Модернизация архитектуры центров обработки данных для ИИ стимулирует спрос на трансиверы 800G

Технология искусственного интеллекта (AI) изменила многие отрасли. Рынок оптических трансиверов, являющийся одним из ключевых направлений этой трансформации, испытывает глубокое влияние передовых технологий искусственного интеллекта, таких как ChatGPT. В этой статье мы подробно проанализируем технологии AI и объясним, как они меняют архитектуры сетей центров обработки данных и активно стимулируют стремительный рост рынка высокопроизводительных оптических модулей.

Волна ИИ во главе с ChatGPT Has пришла

В последние годы ИИ изменил технологии и промышленность.  Достижения в области технологий ИИ, особенно новая волна ИИ, возглавляемая ChatGPT компании OpenAI, оказали глубокое влияние на центры обработки данных и высокопроизводительные высокоскоростные оптические модули, такие как Оптические трансиверы 400G и оптические трансиверы 800G. ChatGPT, являясь представителем диалогового режима ИИ и обладая выдающимися возможностями обработки естественного языка, демонстрирует большой потенциал не только в сфере обслуживания клиентов, образования, создания контента и других областях, но и побуждает всё больше предприятий и организаций ускорять внедрение искусственного интеллекта. Волна ИИ повысила значимость центров обработки данных. Они должны обрабатывать большие объёмы данных, поддерживать обработку в реальном времени и приложения с низкой задержкой, а также иметь гибкую архитектуру.  В то же время для удовлетворения требований приложений искусственного интеллекта к высокой пропускной способности и низкой задержке центрам обработки данных необходимо модернизировать сетевые архитектуры, чтобы обеспечить более высокую скорость передачи данных и большую пропускную способность сети. Это также открыло новые возможности на рынке высокоскоростных модулей.

Искусственный интеллект изменит инфраструктуру центра обработки данных

На фоне стремительного развития таких технологий, как AI, большие данные, IoT, облачные вычисления и 5G, центры обработки данных становятся незаменимым ядром новой IT-инфраструктуры, поскольку темпы, с которыми наука и технологии меняют мир, продолжают ускоряться. Можно предположить, что по мере перехода центров обработки данных от облачной эры к эре AI все больше предприятий будут использовать AI для поддержки принятия решений, улучшения клиентского опыта и даже преобразования бизнес-моделей и экосистем. Однако, приветствуя наступление эры AI, центры обработки данных также сталкиваются с беспрецедентными вызовами.

С какими 3 проблемами столкнутся центры обработки данных в эпоху ИИ?

ИИ-вычисления в сетях центров обработки данных

В эпоху традиционного Ethernet допустимой считалась потеря одного пакета из тысячи. Однако с наступлением эры ИИ производительность сети центров обработки данных стала критически важной, а вычислительная мощность ИИ превратилась в ключевое узкое место коммерциализации ИИ. Фактические испытания показали, что потеря одного пакета из 1 000 приводит к использованию лишь 50% вычислительной мощности ИИ в центре обработки данных. Это означает, что для удовлетворения требований эры ИИ сеть будущего должна обеспечить нулевую потерю пакетов, что является обязательным условием.

Пропускная способность сети центра обработки данных для ИИ

В 2018 году глобальный годовой объем добавленных данных составил 10ZB; однако к 2025 году этот показатель стремительно увеличится до 180ZB. Это также означает, что существующая сеть центра обработки данных на базе 100GE уже не может справиться с объемом будущих данных. Чем больше увеличивается трафик в следующие пять лет, тем более концентрированными становятся данные ИИ, тем крупнее центры обработки данных, тем выше требования к пропускной способности и тем чаще происходят взаимные обращения. Это видно по модернизации серверов: от 10G к 25G, а затем к 100G; скорость модернизации превзошла все ожидания, особенно рост с 25G до 100G в Китае, который значительно превышает показатели остального мира.

Эксплуатация и техническое обслуживание ИИ в управлении центром обработки данных

С увеличением масштаба серверов и интеграцией вычислительных, систем хранения и сетей передачи данных специалисты по эксплуатации и обслуживанию центров обработки данных также столкнулись с более серьезными проблемами, из-за чего традиционные методы ручной эксплуатации и обслуживания стало сложно продолжать использовать. Поэтому существует острая необходимость в новых технологиях для устранения сетевых неисправностей.

Изменения в архитектуре сетей современных центров обработки данных в эпоху ИИ

Традиционная трехуровневая архитектура со слоем доступа, агрегации и ядра на протяжении многих лет была стандартом. По мере дальнейшего развития технологий ИИ и увеличения объема трафика восток-запад сетевые архитектуры центров обработки данных также развиваются. В традиционной трехуровневой топологии обмен данными между серверами должен проходить через коммутатор доступа, коммутатор агрегации и коммутатор ядра, что создает большую нагрузку на коммутаторы агрегации и ядра.

Предположим, что масштаб серверного кластера продолжает расширяться в соответствии с традиционной трехуровневой топологией. В таком случае потребуется развертывание высокопроизводительных устройств на уровнях ядра и агрегации, что значительно увеличит стоимость оборудования. Именно здесь на помощь приходит новая топология spine-leaf, преобразующая традиционную трехуровневую топологию в двухуровневую архитектуру. 

