數(shù)據(jù)中心再論：成本、技術(shù)、簡潔和可重構(gòu)
100G數(shù)據(jù)中心正在趨向成熟，不管是從哪個角度，其中的技術(shù)都在趨于完美。100G數(shù)據(jù)中心已經(jīng)可以承載大多數(shù)我們想要的事物，但是它最多是裝載人類生活的記憶和精神糧食，我們確實看到了一些計算的存在，但類如這樣的計算和上個時代的超算并無二異。如果我們不搞清楚數(shù)據(jù)中心應用的目標，我們就不可能設(shè)計一個技術(shù)和應用相互匹配的數(shù)據(jù)中心光互連技術(shù)從100G正在走向200G和400G，也許我們可以說，100G光互連也只是到2018年才達到穩(wěn)健的性能。所以我們基本可以斷言，在此之前建設(shè)的100G數(shù)據(jù)中心都是危樓或建立在沙地上的房子。我們必須意識到這個存在的風險。
當前數(shù)據(jù)中心架構(gòu)存在成本問題
當下的大型數(shù)據(jù)中心基本沿襲了上個時代的100G CWDM4結(jié)構(gòu)，并伴隨AOC和DAC。我們今天有必要重新復述一個話題：建議是把數(shù)據(jù)中心切分為傳輸結(jié)構(gòu)和互連結(jié)構(gòu)兩個部分，在傳輸層采用WDM有源架構(gòu)，而在互連層堅定地采用平行的PSM結(jié)構(gòu)（包括平行光和平行電）。我們確實看到類似FB的架構(gòu)是十分簡潔，但是高成本的。所以我們也有必要論證成本經(jīng)濟性和架構(gòu)經(jīng)濟性之間的關(guān)系。我們所要做的必須找到一種原則的排序關(guān)系，從而指引我們在困難取舍中做出最佳抉擇。
100G CWDM4成為爆品是付出高昂代價的。主要的原因是上個時代光芯片的穩(wěn)定性和一致性欠佳。在上個時代，數(shù)據(jù)中心光互連處于毫無標準時期（好在，至少我認為，易飛揚在2018年8月份為該款產(chǎn)品設(shè)計的標準是符合預期和應用的）?，F(xiàn)在業(yè)界都明白：可靠性、產(chǎn)品壽命和維護成本這些是彼此關(guān)聯(lián)的。目前的結(jié)論基本支持CWDM4從技術(shù)實現(xiàn)上符合100G 數(shù)據(jù)中心主流的特征，比較節(jié)約光纖，從維護多個不同款式產(chǎn)品到維護一個等等。但是 從不同角度，這酷似簡潔架構(gòu)的結(jié)論也有問題：
光模塊成本昂貴
在計算互連架構(gòu)的時候我們傾向于不計算光纖的成本，因為計算這個成本處于本末倒置，引導我們的思維朝不能再土的方向。正如我們在構(gòu)造大廈的時候，不會考慮要用多少涂料一樣。光纖是為系統(tǒng)服務的，正如涂料是為大廈服務的，或者糧食是為人類三餐服務的一樣。在互連的所有架構(gòu)中引入WDM技術(shù)，需要支付至少2-3倍光模塊的成本。
總成本不經(jīng)濟
我們之所以不傾向在互連架購中采用更多波分復用技術(shù)，是因為密集網(wǎng)絡(luò)的信號分層最好是清晰的、可調(diào)度的。波分復用模塊主要是通過AWG或者自由空間光學技術(shù)把光纖成本砍掉3/4，但是它帶來高度的生產(chǎn)投入和工業(yè)界良品率問題。生產(chǎn)成本投入和良品篩選率犧牲了業(yè)界利潤率。事實上我們了解到絕大多數(shù)互連的距離還是500米之內(nèi)，所以節(jié)省的光纖成本也是有限的。
維護成本不經(jīng)濟
爭議在于維護的經(jīng)濟性。維護的經(jīng)濟性在于產(chǎn)品的穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性。從產(chǎn)品穩(wěn)定性角度，目前CWDM4的產(chǎn)品都在趨于成熟和可靠，但是和PSM類模塊還是差別一個數(shù)量級。當然這個數(shù)量級數(shù)據(jù)中心可以不考慮。那接下來就是網(wǎng)絡(luò)的可重構(gòu)性。所謂重構(gòu)就是在原來的地方推倒重來，是否還有剩下的東西。從人類綠色經(jīng)濟性的角度，如果要在本來的地方升級現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，則我們有必要接下去論證未來的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)到底應該是什么模樣？然后我們回來檢驗這里的結(jié)論。
數(shù)據(jù)中心技術(shù)和架構(gòu)的幾種選擇
二年前我寫過《數(shù)據(jù)中心：平行還是波分復用》招致了一些批評。實踐中數(shù)據(jù)中心也正在走向CWDM4覆蓋PSM4的結(jié)構(gòu)。正如人類走過的道路一樣，正確的視野被錯誤的路線取代非常常見。一個從貧窮中長大的孩子肯定和出身富貴的孩子在世界觀和金錢觀上完全不同。2018年的OFC人們確實熱炒了一把400G，但是它的確是不成熟的。按照2018年初對400G的理解，基本是跳過PAM4技術(shù)直接采用100G 單波DSP技術(shù)植入400G模塊。也就是跳過200G直達一種超乎想象的400G，這個跳躍不是一代，而是兩代?，F(xiàn)在我們知道這種愿望顯然是太過于樂觀了。
