“光學(xué)與儲(chǔ)存技術(shù)”改革之戰(zhàn)

重量級(jí)網(wǎng)絡(luò)業(yè)者的技術(shù)需求方向并不那么一致，但每家都在努力讓自己不被大數(shù)據(jù)淹沒...

網(wǎng)絡(luò)巨擘們?cè)诮沼诿绹?guó)硅谷舉行的年度開放運(yùn)算高峰會(huì)(Open Compute Summit 2018)上呼吁在連網(wǎng)、儲(chǔ)存與軟件等技術(shù)領(lǐng)域的大幅改革，才能讓他們不被大數(shù)據(jù)潮流所淹沒。

Facebook表示，該公司在三年內(nèi)就需要配備光學(xué)接口的交換器ASIC，以支持下一次網(wǎng)絡(luò)大升級(jí)；微軟(Microsoft)則宣布為NAND閃存硬盤開發(fā)了一種低階接口，以更妥善利用儲(chǔ)存。此外開放運(yùn)算計(jì)劃(Open Compute Project，OCP)與Linux基金會(huì)建立了策略聯(lián)盟，目標(biāo)是解決整合方面的問題，并讓系統(tǒng)與軟件能一起測(cè)試。

有趣的是，很少有人談到關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)的采用，這是讓資料量大爆發(fā)的最新推力；而安全性則是日益受到關(guān)注的話題，去年發(fā)表的信任根(root-of-trust)模塊有越來越多支持者，同時(shí)有更廣泛的安全技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目剛剛起步。

OCP贊助、在2011年由Facebook發(fā)起的Open Compute Summit今年是第九屆，有超過3,000人報(bào)名參加；現(xiàn)在OCP擁有175家廠商會(huì)員，訂定了375項(xiàng)與數(shù)據(jù)中心開放性硬件相關(guān)的規(guī)格。近幾年OCP吸引了Google，還有中國(guó)的阿里巴巴、騰訊，以及電信業(yè)者如AT&T、Verizon加入，但供貨商們卻表示，那些網(wǎng)絡(luò)巨擘對(duì)技術(shù)之需求并不一致。

確實(shí)，就算是OCP最具影響力的成員──如Facebook與微軟──在高峰會(huì)上也表達(dá)了在服務(wù)器與交換器設(shè)計(jì)方面的不同偏好；而全球最大數(shù)據(jù)中心營(yíng)運(yùn)商亞馬遜(Amazon)，則繼續(xù)默默地走自己的路。

Facebook呼吁將光學(xué)接口導(dǎo)入交換器ASIC

有一位Facebook工程師表示，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)流量需求淹沒了來自第三方供貨商的設(shè)備，他們?nèi)ツ瓴坏貌灰岳|線把機(jī)架等級(jí)(rack-scale)交換器綁在一起。

為了跟上流量，F(xiàn)acebook將部份數(shù)據(jù)中心的范圍從一棟或兩棟建筑，擴(kuò)展到六棟建筑物；要把數(shù)據(jù)中心連結(jié)在一起，需要的交換器數(shù)量，會(huì)是高階產(chǎn)品512個(gè)100-Gbit/second端口的三倍。Facebook項(xiàng)目經(jīng)理Sree Sankar表示：“我們已經(jīng)采用市面上最大的交換器，但沒有其他我們可以買得到的方案?！?/p>

Sankar的團(tuán)隊(duì)將幾十臺(tái)Wedge 100交換器堆棧在一個(gè)機(jī)架里，用一個(gè)背板的纜線以及配線板(patch panels)把它們綁在一起；最后成果是名為Fabric Aggregator的100 Tbit/s交換器(參考文章上方大圖)，在5個(gè)月內(nèi)從概念到實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，有四種配置，都執(zhí)行該公司的FBOSS連網(wǎng)軟件。

而為了要在約兩年后邁進(jìn)下一代400G接口，F(xiàn)acebook呼吁直接在商用交換器ASIC上導(dǎo)入光學(xué)接口；這會(huì)是非常大幅度且在技術(shù)上有困難的躍進(jìn)，芯片供貨商認(rèn)為還需要幾年時(shí)間。在最近舉行的年度光纖通訊大會(huì)(OFC 2018)上，由Microsoft數(shù)據(jù)中心專家率領(lǐng)的一個(gè)產(chǎn)業(yè)團(tuán)體COBO發(fā)表了朝該方向跨出半步的第一版規(guī)格，也就是將光學(xué)接口導(dǎo)入主板模塊。

但Sankar表示，上述的COBO提案恐怕不適合Facebook所有機(jī)頂式交換器對(duì)400G連結(jié)的需求；她擔(dān)心采用400G技術(shù)時(shí)，工程師們無法為個(gè)別ASIC與光學(xué)模塊散熱。

在這方面，網(wǎng)通技術(shù)專家Andy Bechtolsheim 也呼應(yīng)了Facebook的看法，認(rèn)為需要為400G網(wǎng)絡(luò)開發(fā)將ASIC與光學(xué)組件以封裝技術(shù)整合在一起的方案；他認(rèn)為這種設(shè)計(jì)能將功耗降低30%。

Bechtolsheim的提案是利用2.5D芯片堆棧，讓交換器ASIC以及光學(xué)模塊在硅中介層上并排；他指出，打造一種接口的技術(shù)與商業(yè)挑戰(zhàn)，就在于低功耗，以及夠可靠、能在繁重的處理任務(wù)中存活。此外這種新設(shè)計(jì)也會(huì)重新定義網(wǎng)通供應(yīng)鏈的各廠商角色。

Bechtolsheim建議以2.5D芯片堆棧結(jié)合交換器ASIC芯片與光學(xué)組件，圖為美國(guó)業(yè)者Luxtera的研發(fā)

