(shù)據(jù)中心主干網(wǎng)絡中，更多地將從10G網(wǎng)絡升級到40G/100G。IEEE803.3ba于2010年已經(jīng)正式頒布采用40G/100G的網(wǎng)絡技術標準，數(shù)據(jù)中心主干鏈路88%以上小于100m的距離，多模光纖OM3/OM4采用MTP與QSFP接口多通道并行傳輸?shù)姆绞?，基于其良好的性價比，被業(yè)界認為是數(shù)據(jù)中心主干鏈路應用的首選方案。

3 支持大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡物理層接口技術分析

當網(wǎng)絡主干走向40G/100G的高速網(wǎng)絡時，數(shù)據(jù)中心接入層設備與服務器網(wǎng)絡接口從1000M走向10G是必然趨勢。過去接入層的網(wǎng)絡速率在1000M及以下，采用銅纜RJ45的接口模式在整體市場中處于主導地位。而當網(wǎng)絡上升到10G時，將有多種接口模型可供選擇，當前10G接口類型較多，技術要求的差異較大。從10G接口類型中，基于功耗、端口密度、支持距離等方面思考，筆者認為從長遠來看CX4銅纜方案并不占有太大的優(yōu)勢。而其余四種類型，SFP+DAC的10G無源銅纜、SFP+AOC的10G有源光纜、SFP+10GBaseE-SR的光纜、RJ45 Base-T的銅纜的解決方案，各有優(yōu)缺點，這里不詳細闡述。各種10G接口技術都在進步，不同時期的優(yōu)勢點也有變化，至于何種技術在市場上能得到更多應用，仍需拭目以待。

4 傳輸介質(zhì)的技術應用分析

數(shù)據(jù)中心跟傳統(tǒng)大樓的布線不太一樣，對于光纖來講，其實已不單單滿足于10M、40G、100G，標準IEEE802.3ba已經(jīng)正式頒布，40G用到8芯光纖來傳輸數(shù)據(jù)，而100G則用到20芯的光纖。IEEE工作組的步伐也并沒有就此停住，在完成了802.3ba后，正在做一個向下兼容的、從10G到100G的光纖標準。

數(shù)據(jù)中心的光纖應用，采用集中式和分布式的方法進行配線管理。在未來幾年里，機構的調(diào)整和應用的調(diào)整可能需要將服務器從這個機柜搬到了另外一個機柜，有一種方法，就是集中式管理。在設計水平線路的時候，不再連到列頭柜，而是把所有線路連到一個集中管理配線區(qū)，在這個區(qū)域通過跳線連接完成從MDA到HAD，從HAD到EDA，甚至從MDA直接跳到EDA，或EDA直接到EDA。所有這些工作都在集中地配線去完成，而不需要跑到下面搬服務器或者重新敷設線路，這樣對于一些經(jīng)常變更的應用來講有更大的吸引力。目前對于10G以下的應用，可以采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也很簡單，把這個適配器換成MTP或者MPO面板就可以。

基于當前數(shù)據(jù)中心內(nèi)主干網(wǎng)絡主要由光纖作為傳輸介質(zhì)的背景，TIA標準化組織已經(jīng)在研發(fā)基于電阻100Ω，平衡雙絞線銅纜支持40GBase-T的網(wǎng)絡，草案標準已經(jīng)發(fā)行，預計標準將于2014年正式實施，該標準將銅纜雙絞線帶寬擴展至2000MHz。將繼續(xù)采用RJ45作為接口標準。定義銅纜級別為Cat.8，可以支持40GBase-T網(wǎng)絡傳輸距離達到30m，基本滿足數(shù)據(jù)中心40G鏈路55%的距離。銅纜支持40G的應用是對40G標準的一個重要補充，雖然距離比較短，在規(guī)模較大的數(shù)據(jù)中心主干內(nèi)無法成為主流。但預期銅纜方案的成本優(yōu)勢將對大量規(guī)模較小的數(shù)據(jù)中心建設來說，是一種較顯優(yōu)勢的方案，有助于促使數(shù)據(jù)中更快及更大范圍推進40G網(wǎng)絡的應用。

5 電子配線架的比較分析

目前，智能配線系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的國際標準，所以各公司產(chǎn)品的設計理念也不盡相同，從硬件角度來說大致可分為端口檢測技術和鏈路檢測技術兩種，我們從性能上來做一個簡單的分析。

端口檢測技術是在端口內(nèi)置了微型感應器，采用標準8芯跳線插入任一端端口即有感應，連接跳線需要按順序建立連接關系。端口技術的特點是采用普通跳線，易于部署和維護，能夠自動發(fā)現(xiàn)使用端口，因為使用標準跳線大大節(jié)省了維護成本。端口技術可以很方便地將普通非智能的配線架升級為智能的配線架，如果已經(jīng)部署了普通配線架并已經(jīng)在使用中，跳線已經(jīng)插滿，業(yè)務正在運行，即使如此也可以在線升級布線系統(tǒng)。

鏈路技術的特點是使用特殊跳線，可自動發(fā)現(xiàn)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(wǎng)絡組，形成管理網(wǎng)絡，來掃描電子配線架，從而建立數(shù)據(jù)庫。如果要擴展，只增加電子配線架是不夠的，必須增加多個層管理和掃描設備，用戶必須對自己的網(wǎng)絡和管理點數(shù)有效準確的評估，以配備足夠多的設備。如果采用特殊跳線的鏈路方式，盡管可以實現(xiàn)一些功能，但需要許多復雜的上層設備擴展和掃描，不利于擴展和部署。

總體來說，兩種技術都各有優(yōu)缺點，這兩種技術的共同點是采用帶外的管理模式，不采用雙絞線中1到8針對的傳輸介質(zhì)，而是在端口或旁側(cè)增加感應能力來判斷跳線的位置。當然，智能布線也有其他技術，比如傳輸線路載波技術，還比如將鏈路技術改良融入一些端口技術的有點，相信智能布線技術在硬件上還會進一步發(fā)展。

[參考文獻]

[1]陳宇通.數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃和設計準則.智能建筑與城市信息，2008.6.

[2]數(shù)據(jù)中心布線工作組.數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡技術白皮書，2012.12.