俗話說“要想富,先修路”,數據中心要想搭上云計算等新技術的發展快車,就要建設一張高速流量轉發的網絡。近幾年,數據中心早已不滿足于10G的網絡互連,用40G連接數據中心內網,數據中心外部通過100G連接是普遍的發展趨勢。數據中心對40G/100G的高速光模塊需求旺盛,但是在實際應用中遇到的阻力卻不少,這使得數據中心擴容的腳步被迫慢了下來。當然,這其中有多方面的綜合因素:技術成熟度、成本、維護難度等等都影響了高速光模塊在數據中心里的普及度。本文接下來就說一說高速光模塊在數據中心里應用時,時常遇到的一些現實問題,存在哪些困境。
首先,40G/100G高速光模塊并沒有開天辟地地開發出一種新的光電轉換技術,而是通過提升制造工藝,將原有10G的光模塊技術進行擴展而得來的,本質上就是將10G的兩根收發光纖,通過增加收發光纖數目的方式來提升帶寬。以40G MPO口的光模塊為例,其內部有12根光纖,4收4發,還有4根保留未使用,實際上這類光模塊有提升到60G的潛力,現有的制造工藝可以將這樣的12根光纖集成到一個光模塊上,而這個40G的光模塊大小還和10G的光模塊差不多,所以高速光模塊的技術難度主要在制造工藝上。目前這部分的技術仍然以美國的高科技企業見長,采購它們的光模塊價格非常昂貴。國內的光模塊企業做高速光模塊起步要晚一些,畢竟國內的制造工藝還是和國外存在一定差距的,不過也有一些成熟產品,在國內的不少數據中心也得到應用,這些國產的光模塊價格上極具優勢,服務支持也要好些。既然高速光模塊是將更多的收發光纖集成到一起,帶來了幾個問題:干擾問題,原來一收一發,現在多收多發,技術上再怎么隔離多少還是有干擾的,這樣就容易產生錯包,當錯包多了,就可能影響到互連接口Up/Down,導致鏈路運行不穩定。功耗問題,40G/100G要處于高速轉發狀態,光模塊功率高,發熱量大,這就需要網絡設備提供更多的電。同時網絡設備還要考慮端口發熱的問題,端口之間的距離不能過密,影響散熱,支持40G/100G的網絡設備散熱性能要好才行。傳輸距離問題,原來10G速率傳輸距離可以達到40公里,當速度提升了10倍,達到100G時,傳輸距離相應也要大幅縮短,多模的100G光模塊傳輸距離只能小于100米,就算是單模也就在2公里左右,顯然這樣的傳輸距離用于數據中心內部互連還行,和外部互連就不夠用了,傳輸距離也限制了高速光模塊的普及應用。
第二,40G/100G高速光模塊的采購成本過高,數據中心購買一塊高端網絡設備48口的40G板卡也沒有48個40G光模塊貴,光模塊的價格大大超出了數據中心預算,成為數據中心擴容需要投入的重要部分,本來數據中心里到處都需要光模塊就用掉不少資金,再使用高速光模塊一下子將成本大幅拉升。正因為這樣,很多數據中心將擴容計劃一拖再拖,等上一年半載,光模塊的價格就會逐步降低,到不得已時再去擴容,這時光模塊價格更加偏移,同時技術上也更加穩定。比如100G光模塊,剛開始出來的CFP接口,又大又笨重,傳輸距離短,價格奇貴,短短幾年就被淘汰了,如果花大價錢買這個光模塊,就有些不值得了。高速光模塊的稀少性決定了其價格也異常昂貴,不過隨著技術的進一步成熟,相信價格會越來越低,直到像現在的10G一樣普及使用。
最后,維護成本過高。40G/100G高速光模塊的技術原理并不復雜,但運維人員掌握起來還是有些難度。高速光模塊的收發功率查看與10G以及其它速率光模塊查看也不同,要多個通道都要查看,還有高速光模塊容易受到鏈路質量的干擾,這時不僅要看收發光功率,還要看色散、電流、溫度等多種參數,所以對高速光模塊的工作狀態監測,很多運維人員也弄不清楚,出了問題不知道該如何分析定位。40G/100G高速光模塊還支持拆分,將一個40G光模塊拆分成4個10G端口,或者將一個100G光模塊拆分成10個10G端口,這樣互連就需要1分4或者1分10的線纜,這些線纜傳輸距離都比較短:1米、3米、5米,有時連接不注意都超距離了,或者光模塊支持不了那么遠,使用中就會出各種各樣的怪問題。當出現端口無法UP時,原來直接將光模塊的收發對接,排除下是光模塊還是鏈路問題,現在這些高速光模塊,收發功率都很高,能不能這樣環回操作,會不會一下子燒掉,哪個光模塊廠家也沒有給明確答復,所以就不能這樣去排除問題。當使用這些高速光模塊時,若遇到問題增加了維護的難度,運維的人員遇到這類問題時不知所措。數據中心若引入這些高速光模塊進行互聯互通,就需要增加運維的人員技能水平,或者招入一些對高速互連技術了解的工程師,提升數據中心在高速互連網絡環境中的運維水平,這些無疑都會增加數據中心的運維成本,需要數據中心在人力方面也要加大投入。
不管怎樣,高速光模塊在數據中心里的發展已不可逆轉。可以預見,將來數據中心內部互連的帶寬必將越來越高,勢必需要大量的高速光模塊。數據中心網絡從10M、100M、1G、10G,這樣的步伐發展而來,也不過僅僅花費了五十年的時間。數據中心下一步的發展,必然是要跨入更高速互連的進程中。雖然現在應用中,還將面臨著不少的實際問題,但這種發展趨勢已成為必然,高速光模塊技術也會逐漸走向成熟,最終向著更高速的400G,甚至1000G進發。