從NRZ到PAM4再到DSP是一個漸進型跨越，還是一步可以到達終極目標的跨越？我們還是要回到是傳輸還是互連本身去討論。我認為前兩者是互連架構(gòu)，而到DSP基本就是傳輸領(lǐng)域的事情。
DSP要處理的工作和PAM4調(diào)制有根本的區(qū)別。DSP是否能在客戶側(cè)模塊走向成功仍舊是未知數(shù)，我基本難以理解如果不對鏈路光層做任何處理，如何能采用DSP去處理收回的信號畸變。當然正如我很多看法被時代的進步逐步校正一樣，嘗試爭論、探索和試錯正是人類技術(shù)和市場進步必經(jīng)的領(lǐng)地。拋開對技術(shù)實現(xiàn)的不可預知，我們有4個分析架構(gòu)，覆蓋了200G和400G網(wǎng)絡(luò)：
200G NRZ
采用8路平行信號。優(yōu)點是成本很低，密度很高，缺點是：光纖數(shù)量帶來的物理布線復雜性和一次性成本投入較高。
200G PAM4
在電域做調(diào)制技術(shù)革新的FR4技術(shù) 。優(yōu)點是成本適中，密度很高，相對于NRZ架構(gòu)去掉了大量光纖。缺點：如果有的話，和100G CWDM4雷同。
200G/400G混合
采用PAM4技術(shù)和8路NRZ復用的FR8技術(shù)。優(yōu)點是成本均衡，密度極高，光纖數(shù)量極少。缺點：光學結(jié)構(gòu)和模塊性能的穩(wěn)定性待察。
400G Silicon
借助Silicon技術(shù)平臺可以實現(xiàn)理想的100G單波傳輸，且不需要采用DSP。優(yōu)點顯然是成本經(jīng)濟、密度適中、網(wǎng)絡(luò)高速而簡潔。缺點是Silicon光模塊屬于替代性技術(shù)，尚需要時間孕育。
小結(jié)
純粹100G CWDM4架構(gòu)的演進是200G FR4，再往下是無法演進的，必須重新布線或增加光纖資源。
100G PSM4網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進是200G DR4或者200G Silicon DR4，也可以持續(xù)演進為400G DR4。
8通道NRZ的200G網(wǎng)絡(luò)提供了富裕的光纖資源，未來演進不是問題，將很可能浪費掉一半光纖資源。
我們目前沒有關(guān)注一個流行的400G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：400G DR4和400G FR4。基本上我們認定這個架構(gòu)極其難以實現(xiàn)。這個架構(gòu)是人們超越技術(shù)難度的美麗幻象。從實用角度也不一定是經(jīng)濟的。
我們理解人們（也包括我們自己）一直在找尋一種簡潔，可重構(gòu)以及成本經(jīng)濟的數(shù)據(jù)中心，但是人們的排序通常是：簡潔、可重構(gòu)、成本、技術(shù)可實現(xiàn)。這違背了事物規(guī)律。實現(xiàn)違背事物規(guī)律的結(jié)果就是額外的開支。人類的確沒有什么做不到的，很多時候是不惜成本的任性。從專業(yè)的角度我們最好是：成本、技術(shù)、簡潔和可重構(gòu)。
成本
數(shù)據(jù)中心必定必須成本導向。人類只有圍繞成本導向的經(jīng)濟是最合理且符合整體收益的。由于經(jīng)濟的出發(fā)點是成本和收益的關(guān)系。不計成本的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)扭曲了技術(shù)和簡潔性以及世界秩序。
技術(shù)
技術(shù)是有其實現(xiàn)的時間進程的，不同期技術(shù)的使用和成本呈現(xiàn)對應的關(guān)系。成本決定了技術(shù)規(guī)模。而不是強行為一種技術(shù)去刻意降低成本。比如我們?yōu)樘柲芎碗妱榆噺娦型七M技術(shù)規(guī)模，從而降低成本，讓人類付出了極其高昂的代價。
成本
簡潔性不能泛泛去看，或從表面去看那一種幼稚的簡潔。簡潔性是一種過程設(shè)計的結(jié)果，它不能成為一種初衷。我們說設(shè)計必須簡潔是指：蘊藏所有能力和技術(shù)之后，找到一種簡潔的表達。簡潔是一種把復雜抽象后的藝術(shù)。表面的簡潔可以理解為涂鴉或懶惰。
可重構(gòu)
可重構(gòu)是非常困難的。人類走過的技術(shù)路線表現(xiàn)，技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)都是不可重構(gòu)的，這的確造成了大量浪費。可重構(gòu)使命要求人類必須按照計劃去做生產(chǎn)和投入。無節(jié)制浪費為本的市場經(jīng)濟本質(zhì)是不可重構(gòu)的。目前人類還無法做到技術(shù)的可重構(gòu)，所以我們與其把計劃做好，也不要去想如何重構(gòu)！
