隨著人們對高效能與大規模運算的需求不斷上升，資料中心的架構設計對各項領域來說都越來越重要。透過資源整合以及設計的強化，可以提高儲存效率、降低傳輸延遲，發揮資料傳輸最大綜效。
縱觀世界各地，最終使用者與各類組織都在產生並消費著史無前例的大量資料。僅僅是想要理解資料在全球的成長有多麼迅猛，以及儲存、管理和存取全部這些資料意謂著甚麼，便已經是一個巨大的挑戰。
來自商業、工業及消費領域的眾多因素都在推動資料以指數方式成長，其中包含了萬物聯網(IoE)、AI、社交媒體，以及對串流媒體內容分發的需求。根據國際數據資訊(IDC)的預測，到2025年，一個人每天平均要進行近5,000次數位互動，遠多於目前的700到800次。這樣就會對全球資料領域的規模產生極大的推動，在短短七年內就會從2018年的33皆位元組(Zettabyte)擴張到2025年的175皆位元組。其中所謂的皆位元組相當於大約1兆個十億位元組(Gigabyte)。
大量成長，重大挑戰
這種驚人的成長速度對資料管理構成了一系列令人望而生畏的挑戰。隨著資料儲存的需求超過了傳統資料中心的成長，更不用提各種端點設備，因此雲端運算日益填補起這方面的空缺。許多桌上型電腦不再肩負儲存功能，而且，在不遠的將來，智慧手機也很可能逐步增加設備外部的儲存容量，與此同時，大家仍然期待著可以即時依照需求存取他們需要的任何資訊。
從5G到AI、到自動駕駛汽車的各種功能的成功實施，取決於能否實現十分可靠、靈活而又可持續的低延遲或者零延遲。隨著全球對雲端服務的依賴逐步增加，延遲將成為關鍵的效能指標。
除了儲存功能以外，這些新需求正在推動雲端將功能拓展到資料傳輸上去，這就給IT基礎設施帶來了壓力，要求其快速而顯著的發展。僅舉一個例子，澳大利亞最近推出了一個全新的國家寬頻網路，但是已經不敷所需，因為在建設這個網路花費的七年時間裡，資料串流的發展速度已經極之快速。
超大規模的前端和中心走向
由於傳統的資料中心網路正在努力達到更短的延遲來滿足雲端運算更快速的需求，超大規模資料中心已經成為了首選的方案。不管名稱中到底傳達著怎樣的含義，超大規模一詞主要是指可擴展性和資源優化的方面，而不是指設施的物理大小。
超大規模資料中心可帶來四項主要優勢：設計、構造和效能上的模組化；可靠性、功能性以及超過其各個組成部分總和的產出；自動化的能力；以及規模經濟，例如降低每埠的成本，無論是新建構35千瓩的系統還是為現有的資料中心新增1千瓩的功率。
以下來更近一步瞭解一下超大規模雲端資料中心的典型架構。假設有一座資料中心目前按照「網和莢」(Mesh-plus-pod)或者「莢和葉脊」(Pod-plus-leaf-spine)的結構，部署了超過3萬台伺服器，並且以三處網莢連接來組成網狀網路。典型的脊交換器可支援多達432個40GbE埠(36×12)。按照下行與上行的比例約為3：1來計算，上行鏈路網路將會占用108個埠(網狀網路等級)，這就是說，網莢中架頂(TOR)交換器的最大數量不會超過324台。實際上，TOR交換器的數量應當更接近200台，或者最多300台。每台TOR交換器都可為下行鏈路提供48個10GbE埠，並且為上行鏈路提供四個40GbE埠。在葉和脊之間可以設定4×40GbE的網路鏈路，並可配備四條OM4光纖構成的MTP12通道來支援網路。
但是，隨著頻寬的消耗以指數方式成長，10GbE將不再足夠。計畫已經要求在新建的超大規模資料中心內採用25GbE，這樣就會將葉和脊之間的速度提高到100GbE，憑藉OM4光纖構成的MPO12來支援鏈路。然而，為了真正做到面對未來準備就緒，如表1所示，伺服器到葉交換器的主流速度就需要達到40GbE。
預先謀畫電力供應
大多數的超大規模設施都極其龐大，功率範圍可從10千瓩到70千瓩。這種功率要求明顯會對設施的地點、能源基礎設施的作業方式以及可持續性產生影響。將超大規模設施的能源成本(對於任何規模的資料中心來說，這都是主要的成本)降到最低，是當務之急。即使在規模較小的資料中心裡，交換器都會產生大量的熱，因此，設計並實施高成本效益的供熱系統和冷卻系統對於可持續性與市場競爭力具有重要作用。 如此一來，利用自動化和智慧技術的能力就可以發揮關鍵的作用。實現了自動化與集中控制的恆溫器、照明裝置及其他與能源有關的各類不同元件的數量越多，節約的潛力也就越大。
計畫實施穩健的有線和無線網路，也是未來資料中心能否成功的關鍵。儘管無線似乎是未來的象徵，但處於網路核心的將會是一種混合模式。無線服務提供者必須在網路上進行回傳，而且，從訊號傳輸頻寬可靠性的角度來說，光纖和光纜才是較理想的選擇。
5G拓展的範圍越大，就需要越多的線纜，這就使乙太網路供電(PoE)系統成為了眾人注目的中心。電源正日益從110伏特和220至240伏特的交流電轉向USB供電，這是PoE系統中就可以產生或者輸送的功率。包括低壓在內，PoE具有數不勝數的優點，例如安裝較方便且價格低廉，並且可同時承載資料和電力。
適者生存
「儲存」和「延遲」這兩個互相競爭的需求將會定義未來的資料中心架構。隨著儲存不斷從設備轉向集中化的設施，邊緣運算有可能呈爆炸性發展。由於資料來自數不勝數的大量來源，使得節點變得像路燈一樣分布在各處，進而確保不會丟失任何資料。
對於現有的資料中心來說，這個新現實既創造機會又構成威脅，對於1千瓩或以下的資料中心尤其明顯。好消息是，在與邊緣運算和超大規模網路架構共同發揮作用的過程中，這類資料中心將扮演一個重要的角色，進而滿足儲存和延遲上的要求—假設可以利用創新的方式來適應新的現實。這就是說，資料中心經過設計或升級完成後，便可以實現超大規模的速度、低廉的成本與較高的可擴展性。
資料中心在經過設計及升級後，可以較低成本、更快的速度運行
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事實上，未來可能出現一大批位於市中心的邊緣資料中心—也就是在之前辦公大樓內部建起的小型資料中心。
重新思考資料中心
結果就是，可擴展性將會定義資料中心的未來。首先，這就需要採取基於設計的方式，在商業、工業和消費領域對能耗、資料儲存、管理及傳輸上的需求採取周全的長遠考慮。第二，以高成本效益的方式整合並強化可擴展性，這取決於在產品和技術平台上建立起可擴展性的能力，這類平台可以互相混合、配對、重新安排並再次使用，進而滿足不斷變化的需求。
人們現在已經踏上了轉而迎對未來資料中心的過程，但是還有很多工作要完成，才能確保現有的無線網路、硬體技術及網路架構的成功過渡，以滿足全部新用例的整合和多樣化的需求。隨著這一過渡過程的快速升溫，資料中心必須確保與創新的技術供應商開展合作，這些供應商要瞭解他們的獨特需求，並且協助他們開發面對未來的下一代資料中心解決方案。
(本文作者Lauren Straub為莫仕互聯企業解決方案銷售與技術服務總監；John Berryman為莫仕互聯企業解決方案集團產品經理)