O que é interconexão de data centers?

O termo refere-se à tecnologia usada para conectar dois ou mais data centers individuais para agrupar recursos, equilibrar cargas de trabalho, replicar dados ou implementar planos de recuperação de desastres – além de fornecer dados mais próximos da borda. As DCIs de fibra óptica podem ser divididas em três categorias, com base na distância de transmissão:

• DCI campus: normalmente dentro de 5 km no máximo, interconectando vários data centers do mesmo campus
• DCI metro: dentro de 100 km, esta é a interconexão entre o campus do data center, dentro de uma região e/ou zona de disponibilidade.
• Submarina: interconexão de data centers de ultralonga distância, com centenas de quilômetros, usando cabos de fibra óptica submarinos   

TIA 942-A Data Center

Uma ampla gama de tecnologias de transporte óptico é utilizada para maximizar a largura de banda e minimizar a latência à medida que a computação em nuvem e a IoT continuam a impulsionar novos níveis de escala e de complexidade.

A demanda por armazenamento e velocidade levou a um aumento de novos locais em todo o mundo, incluindo muitos na categoria de hiperescala com milhares de interconexões entre eles. Com modulação 256 QAM, o 400G já pode ser alcançado em um único comprimento de onda. Essa inovação oferece um impulso de capacidade muito necessário, enquanto a detecção de falhas, o throughput, a latência e os testes de estresse permanecem essenciais durante a instalação.  

A VIAVI apoia o mercado de interconexão de data centers de ponta a ponta, propiciando soluções poderosas e inovadoras de data centers para a construção, comissionamento, expansão e monitoramento de DCIs. Esta abordagem holística engloba uma verificação de desempenho robusta sobre a DCI, bem como o teste abrangente dos equipamentos essenciais que preenchem o ecossistema de hiperescala. 

O termo “hiperescala” tornou-se sinônimo de locais massivos abrigando inúmeros servidores em instalações aparentemente sem limitação. Os mercados de provedores de serviços em nuvem, provedores de conteúdo de internet (ICP) e armazenamento de grandes volumes de dados realmente dimensionaram suas instalações físicas para níveis sem precedentes. 

A hiperescala é usada cada vez mais para definir não apenas a escala e o tamanho desses novos data centers, mas também a sua arquitetura. Seu tamanho e escala são um lugar útil para começar.Os data centers em hiperescala têm um mínimo de 5000 servidores operacionais e pelo menos 929 m² de tamanho. No entanto, em geral, os locais de hiperescala são muito maiores, frequentemente com dezenas de milhares de servidores. Além da área ocupada e da quantidade de servidores, igualmente importante é o que ocorre internamente, em que eles são arquitetados para um portfólio de aplicações de novos projetos homogêneos e escaláveis usando infraestruturas cada vez mais desagregadas, de alta densidade e com energia otimizada. 

Um fornecedor de hiperescala pode e deve fornecer serviço praticamente impecável a milhões de clientes. Apesar das vantagens da computação personalizada, de redes de alta velocidade e software de virtualização avançado ocupando mais espaço físico que muitas cidades, nenhum data center pode acomodar essas demandas de forma independente. No novo paradigma de hiperescala, as soluções de conectividade para data centers fornecem o elemento de ligação entre todos os locais e permitem que uma grande conglomeração comporte-se como uma única entidade. Uma empresa de saúde é apenas um exemplo de um mercado que se beneficia com esta tecnologia.  

A implantação rápida e o uso de soluções para interconexão é um método eficiente para manter a escalabilidade e a versatilidade sem adicionar capacidade de servidor ou metragem quadrada. A confiança na tecnologia DCI vital para conexão metro e de transporte de longa distância aumentou a vulnerabilidade a invasões externas, quebras ou desconexões acidentais que podem levar a interrupções dispendiosas. Por este motivo, as soluções para o monitoramento de fibras ópticas e soluções de monitoramento de desempenho são ferramentas essenciais para proteger a DCI de forma proativa e minimizar o tempo médio para reparo (MTTR). 

