Come possiamo scalare i data center in modo tale che possano gestire più dati a costi inferiori, consumando meno energia? All'Università di Tecnologia di Eindhoven, dottorato di ricerca lo studente Gonzalo Guelbenzu ha sviluppato strategie per elaborare la stessa quantità di dati a metà del consumo di energia, e occupando solo un quarto dello spazio attualmente necessario.

Con l'avvento dei servizi di cloud computing come Facebook e Google, i datacenter devono elaborare quantità di informazioni esponenzialmente crescenti. Per soddisfare la necessità di maggiore larghezza di banda, continuano ad aggiungere più server, portando a enormi datacenter che attualmente nei soli Paesi Bassi consumano circa 2 Terawattora all'anno, 2 percento del consumo totale di energia elettrica nazionale. Nel gruppo Comunicazioni Elettro-Ottiche dell'Istituto per l'Integrazione Fotonica, Gonzalo Guelbenzu si è concentrato sul miglioramento della rete che interconnette tutti i server all'interno del datacenter, poiché lì si verifica la maggior parte del traffico dati e si verifica il collo di bottiglia delle prestazioni.

Le informazioni elaborate nei datacenter vengono trasportate attraverso reti ottiche veloci da server a server. I ricetrasmettitori trasformano i segnali dati ottici in segnali elettrici, consentendo di archiviarli, riconfezionati o altrimenti trattati da interruttori elettronici. La prima cosa che ha fatto Guelbenzu è stata ridurre questi switch:ha dimostrato un prototipo di switch in grado di gestire 4 x 128 porte, con una larghezza di banda di 5,12 terabit al secondo, rendendolo uno degli switch più compatti al mondo.

Quadruplicare la quantità di interruttori

Nel suo allestimento, Guelbenzu può montare quattro switch ciascuno che consuma meno energia sulla stessa superficie del rack che ora ne ospita solo uno. "Ciò significa che puoi elaborare quattro volte più informazioni nello stesso spazio, consumando solo il doppio della quantità di energia, ' lui spiega. La principale scelta progettuale il dottorato di ricerca. studente fatto, era quello di integrare un diverso tipo di ricetrasmettitori. 'I dispositivi di commutazione standard hanno ricetrasmettitori collegabili al front-end, dove le fibre ottiche si collegano all'unità rack. L'area del pannello frontale limita la quantità di ricetrasmettitori che possono essere inseriti. Utilizzando ricetrasmettitori integrati posizionati il ​​più vicino possibile al processore dello switch, non solo possiamo aumentare la quantità di porti, ma anche ridurre le perdite, poiché il segnale elettrico deve percorrere distanze più brevi verso il chip di commutazione.'

In secondo luogo, l'ingegnere elettrico ha realizzato un modello analitico in grado di confrontare diverse configurazioni di rete in termini di consumo energetico, costo, e il numero necessario di interruttori, ricetrasmettitori e fibre. Il modello studia l'introduzione della commutazione ottica e delle cosiddette tecnologie di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda nei data center ibridi.

Enormi risparmi

Ha usato questo modello per stimare cosa accadrebbe se si introducessero gli attuali switch fotonici e le tecnologie di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda nelle reti di data center. 'In caso di switch da 25 Gigabit/s, che attualmente stanno diventando sempre più comuni nella pratica, l'introduzione di un numero massimo di interruttori fotonici porta a un risparmio del 45 percento negli interruttori, 60 percento in ricetrasmettitori, 50 per cento in fibre, 55 percento nel consumo di energia, e il 48 per cento in termini di costi.' Finalmente, ha dimostrato che l'integrazione di queste tecnologie è praticamente possibile anche costruendo un datacenter ibrido di piccole dimensioni completamente funzionale.