高速光模块在数据中心里应用时遇到的现实问题

gigal

俗话说“要想富，先修路”，数据中心要想搭上云计算等新技术的发展快车，就要建设一张高速流量转发的网络。近几年，数据中心早已不满足于10G的网络互连，用40G连接数据中心内网，数据中心外部通过100G连接是普遍的发展趋势。数据中心对40G/100G的高速光模块需求旺盛，但是在实际应用中遇到的阻力却不少，这使得数据中心扩容的脚步被迫慢了下来。当然，这其中有多方面的综合因素：技术成熟度、成本、维护难度等等都影响了高速光模块在数据中心里的普及度。本文接下来就说一说高速光模块在数据中心里应用时，时常遇到的一些现实问题，存在哪些困境。

首先，40G/100G高速光模块并没有开天辟地地开发出一种新的光电转换技术，而是通过提升制造工艺，将原有10G的光模块技术进行扩展而得来的，本质上就是将10G的两根收发光纤，通过增加收发光纤数目的方式来提升带宽。以40G MPO口的光模块为例，其内部有12根光纤，4收4发，还有4根保留未使用，实际上这类光模块有提升到60G的潜力，现有的制造工艺可以将这样的12根光纤集成到一个光模块上，而这个40G的光模块大小还和10G的光模块差不多，所以高速光模块的技术难度主要在制造工艺上。目前这部分的技术仍然以美国的高科技企业见长，采购它们的光模块价格非常昂贵。国内的光模块企业做高速光模块起步要晚一些，毕竟国内的制造工艺还是和国外存在一定差距的，不过也有一些成熟产品，在国内的不少数据中心也得到应用，这些国产的光模块价格上极具优势，服务支持也要好些。既然高速光模块是将更多的收发光纤集成到一起，带来了几个问题：干扰问题，原来一收一发，现在多收多发，技术上再怎么隔离多少还是有干扰的，这样就容易产生错包，当错包多了，就可能影响到互连接口Up/Down，导致链路运行不稳定。功耗问题，40G/100G要处于高速转发状态，光模块功率高，发热量大，这就需要网络设备提供更多的电。同时网络设备还要考虑端口发热的问题，端口之间的距离不能过密，影响散热，支持40G/100G的网络设备散热性能要好才行。传输距离问题，原来10G速率传输距离可以达到40公里，当速度提升了10倍，达到100G时，传输距离相应也要大幅缩短，多模的100G光模块传输距离只能小于100米，就算是单模也就在2公里左右，显然这样的传输距离用于数据中心内部互连还行，和外部互连就不够用了，传输距离也限制了高速光模块的普及应用。

第二，40G/100G高速光模块的采购成本过高，数据中心购买一块高端网络设备48口的40G板卡也没有48个40G光模块贵，光模块的价格**超出了数据中心预算，成为数据中心扩容需要投入的重要部分，本来数据中心里到处都需要光模块就用掉不少资金，再使用高速光模块一下子将成本大幅拉升。正因为这样，很多数据中心将扩容计划一拖再拖，等上一年半载，光模块的价格就会逐步降低，到不得已时再去扩容，这时光模块价格更加偏移，同时技术上也更加稳定。比如100G光模块，刚开始出来的CFP接口，又大又笨重，传输距离短，价格奇贵，短短几年就被淘汰了，如果花大价钱买这个光模块，就有些不值得了。高速光模块的稀少性决定了其价格也异常昂贵，不过随着技术的进一步成熟，相信价格会越来越低，直到像现在的10G一样普及使用。

最后，维护成本过高。40G/100G高速光模块的技术原理并不复杂，但运维人员掌握起来还是有些难度。高速光模块的收发功率查看与10G以及其它速率光模块查看也不同，要多个通道都要查看，还有高速光模块容易受到链路质量的干扰，这时不仅要看收发光功率，还要看色散、电流、温度等多种参数，所以对高速光模块的工作状态监测，很多运维人员也弄不清楚，出了问题不知道该如何分析定位。40G/100G高速光模块还支持拆分，将一个40G光模块拆分成4个10G端口，或者将一个100G光模块拆分成10个10G端口，这样互连就需要1分4或者1分10的线缆，这些线缆传输距离都比较短：1米、3米、5米，有时连接不注意都超距离了，或者光模块支持不了那么远，使用中就会出各种各样的怪问题。当出现端口无法UP时，原来直接将光模块的收发对接，排除下是光模块还是链路问题，现在这些高速光模块，收发功率都很高，能不能这样环回操作，会不会一下子烧掉，哪个光模块厂家也没有给明确答复，所以就不能这样去排除问题。当使用这些高速光模块时，若遇到问题增加了维护的难度，运维的人员遇到这类问题时不知所措。数据中心若引入这些高速光模块进行互联互通，就需要增加运维的人员技能水平，或者招入一些对高速互连技术了解的工程师，提升数据中心在高速互连网络环境中的运维水平，这些无疑都会增加数据中心的运维成本，需要数据中心在人力方面也要加大投入。

不管怎样，高速光模块在数据中心里的发展已不可逆转。可以预见，将来数据中心内部互连的带宽必将越来越高，势必需要大量的高速光模块。数据中心网络从10M、100M、1G、10G，这样的步伐发展而来，也不过仅仅花费了五十年的时间。数据中心下一步的发展，必然是要跨入更高速互连的进程中。虽然现在应用中，还将面临着不少的实际问题，但这种发展趋势已成为必然，高速光模块技术也会逐渐走向成熟，最终向着更高速的400G，甚至1000G进发。