ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΔΙΚΤΥΑΤΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ: Ένα τέλος - σε - end perspective

Το σύγχρονο ψηφιακό τοπίο έχει παρακολουθήσει έναν πρωτοφανή μετασχηματισμό στον τρόπο με τον οποίο οργανώνονται, διαχειρίζονται και χρησιμοποιούνται οι υπολογιστικοί πόροι. Στο επίκεντρο αυτής της επανάστασης βρίσκεται το κέντρο δεδομένων - ένα εξελιγμένο οικοσύστημα που χρησιμεύει ως σπονδυλική στήλη του διασυνδεδεμένου κόσμου μας. Καθώς προχωρούμε σε μια εποχή εκθετικής ανάπτυξης δεδομένων και ολοένα και πιο σύνθετων εφαρμογών, τα παραδοσιακά παραδείγματα του σχεδιασμού του κέντρου δεδομένων και της αρχιτεκτονικής δικτύου αντιμετωπίζουν σημαντικές προκλήσεις που απαιτούν καινοτόμες λύσεις.

Τα κέντρα δεδομένων έχουν εξελιχθεί από απλές εκμεταλλεύσεις διακομιστών σε πολύπλοκα, εξαιρετικά ενορχηστρωμένα περιβάλλοντα που υποστηρίζουν τα πάντα από τις βασικές υπηρεσίες ιστού έως τις προηγμένες εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης. Η εμφάνιση του cloud computing, των μεγάλων αναλύσεων δεδομένων και των πραγματικών απαιτήσεων επεξεργασίας χρόνου - έχει αλλάξει θεμελιωδώς τα πρότυπα κυκλοφορίας και τις προσδοκίες απόδοσης μέσα σε αυτές τις εγκαταστάσεις. Αυτή η εξέλιξη δημιούργησε μια επείγουσα ανάγκη για πιο εξελιγμένες τεχνολογίες διασύνδεσης, με την οπτική δικτύωση να αναδύεται ως κρίσιμος παράγοντας για το επόμενο - αρχιτεκτονικές κέντρων δεδομένων γενιάς.

Η ευρέως διαδεδομένη υιοθέτηση και ταχεία ενίσχυση της ροής βίντεο, των δορυφορικών εικόνων, της ομότιμης - σε - μετάδοσης δεδομένων από ομοτίμους και συστήματα αποθήκευσης έχουν οδηγήσει σε σημαντική ανάπτυξη στην κυκλοφορία στο διαδίκτυο. Για να κατανοήσουμε πλήρως την πρόταση αξίας των λύσεων οπτικών τομέων σε περιβάλλοντα κέντρου δεδομένων, πρέπει να αναλύσουμε διεξοδικά τον τρόπο με τον οποίο αυτές οι αναδυόμενες εφαρμογές επηρεάζουν τόσο το intra - κέντρο δεδομένων όσο και το inter - κεντρικά πρότυπα κυκλοφορίας δεδομένων.

Πέρα από τις εφαρμογές που δημιουργούν απόλυτη αύξηση της κυκλοφορίας, όπως η ροή βίντεο, πολλές άλλες εφαρμογές, όπως η ιατρική σάρωση, η εικονική πραγματικότητα και η φυσική προσομοίωση, αποκτώνται, αποθηκεύουν και επεξεργάζονται όλο και μεγαλύτερους όγκους δεδομένων. Ο πολλαπλασιασμός των αισθητήρων στο περιβάλλον μας συνεχίζει να συλλέγει και να αναλύει τα αναπτυσσόμενα σύνολα δεδομένων, με τη συνεχή βελτίωση των υπολογιστικών δυνατοτήτων του επεξεργαστή να επιταχύνει περαιτέρω αυτή την τάση.

Αυτές οι εφαρμογές δημιουργούν μαζικά σύνολα δεδομένων που είτε υποβάλλονται σε επεξεργασία online κατά τη διάρκεια της μετάδοσης είτε αποθηκεύονται για επακόλουθη επεξεργασία εκτός σύνδεσης. Ο κόσμος μας δημιουργεί εκθετικά αυξανόμενα ποσά δεδομένων και οι ερευνητές αναζητούν ενεργά τις βέλτιστες μεθόδους για το χειρισμό αυτών των τεράστιων συνόλων δεδομένων για περαιτέρω περαιτέρω πεδία, όπως κινητά υπολογιστικά, προσωπικά μέσα, μηχανική μάθηση και ρομποτική.

Οι εφαρμογές οράματος υπολογιστών αντιπροσωπεύουν τον υπολογισμό - εντατικό φόρτο εργασίας με συγκεκριμένες απαιτήσεις λανθάνουσας κατάστασης σε διαδραστικές λειτουργίες και παρουσιάζουν μεταβλητά, δεδομένα - εξαρτώμενα χαρακτηριστικά εκτέλεσης. Γενικά, αυτές οι εφαρμογές διαθέτουν χαρακτηριστικά που ευνοούν τις αρχιτεκτονικές παράλληλης επεξεργασίας. Η αποσύνθεση υπολογιστικών εργασιών για εφαρμογές ανίχνευσης βίντεο καταδεικνύει τον τρόπο με τον οποίο οι ροές βίντεο εισόδου αναπαράγονται σε διαφορετικές μονάδες ανάλυσης, με αποτελέσματα που μεταδίδονται σε μονάδες συσσωμάτωσης για αποφάσεις ανίχνευσης τελικών συμβάντων.

