云技術中的高速連接器電源設計挑戰(zhàn)

已經大規(guī)模普遍使用的互聯網增加云服務（例如：蘋果 iCloud）以后，數據中心的純計算與存儲要求正經歷史無前例的增長。這種增長直接影響到了能耗。隨著它的不斷增長，工程師們也正在尋找控制功耗的解決方案。由于聯網系統(tǒng)所使用的連接器傳輸速度超出了每秒 10Gb (Gbps)，因此，本文中我們將專門研究連接器功率預算，以及降低這些高速通道功耗的解決方案。

引言
今天，毫無疑問互聯網數據傳輸正迅速增長。思科公司的最新（2011年6月）視覺網絡指數 (VNI) 預測報告清楚地顯示了這一趨勢，其預測興趣點為移動空間的增長情況（請參見圖 1）。 “云”計算與存儲引入以后，在這種新穎模式的推動下，帶寬消耗越來越大。移動用戶從簡單的文本數據傳輸轉向高清照片和視頻傳輸，用戶迫切需要將這些內容復制到云存儲，將視頻轉碼發(fā)布，并將多媒體數據復制到各種各樣的設備中（更不必說在社交網絡上發(fā)布）。這種性能壓力最終要求提高處理和通信能力。

圖 1 2010-2015 年互聯網帶寬趨勢

但是，這些增長是有代價的——不僅僅是費用，還包括功耗方面。新一代服務器和網絡的設計人員已經在同功耗做斗爭——在購置成本 (CoO) 和實用熱設計兩方面。怎樣構建系統(tǒng)才能既提高性能又降低功率呢？在信息爆炸式增長的時代，這是一場永無止境的戰(zhàn)斗。

首先研究什么
同所有系統(tǒng)設計一樣，新一代服務器和網絡首先應提高性能。在云計算架構中，服務通常會隨加載變化而變化。已不再是一臺“服務器”，而是一種離散式硬件設備。在大多數情況下，提供服務的實際硬件可以放置在服務提供商基礎設施內部的任何地方，其位置具有“不確定性”，隨時變化。這種性能提升被稱為軟件框架內的服務“虛擬化”或者封裝，其允許服務在硬件主機之間自由移動。這樣便讓服務提供商可以根據需求改變資源，從而降低基礎設施的功耗。

由于服務得到控制，就有了大量的“機器到機器”（M2M）活動。在大多數數據中心，大多數數據傳輸都在機器之間進行，而不用連接外部世界。虛擬化的加入，推動了從1 Gbps連接（許多老舊服務器上的標準）轉向 10 Gbps 連接的需求。今天，這種需求正推動轉向使用 25 Gbps 連接。這些連線中的許多長度不到5米，而大多數的長度都在 1 米以內。出現這種情況的原因是服務器集群的構架。單個機架會放置許多刀片式服務器，其連接至機架頂部（或者底部）的開關。機架成行放置，通過集線器整合，然后將信息發(fā)送至其他服務器行或者網絡存儲器。

使用 1Gb 連接時，小型標準線可以在信號完整性丟失相當小的情況下輕松傳輸數據。這很重要，原因是：1）由于線路阻塞氣流外流使服務器以外的氣流減少；2）決定你在機架中能夠布置多少條連線的彎曲半徑（參見圖 2）。

圖 2 機架內部布線