À medida que o tamanho e a complexidade continuaram a mudar, a arquitetura também evoluiu. Modelos arquitetônicos tradicionais de três níveis consistindo em roteadores core, roteadores de agregados e switches foram substituídos por arquiteturas folicular/espinha dorsal para atender às demandas de soluções em hiperescala. A arquitetura Top of Rack (TOR) reduz o cabeamento ao colocalizar as conexões entre switches e servidores dentro do rack. A arquitetura End of Row/Middle of Row (EOR/MOR) consolida as portas de switch em locais designados e, em alguns casos, emprega um painel de cabos como o local central para a conectividade.

Com os requisitos de throughput entre data centers no range de terabits por segundo (Tbps), as soluções arquitetônicas também devem considerar a configuração de interconexão de data centers. A infraestrutura de fibra é selecionada com base no local relativo, no volume de fluxo de tráfego leste-oeste e na configuração de hardware de cada center. O cabeamento de alta densidade e alta quantidade de fibras, 256 QAM e multiplexação densa (dense) de divisão de onda (DWDM) são opções essenciais nessa mistura arquitetônica. O transporte DCI de longa distância de 80 km ou mais também aumenta a latência e pode exigir a amplificação de EDFA ou Raman, ou outros elementos de amplificação ativos que não são necessários para implantações metropolitanas ou em campi universitários.

A interconexão de data centers estende-se ao data center? 

Embora a DCI seja um componente integral da arquitetura do data center, ela também é uma entidade independente com suas próprias considerações exclusivas de teste e de confiabilidade e, portanto, exige soluções customizadas.  

Soluções avançadas de interface montada em rack na sala de entrada fornecem pontos de conexão e de acesso para as terminações. Cartões de interface dentro desses dispositivos introduzem funções essenciais de transponders, comutação e multiplexação que completam a DCI na transferência ao data center. 

As áreas ocupadas por hardware comprimido e densamente povoado, encontradas na maioria dos centers, estão em forte contraste com soluções delicadas que podem estender-se por centenas de quilômetros. Esta combinação de atributos físicos e restrições cria desafios de teste e de certificação exclusivos que só podem ser mitigados por um portfólio abrangente de soluções de teste. 

Soluções avançadas de certificação de redes de fibra, como a SmartClass Fiber OLTS-85 da VIAVI, permitem certificação Tier 1 completa da rede com um único dispositivo compacto e fornece visibilidade de teste das extremidades locais e remotas. O MPOLx é um conjunto de testes de perda óptica com funções completas, projetado especificamente para perda, polaridade, inspeção de final de fibra e certificação de interfaces nativas de conexão MPO. 

A demanda cada vez maior dos clientes provocou o crescimento exponencial de novas instalações de data centers em hiperescala e DCI, transportando cargas de trabalho mais complexas. Essa profusão de construção espelhou uma mudança do data center autônomo tradicional para a estrutura de rede em “malha” definida pelo aumento da alavancagem da DCI. As estratégias de teste também evoluíram para colocar mais ênfase em automação, dependências, segurança de rede de fibra e na agregação de conexões.  

Para obter disponibilidade de 24 horas por dia, 7 dias por semana e 365 dias por ano, as métricas de desempenho como throughput, latência e rate de erros de bits (BER) devem ser testadas e monitoradas diligentemente, tanto dentro quanto fora do center. Os quilômetros de conexão de fibra entre os data centers também introduzem inúmeras novas oportunidades para falhas ou interrupções que podem afetar potencialmente milhões de usuários, pessoas, clientes e funcionários.  

Problemas podem ser difíceis de identificar no complexo emaranhado de redes, de modo que as soluções devem enfatizar a visibilidade e a escalabilidade. A rápida implantação de locais de hiperescala proprietários e DCIs gerou mais protocolos e infraestrutura de interoperabilidade com base em especificações exóticas ou proprietárias que complicam ainda mais o desenvolvimento da solução de teste.  