Οι απαιτήσεις εύρους ζώνης μεταξύ των διαφορετικών υπο -υποθέσεων ποικίλλουν σημαντικά, με αγωγούς μετάδοσης δεδομένων βίντεο που απαιτούν σημαντικά υψηλότερο εύρος ζώνης από αυτά που μεταδίδουν τα αποτελέσματα ανάλυσης. Ταυτόχρονα, ο όγκος των δεδομένων που απαιτεί ταχεία ανάλυση έχει γίνει τεράστιος.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, οι αναδυόμενες εφαρμογές οδηγούν σε όλο και πιο υψηλές απαιτήσεις εύρους ζώνης. Από τις εφαρμογές επιστημονικής πληροφορικής στις μηχανές αναζήτησης και στις εφαρμογές MapReduce, όλες απαιτούν μαζική intra - cluster επικοινωνία εύρος ζώνης. Έτσι - που ονομάζεται intra - cluster data center κυκλοφορία, επίσης γνωστή ως East - West Traffic, αναπτύσσεται σε ποσοστά που υπερβαίνουν ακόμη και βόρεια - νότια κυκλοφορία (κυκλοφορία που εισέρχεται και εξέρχεται από τα κέντρα δεδομένων).

Το 2011, ο λόγος της Ανατολής - δυτικά προς βορρά - νότια κυκλοφορία σε κέντρα δεδομένων της Microsoft πλησίασε 4: 1. Με συνεχώς αναπτυσσόμενες κλίμακες κέντρων δεδομένων και απαιτήσεις εύρους ζώνης εφαρμογής, η επίτευξη δικτύων που εκτελούν κοντά στο Ideal all - έως - Όλη η συνδεσιμότητα έχει γίνει μια τεράστια πρόκληση. Τα παραδοσιακά κέντρα δεδομένων χρησιμοποιούν συνήθως το δέντρο - αρχιτεκτονικές δικτύου, όπου intra - rack rack interconnection εύρος ζώνης υπερβαίνει το inter - rack bandwidth, δημιουργώντας δικτύους πάνω από -} συνδρομές.

Παρόλο που τα κέντρα δεδομένων επιτρέπουν θεωρητικά ότι η αρχιτεκτονική αυτή ευνοεί την υψηλή τοπική επικοινωνία του εύρους ζώνης (δίπλα στην επικοινωνία κόμβων) και όχι το μεγάλο -. Κατά συνέπεια, για να επιτευχθεί υψηλότερη αποτελεσματικότητα επικοινωνίας, η παράλληλη ανάπτυξη του προγράμματος καθίσταται όλο και πιο δύσκολη, απαιτώντας την προσαρμογή σε κατάλληλους υπολογιστικούς κόμβους για να φιλοξενήσει πάνω από - εγγραφές αρχιτεκτονικών δικτύου.

Παραδοσιακές ιεραρχικές τοπολογίες δέντρων, ενώ είναι απλές στην κατανόηση και την εφαρμογή, δημιουργούν έμφυτες συμφόρηση που περιορίζουν την επεκτασιμότητα και την απόδοση. Οι αναλογίες συνδρομής πάνω από - που είναι εγγενείς σε αυτά τα σχέδια καθίστανται όλο και πιο προβληματικές καθώς οι εφαρμογές απαιτούν πιο ομοιόμορφη, υψηλή - συνδεσιμότητα εύρους ζώνης μεταξύ των αυθαίρετων ζευγών κόμβων.

Οι προηγμένες τοπολογίες δικτύου, όπως τα δέντρα κλεισίματος, τα δέντρα Fat - και οι διαμορφώσεις Mesh προσφέρουν βελτιωμένο εύρος ζώνης διχοτόμησης και μειώνονται πάνω από - αναλογίες συνδρομής. Αυτές οι τοπολογίες, όταν εφαρμόζονται με τεχνολογίες οπτικής διασύνδεσης, μπορούν να παρέχουν σχεδόν - ιδανικά όλα - έως - όλα τα σχέδια συνδεσιμότητας που ταιριάζουν καλύτερα στις απαιτήσεις επικοινωνίας των σύγχρονων παράλληλων εφαρμογών.

Η εφαρμογή αυτών των προηγμένων τοπολογιών απαιτεί εξελιγμένες δυνατότητες οπτικής μεταγωγής και δρομολόγησης. Ο οπτικός διακόπτης κυκλώματος, ο οπτικός εναλλαγή πακέτων και το υβριδικό ηλεκτροηλεκτρικό - οπτικές προσεγγίσεις προσφέρουν διαφορετικές συναλλαγές - offs όσον αφορά την απόδοση, την πολυπλοκότητα και το κόστος. Η επιλογή των κατάλληλων τεχνολογιών οπτικής δικτύωσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής και τους στόχους απόδοσης.