В этой архитектуре leaf-коммутаторы выполняют роль коммутаторов доступа в традиционной архитектуре уровня 3 и напрямую подключены к серверам. Spine-коммутаторы выполняют роль коммутаторов ядра, но напрямую подключены к leaf-коммутаторам, причем каждый spine-коммутатор должен быть подключен к каждому leaf-коммутатору.

Количество leaf-коммутаторов определяется количеством портов нисходящей линии связи leaf-коммутаторов, а количество spine-коммутаторов определяется количеством портов восходящей линии связи leaf-коммутаторов, что определяет размер сети spine-leaf.

Архитектура leaf-spine повышает эффективность передачи данных между серверами. Когда требуется увеличить число серверов, простое добавление spine-коммутаторов повышает масштабируемость центра обработки данных. Единственный недостаток заключается в том, что архитектура spine-leaf требует больше портов по сравнению с традиционной трехуровневой топологией. В результате и серверам, и коммутаторам требуется больше оптических модулей для волоконно-оптической связи, что стимулирует спрос на высокоскоростные оптические модули.

Рынок оптических модулей 800G становится победителем

Как упоминалось выше, переход к архитектурам центров обработки данных с искусственным интеллектом приведет к увеличению количества высокоскоростных оптических модулей для волоконно-оптической связи между серверами и коммутаторами, а оптические трансиверы 800G станут ключевым компонентом сетевой инфраструктуры центра обработки данных.

Почему оптические трансиверы для центров обработки данных имеют скорость 800G?

Для начала, Оптические трансиверы 800G удовлетворять высоким требованиям к пропускной способности. При более подробном анализе потребностей центров обработки данных для ИИ в высокой пропускной способности мы обнаружили, что платформы ИИ и машинного обучения создают и обрабатывают беспрецедентные объемы данных. Эти данные включают транзакционные данные из Интернета, социальных сетей, систем видеонаблюдения, устройств IoT и т. д. Модули 800G могут обеспечивать необходимые высокоскоростные каналы передачи данных для этих приложений, гарантируя обработку и анализ данных без задержек.

Оптические модули 800G обеспечивают быструю передачу данных. Обсуждая важность быстрой передачи данных, нельзя игнорировать требования к работе в реальном времени, предъявляемые приложениями ИИ. Например, беспилотным автомобилям или системам выявления онлайн-мошенничества необходима мгновенная обратная связь. Оптические трансиверы 800G поддерживают низколатентную высокоскоростную передачу данных, что критически важно для приложений ИИ, требующих немедленного принятия решений и выполнения действий.

Кроме того, важным фактором является энергоэффективность, которая относится к числу ключевых характеристик оптических модулей в центрах обработки данных для искусственного интеллекта. По мере роста вычислительных потребностей увеличивается энергопотребление центров обработки данных. Трансиверные модули 800G используют передовые оптоэлектронные технологии, позволяющие потреблять меньше энергии на каждый передаваемый бит данных. Это помогает снизить энергопотребление всего центра обработки данных и одновременно уменьшить эксплуатационные расходы.

Кроме того, оптические трансиверы 800G отвечают требованиям технологического развития. В рамках технологической эволюции центров обработки данных трансиверные модули 800G являются естественным продолжением решений 100G и 400G. По мере развития технологий оборудование для обработки растущих требований к передаче данных неизбежно становится потребностью рынка, что стимулирует развитие технологий передачи данных, а появление оптических модулей 800G соответствует этой тенденции.

Последний аспект касается гибкости сети: центрам обработки данных для ИИ необходимы высокая пропускная способность и гибкость сети. Трансиверы 800G поддерживают настраиваемые решения мультиплексирования, обеспечивая центрам обработки данных гибкость для увеличения или уменьшения пропускной способности по мере необходимости с учетом различных приложений без необходимости замены всей сетевой инфраструктуры, что в определенной степени снижает долгосрочные инвестиционные затраты.

Станьте свидетелями роста популярности продуктов 800G в 2024 году

В перспективе 2024 год станет важным поворотным моментом для рынка оптических модулей, поскольку мы наблюдаем рост и распространение решений с трансиверами 800G. В 2019 году, когда отрасль в целом признала переход на оптические модули 100G важным этапом, сформировались два основных направления модернизации: оптические модули 200G и 400G. Однако тенденция развития высокоскоростных технологий оптической связи следующего поколения явно указывает на углублённую разработку и широкое применение трансиверных модулей 800G.

Поскольку технологии искусственного интеллекта (AI) и обобщенные сверточные (GC) сети обеспечивают постоянные прорывы в вычислительной производительности и усиливают конкуренцию на рынке, ожидается, что к 2024 году основные поставщики облачных услуг и технологические гиганты в Северной Америке и по всему миру массово закупят и развернут трансиверы 800G в ответ на растущий спрос на передачу данных и для оптимизации инфраструктуры центров обработки данных.

Заключение

Резкий рост спроса на оптические модули 800G напрямую отражает растущую потребность в приложениях на базе ИИ. По мере дальнейшего развития цифровой среды все более необходимой становится быстрая и эффективная передача данных. Развертывание трансиверов 800G и переход на 2-уровневую архитектуру spine-leaf отражают стратегические инициативы, направленные на удовлетворение современных вычислительных требований.