Um alto volume de conexões e caminhos, juntamente com alta demanda por confiabilidade do tempo de operação, torna os testes, tanto da rede quanto dos serviços, essenciais no ambiente. Frequentemente, espera-se que as DCIs em hiperescala operem continuamente na capacidade máxima. Soluções de monitoramento com pouca ou nenhuma intervenção humana são uma escolha lógica para esses ambientes, especialmente aquelas que podem ser lançadas e controladas a partir de pontos de acesso virtuais. A unidade de teste montada em rack MAP-2100 pode executar testes de throughput em largura de banda de alta precisão (RFC 2544, Y.1564) de DCIs, de e para locais sem supervisão. 

Uma estratégia de teste DCI bem-sucedida começará com uma estratégia de visibilidade de ponta a ponta (e2e) e estágios de planejamento e implantação que se propaguem por fases contínuas de gerenciamento e manutenção. A interoperabilidade é um atributo-chave para soluções de teste no ambiente de DCI, uma vez que as ferramentas de teste que suportam APIs abertas oferecem mais flexibilidade e permitem que as organizações em hiperescala estabeleçam seu próprio código de automação.  

À medida que esses novos ambientes avançam em sua transformação simbiótica, a VIAVI Solutions continua trabalhando em estreita colaboração com entidades normativas sobre iniciativas de código aberto e melhores práticas que preservam a independência e as vias para a inovação.  

Soluções para interconexão de data centers 

Os desafios associados à instalação, ativação e monitoramento da DCI exigem as melhores soluções de teste de fibra disponíveis, trabalhando coletivamente para garantir a qualidade de serviço contínuo. Com a rápida evolução da tecnologia de hiperescala, combinada com os fatores de alta utilização impulsionando caminhos de DCI, há pouca margem para erros. 

Inspeção de fibra 
A fibra é a força vital das soluções de conectividade. Soluções de inspeção de fibra versáteis são um elemento importante da verificação e podem prevenir defeitos ou contaminação introduzidos durante a instalação, contra desempenho degradante. As soluções de inspeção da VIAVI com rotinas automatizadas, formatos compactos e conectividade multifibra disponível estabelecem uma sólida base para a garantia de conexão da fibra DCI.  

Transporte de alta velocidade de 400G e 800G 
As demandas por largura de banda colocadas em redes extremas propagam-se para interconexões, pois elas transportam informações volumosas por grandes distâncias. Atualmente, o Terabit Ethernet nas categorias 400G e 800G está entre as tecnologias de transporte empregadas para interconectar data centers que requerem um nível mais sofisticado de teste BER e suporte de modulação PAM-4. As soluções de teste que incorporam essas tecnologias de ponta para data center são inestimáveis durante as fases de desenvolvimento, implantação e manutenção do ciclo de vida. 

Metro 100G e 200G 
Normalmente, as DCIs na categoria metro ficam entre 5 km e 80 km e os locais dos enlaces em cidades próximas ou em áreas geográficas de médio porte. Interconexões metro geralmente utilizam topologia de rede 100G ou 200G exigindo qualificação do enlace de fibra, caracterização e teste de desempenho para garantir o desempenho ideal. Soluções de teste de fibra e de rede completas que utilizam scripts de testes automatizados agregam a eficiência necessária para turn-up, throughput e requisitos de testes de latência de alta precisão. 

Monitoramento de fibras ópticas e testes remotos de fibra sob demanda 
As DCIs requerem proteção consistente contra invasões, interrupções acidentais, cortes e quebras para garantir máxima disponibilidade e latência mínima. Até mesmo uma pequena degradação na qualidade da fibra pode reduzir significativamente o throughput e aumentar as rates de erros de bits. 

Com a capacidade forçada ao limite, não há tolerância para desempenho comprometido. A unidade de teste OTDR FTH-5000 ou FTH-9000 montada em rack funciona em conjunto com o sistema de teste de fibra remota ONMSi para formar uma solução proativa e automatizada de monitoramento contínuo. Defeitos na fibra são localizados com precisão pontual, avaliações de disparos instantâneos e alertas. Usando um comprimento de onda entre 1625 e 1650 nm, o data center pode ser testado sob demanda ainda em serviço após um reparo ou monitorado rotineiramente com um tempo de varredura bem pequeno por fibra. O monitoramento remoto e automático da fibra óptica descobre e localiza falhas na fibra, permitindo que sejam rastreadas ao longo do tempo para a degradação que pode causar latência e rates de erros de bits.  

