数据中心网络

本文主要是介绍数据中心网络，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

我们所有的手机、电脑、超算本质上都在处理三件事：计算、存储和通信。

计算：CPU——GPU——NPU，集中式——分布式

存储：机械硬盘——固态硬盘

通信：网线——光纤，电交换——光交换，TCP/IP——RDMA

网线——光纤

• 速度：光在二氧化硅中的传播速度：2亿米/秒，非直线传输；电在铜线中的传播速度：2.3亿米/秒，直线传输。
• 带宽：光的频率可以很高，复用范围宽，带宽可达10Tbit/s；电的频率较低，复用范围小，带宽可达10Gbit/s。
• 传输距离：光信号衰减小，干扰小，传输距离100km；高频电信号用于长距离传输时信号衰减快、易受干扰，传输距离100m。

目前基本上都实现了光纤入户（FTTH），有些甚至实现了光纤入屋（FTTR）。

电交换——光交换

光交换

目前采用的主要技术是“光电光”，即在传输过程中使用光，而在交换节点上使用电，但是这就需要在交换节点上进行光电和电光转换。

光路交换技术

对应于电路交换（CS域）。

空分、时分、波分、码分

分组交换技术

对应于分组交换（PS域）。

优点

• 光纤中承载的是光信号，通过光交换机时无需进行光电和电光转化。可以减少光电变换的损伤，提高信号质量。
• 运行与信号速率无关。光交换机仅仅是将光信号反射而不考虑速率，设备速率可随传输速率的扩展而扩展。可以不受电交换时电子器件速度的限制，提高信号交换的速度。

缺点

• 光交换机对于数据是透明的，给业务量的管理造成困难。
• 缺乏深度和快速光记忆器件，且光器件的集成度较低。

TCP/IP——RDMA

TCP/IP

缺点：

• 高时延。TCP/IP协议栈在接收/发送报文时，内核需要做多次上下文切换，每次切换需要耗费5us~10us左右的时延。
• CPU高负载。TCP/IP网络需要主机CPU多次参与协议栈内存拷贝，网络规模越大，带宽越高，CPU在收发数据时的调度负担就越大，导致CPU持续高负载。

RDMA

优点：

• 低时延。RDMA的内核旁路机制，允许应用与网卡之间的直接数据读写，将服务器内的数据传输时延降低到接近1us。
• CPU低负载。RDMA的内存零拷贝机制，允许接收端直接从发送端的内存读取数据，极大的减少了CPU的负担，提升CPU的效率。

承载方式

Infiniband

• 封闭架构，私有协议
• 无法兼容现网，运维复杂
• 不需要设计完善的丢包保护机制，InfiniBand可以实现无损无丢包。

Ethernet

• 标准化已完成
• 兼容性好，易运维
• 需要解决丢包问题，否则RDMA性能急剧下降。————超融合数据中心网络智能无损技术。

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