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华为超融合数据中心网络CloudFabric 3.0,加速数据中心高算力绿色转型

邓辛睿

邓辛睿

2022-05-05 154
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碳中和是当今世界最为紧迫的共同使命

根据国际非政府组织“全球碳计划”估算,2020年全球碳排放高达340亿吨。如何理解这个难以想象的数字呢?《科学美国人》记者卡勒布·沙夫(Caleb Scharf)曾试图以森林燃烧排放的二氧化碳作为基准:如果燃烧1英亩针叶林会释放4.81吨二氧化碳,那么340亿吨碳排放相当于燃烧近74亿英亩针叶林(约合3000万平方千米),相当于全球森林面积的四分之三!

为了人类共同的家园,减少碳排放,全球已有66个国家和地区制定了碳中和目标,然而已实现碳中和的国家仅有不丹和苏南里。因此,这是一条漫长的道路,各行各业都需要进行更深远的数字化和绿色低碳转型来实现这一目标。

数据中心是碳排放大户,提升算力、降低算耗事关重要

随着云计算、大数据、人工智能等技术的快速发展,数据中心的算力诉求和带宽需求与日俱增,数据中心能耗压力成倍增加。根据《Applied Energy》论文“Usage impact on data center electricity needs: A system dynamic forecasting model(基于动态预测模型分析数据中心电力需求)”测算,到2030年数据中心能源需求将翻2到3倍,达到750太瓦时以上(1太瓦时=10亿度电),约占整个ICT领域能耗36%。

除使用可再生能源,改善供电和散热条件外,提升数据中心算力,缩短任务运行时间,也是有效解决数据中心能耗的手段之一。根据中国信息通信研究院云计算与大数据研究所云大所主导编写的《ODCC数据中心算力白皮书》研究说明:“数据中心的算力大小,由服务器算力、存储吞吐和网络传输效率共同决定。”在同等服务器规模下,网络丢包0.1%可以导致算力损失50%,造成了大量的能耗浪费。因此,提升网络能力,改善数据中心单位能耗下的算力水平,是数据中心实现绿色转型的关键。

华为超融合数据中心网络CloudFabric 3.0,加速数据中心高算力绿色转型

华为超融合数据中心网络CloudFabric 3.0以CloudEngine系列数据中心交换机为核心,不仅自身设备实现全系列低碳生产和绿色节能,还可通过0丢包网络提质减少算力浪费,缩短计算任务时间,降低整体数据中心IT能耗。

以0丢包网络提质减少算力浪费

独创散热黑科技,每bit功耗低于业界54%

华为CloudEngine系列数据中心交换机基于50+散热专利,拥有业界最领先的高效散热能力,400GE端口每bit功耗相比业界降低54%。

• 通过自研风洞模型研制出大开孔、窄隔筋的最佳风阻匹配的面板,使开孔散热能力提升8%,从而助力风扇节能20%。

• 利用蒸发-凝结VC相变机理,将热量迅速、高效地从芯片扩展到VC散热基板,散热效率提高4倍。同时研制大导热面积、高导热系数的新超薄导热材料,热导率提升6倍。

• 基于业界首创混流风扇,结合垂直和水平两个方向,既做离心运动,又做轴向运动,使散热效率增加3倍,耗电量是传统风扇的一半。

全无损以太网络,单位TFLOPS能耗降低27.4%,单位IOPS能耗降低30%

华为超融合数据中心网络CloudFabric 3.0基于iLossless智能无损2.0算法,实现业界首个全无损以太网,并广泛应用在风控识别、气象预报、地质勘探等多元计算场景。以元宇宙虚拟数字人为例,通过人工智能训练和图像识别,元宇宙游戏中虚拟数字人的脸部可以和玩家的面容极度相似,得到更沉浸的游玩体验。也就是说,谁能更快的完成算法优化、训练和识别,谁就能快速上线,抢占玩家心智。第三方权威机构Tolly Group测试结果表明,在TensorFlow-GPU分布式训练中,华为全无损以太网络每秒可训练图片数为478张,业界为375张,计算效率提升27.4%。这意味着在同等服务器规模下,使用华为全无损以太网络可比业界训练时间缩短27.4%,不仅可以助力游戏快速上线,而且对于大型数据中心来说,这样的效率提升每年可减少上千吨碳排放。

除了在计算领域,华为全无损以太网络在存储领域也得到充分验证,尤其是在金融、政府、航空航天等场景。Tolly Group基于业界权威的FIO存储测试工具,完全模拟真实业务环境进行测试,结果表明:应用华为全无损以太网络后,存储系统在不同读取顺序场景中IOPS至少比业界高30%以上,这也意味着应用华为全无损以太网络可以减少30%的存储节点并且达到业界网络方案相同的性能,从而带来整体存储系统30%的能耗降低。

全系列交换机生产节能,实现低碳制造

华为数据中心交换机制造体系一直致力于从“生产制造”到“产品终止使用”全生命周期的绿色化设计,以助力实现可持续发展目标:

• 以“少涂敷,不清洗”为原则的绿色无废设计,拒绝排污浪费;

• 以“减量化,无纸化”为原则的绿色节材设计,拒绝材料浪费;

• 以“少耗电,减碳排”为原则的绿色节能设计,拒绝过度测试;

• 以“易拆解,零填埋”为原则的绿色回收设计,拒绝一次报废。

2020年,华为CloudEngine系列数据中心交换机成为首批获得国家CEC生态产品认证的以太网交换机,提升产品能效、降低噪声污染、践行绿色制造,共同守护“绿水青山”。未来,华为仍将持续创新,助力企业数据中心加速大算力绿色转型,为全球碳中和目标的早日实现注入数字动能。

免责声明:文章内容和观点仅代表作者本人观点,供读者思想碰撞与技术交流参考,不作为华为公司产品与技术的官方依据。如需了解华为公司产品与技术详情,请访问产品与技术介绍页面或咨询华为公司人员。

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