A manutenção preventiva pode evitar 20% das interrupções causadas pela planta de fibras. No caso de fibra alugada, as duas partes têm acesso a dados objetivos que permitem que ambas demarquem a falha na fibra, reparem a falha com a equipe correta e gerenciem os principais indicadores de desempenho de MTTR (tempo médio para reparo).  Esta técnica é crítica para gerenciar os termos do contrato de SLA para tempo de atividade, pois um terço das interrupções do data center são causadas por problemas na planta de fibra. 

As DCIs típicas terão dois ou três caminhos de fibra redundantes e geograficamente exclusivos para proporcionar resiliência e alta disponibilidade. Tantos os produtos de monitoramento de fibras e ONMSi podem garantir a visibilidade da integridade da interconexão de data centers, fornecendo uma notificação rápida quando há uma ameaça de quebra, curva, conector ruim e patch cord deslocado/desconectado afetando a transmissão. 

Finalmente, usando o FTH-9000 modular de alta potência, no modo de alta sensibilidade, é possível identificar automaticamente ameaças à segurança por hackers ópticos que buscam obter uma cópia do tráfego. Isso é feito adicionando-se um acoplador óptico à linha e curvando a fibra para capturar uma pequena quantidade de luz. Trata-se de uma maneira econômica de acessar milhões de dólares do tráfego de data centers sem detecção. Uma solução para o monitoramento de fibras ópticas, projetada apenas para este use case com um OTDR de altíssimo desempenho, e cálculos patenteados são necessários para proteger contra este tipo de intrusão. A maioria das DCIs carrega informações pessoais confidenciais regulamentadas que devem ser protegidas contra roubo e o monitoramento automatizado é a primeira linha de defesa.  Mesmo se as informações forem criptografadas, os códigos podem ser quebrados ou roubados com o tempo, portanto, eliminar o roubo é fundamental. 

Vulnerabilities in a Data Center Network

Teste e ativação virtual 
Os testes de malha de rede metro e core são bem simplificados por meio de agentes de teste virtualizados. A plataforma Fusion baseada em software pode ser usada para facilitar a ativação de serviço virtual e o monitoramento do desempenho por meio de uma combinação de agentes de teste virtuais e do hardware incorporado em uma rede. Com a expansão das interconexões de data centers globais, essas ferramentas minimizam os despachos de técnicos e permitem ainda implantação e verificação mais rápidas e suporte à proteção SLA. 

Teste e certificação de fibras 
À medida que a largura de banda continua a expandir-se, atender os requisitos dos clientes significa multiplicar a capacidade da fibra. Isso se traduz em um maior volume e diversidade no mercado de serviços, mais pontos finais/usuários e inúmeras oportunidades de faturamento. As redes de fibra são uma solução óbvia para lidar com restrições na largura de banda.  

A caracterização de OTDR/fibra e testes AOS suportam o comissionamento, a construção e os testes em operação das interconexões de fibra óptica de alta capacidade atuais. A VIAVI oferece o mais amplo range de testadores de fibra para testes essenciais de fibra óptica nesta fase de instalação, manutenção e troubleshooting com automação integrada para todos os tipos de necessidades de testes básicos e detalhados. 

MPO 
A área ocupada compacta e a densidade da fibra inerentes a conectores MPO (Multi-fiber Push On) são outras opções para centers em hiperescala e interconexões excessivamente lotadas. Ferramentas de inspeção e teste que fornecem uma convergência de conectividade MPO nativa, fluxos de trabalho automatizados e relatórios rápidos e confiáveis permitem que a escalabilidade e a eficiência de conectores multifibras sejam totalmente aproveitadas.