“這會(huì)是一個(gè)需要多年時(shí)間的計(jì)劃，別期望很快發(fā)生，但讓我們現(xiàn)在就著手進(jìn)行；”Bechtolsheim也呼吁工程師們?cè)?00G的多來源協(xié)議(multi-source agreements，MSA)上團(tuán)結(jié)一致，以催生新一代的可插拔光學(xué)模塊。

英特爾(Intel)曾表示將于今年稍晚開始提供基于CWDM8 MSA的400G模塊，傳輸距離可達(dá)10公里；有數(shù)家供貨商預(yù)期會(huì)推出400G可插拔模塊，估計(jì)至2019年會(huì)有50萬埠的出貨量。

SSD接口新規(guī)格與硬件信任根

微軟在大會(huì)上宣布Denali項(xiàng)目(Project Denali)，旨在打造一種pBLK接口規(guī)格；這種接口讓網(wǎng)絡(luò)業(yè)者能控制固態(tài)硬盤(SSD)上的CPU、SoC與FPGA功能，包括垃圾收集(garbage collection)、耗損平均(wear leveling)，還有應(yīng)用程序在何處執(zhí)行、如何加速等等。

該項(xiàng)目基本上是一種妥協(xié)，不那么極端要求開發(fā)無韌體SSD；在Denali項(xiàng)目下，SSD供貨商可以使用控制器來驗(yàn)證與管理多媒體及電源故障。包括博通(Broadcom)、英特爾、Marvell、美光(Micron)、三星(Samsung)與海力士(SK Hynix)都對(duì)這種新接口表達(dá)支持，美國(guó)硅谷業(yè)者Cnex Labs開發(fā)的一款TB等級(jí)M.2固態(tài)硬盤就采用了該種接口。

雖然網(wǎng)絡(luò)巨擘們采用的閃存芯片量、僅占整體出貨的六分之一，這些公司仍在SSD的采購(gòu)上花費(fèi)了數(shù)十億美元，所以微軟云端硬件部門總經(jīng)理Kushagra Vaid表示：“我們要推動(dòng)效率，不過我們不會(huì)透露利用閃存可達(dá)到的性能表現(xiàn)；”他指出該接口也可以用于新興的儲(chǔ)存級(jí)內(nèi)存。

Vaid表示，采用新接口的硬盤將會(huì)在今年投入量產(chǎn)，而他也歡迎來自各方對(duì)新規(guī)格的回饋意見；Facebook、Google與東芝(Toshiba)預(yù)期也終會(huì)支持該項(xiàng)目。對(duì)此擔(dān)任OCP董事會(huì)成員的Bechtolsheim表示，傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)組織可能會(huì)需要幾年的時(shí)間才能達(dá)成共識(shí)，但他希望可以在幾個(gè)月內(nèi)讓Denali規(guī)格定案。

Denali項(xiàng)目能讓網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商透過嵌入加速器的方法來加快固態(tài)硬盤的運(yùn)作速度

此外Vaid還提供了Cerberus項(xiàng)目(Project Cerberus)的新進(jìn)展，即一種以MCU為基礎(chǔ)的信任根；該非關(guān)CPU與操作系統(tǒng)的方案，獲得了博通、Cavum、英特爾、恩智浦(NXP)、Mellanox與高通(Qualcomm)的支持。

在大約三個(gè)星期前，OCP展開了一項(xiàng)范圍更廣的安全計(jì)劃，由Google與微軟共同主導(dǎo)，但相關(guān)細(xì)節(jié)公布不多；該計(jì)劃的目標(biāo)是因應(yīng)整個(gè)供應(yīng)鏈以及所有數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品在生命周期中面臨的所有安全威脅。

開放軟件重量級(jí)結(jié)盟

著眼于暴增的開放源碼軟件開發(fā)案，Linux基金會(huì)與OCP建立了伙伴關(guān)系，將在自動(dòng)化與測(cè)試開放性系統(tǒng)加載的軟件，以及探索新項(xiàng)目方面進(jìn)行合作。

Linux基金會(huì)連網(wǎng)部門總經(jīng)理Arpit Joshipura 表示：“我們必須要提供涵蓋硬件與軟件的測(cè)試，像是OPNFV；”該基金會(huì)正在開發(fā)網(wǎng)絡(luò)虛擬化的開放源碼，而因?yàn)樵陂_放性連網(wǎng)軟件領(lǐng)域有越來越多競(jìng)爭(zhēng)項(xiàng)目，使得互操作性議題備受關(guān)注。舉例來說，AT&T提供的dNOS程序代碼、Google為最近宣布的Stratum項(xiàng)目提供的程序代碼，還有Facebook自家的FBOSS等等。

Linux基金會(huì)與OCP將在連網(wǎng)軟件的測(cè)試上進(jìn)行合作（來源：OCP）

在Linux基金會(huì)也有超過20個(gè)與連網(wǎng)相關(guān)的開放源碼開發(fā)案正進(jìn)行中，該基金會(huì)最近將觸角伸向物聯(lián)網(wǎng)裝置、儲(chǔ)存與區(qū)塊鏈(blockchain)應(yīng)用的軟件領(lǐng)域。與OCP的合作是否能透過認(rèn)證程序強(qiáng)化軟件互操作性，還有待觀察；此合作的動(dòng)機(jī)目前看來是基于營(yíng)運(yùn)商在提供服務(wù)之前，對(duì)滿載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之測(cè)試需求。

Open Compute Summit 2018上的其他重要訊息，還包括Facebook展示了采用8顆Nvidia Volta芯片的Big Basin GPU服務(wù)器，耗電量為2.5kW；該公司的一位工程師表示，他們嘗試在系統(tǒng)相對(duì)閑置時(shí)，利用龐大的CPU資源來訓(xùn)練其眾多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。