華為超融合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)CloudFabric 3.0，加速數(shù)據(jù)中心高算力綠色轉(zhuǎn)型

碳中和是當(dāng)今世界最為緊迫的共同使命

根據(jù)國際非政府組織“全球碳計(jì)劃”估算，2020年全球碳排放高達(dá)340億噸。如何理解這個(gè)難以想象的數(shù)字呢？《科學(xué)美國人》記者卡勒布·沙夫（Caleb Scharf）曾試圖以森林燃燒排放的二氧化碳作為基準(zhǔn)：如果燃燒1英畝針葉林會(huì)釋放4.81噸二氧化碳，那么340億噸碳排放相當(dāng)于燃燒近74億英畝針葉林（約合3000萬平方千米），相當(dāng)于全球森林面積的四分之三！

為了人類共同的家園，減少碳排放，全球已有66個(gè)國家和地區(qū)制定了碳中和目標(biāo)，然而已實(shí)現(xiàn)碳中和的國家僅有不丹和蘇南里。因此，這是一條漫長的道路，各行各業(yè)都需要進(jìn)行更深遠(yuǎn)的數(shù)字化和綠色低碳轉(zhuǎn)型來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

數(shù)據(jù)中心是碳排放大戶，提升算力、降低算耗事關(guān)重要

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的算力訴求和帶寬需求與日俱增，數(shù)據(jù)中心能耗壓力成倍增加。根據(jù)《Applied Energy》論文“Usage impact on data center electricity needs: A system dynamic forecasting model（基于動(dòng)態(tài)預(yù)測模型分析數(shù)據(jù)中心電力需求）”測算，到2030年數(shù)據(jù)中心能源需求將翻2到3倍，達(dá)到750太瓦時(shí)以上（1太瓦時(shí)=10億度電），約占整個(gè)ICT領(lǐng)域能耗36%。

除使用可再生能源，改善供電和散熱條件外，提升數(shù)據(jù)中心算力，縮短任務(wù)運(yùn)行時(shí)間，也是有效解決數(shù)據(jù)中心能耗的手段之一。根據(jù)中國信息通信研究院云計(jì)算與大數(shù)據(jù)研究所云大所主導(dǎo)編寫的《ODCC數(shù)據(jù)中心算力白皮書》研究說明：“數(shù)據(jù)中心的算力大小，由服務(wù)器算力、存儲(chǔ)吞吐和網(wǎng)絡(luò)傳輸效率共同決定?！痹谕确?wù)器規(guī)模下，網(wǎng)絡(luò)丟包0.1%可以導(dǎo)致算力損失50%，造成了大量的能耗浪費(fèi)。因此，提升網(wǎng)絡(luò)能力，改善數(shù)據(jù)中心單位能耗下的算力水平，是數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。

華為超融合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)CloudFabric 3.0，加速數(shù)據(jù)中心高算力綠色轉(zhuǎn)型

華為超融合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)CloudFabric 3.0以CloudEngine系列數(shù)據(jù)中心交換機(jī)為核心，不僅自身設(shè)備實(shí)現(xiàn)全系列低碳生產(chǎn)和綠色節(jié)能，還可通過0丟包網(wǎng)絡(luò)提質(zhì)減少算力浪費(fèi)，縮短計(jì)算任務(wù)時(shí)間，降低整體數(shù)據(jù)中心IT能耗。

以0丟包網(wǎng)絡(luò)提質(zhì)減少算力浪費(fèi)

獨(dú)創(chuàng)散熱黑科技，每bit功耗低于業(yè)界54%

華為CloudEngine系列數(shù)據(jù)中心交換機(jī)基于50+散熱專利，擁有業(yè)界最領(lǐng)先的高效散熱能力，400GE端口每bit功耗相比業(yè)界降低54%。

· 通過自研風(fēng)洞模型研制出大開孔、窄隔筋的最佳風(fēng)阻匹配的面板，使開孔散熱能力提升8%，從而助力風(fēng)扇節(jié)能20%。

· 利用蒸發(fā)-凝結(jié)VC相變機(jī)理，將熱量迅速、高效地從芯片擴(kuò)展到VC散熱基板，散熱效率提高4倍。同時(shí)研制大導(dǎo)熱面積、高導(dǎo)熱系數(shù)的新超薄導(dǎo)熱材料，熱導(dǎo)率提升6倍。

· 基于業(yè)界首創(chuàng)混流風(fēng)扇，結(jié)合垂直和水平兩個(gè)方向，既做離心運(yùn)動(dòng)，又做軸向運(yùn)動(dòng)，使散熱效率增加3倍，耗電量是傳統(tǒng)風(fēng)扇的一半。

全無損以太網(wǎng)絡(luò)，單位TFLOPS能耗降低27.4%，單位IOPS能耗降低30%

華為超融合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)CloudFabric 3.0基于iLossless智能無損2.0算法，實(shí)現(xiàn)業(yè)界首個(gè)全無損以太網(wǎng)，并廣泛應(yīng)用在風(fēng)控識(shí)別、氣象預(yù)報(bào)、地質(zhì)勘探等多元計(jì)算場景。以元宇宙虛擬數(shù)字人為例，通過人工智能訓(xùn)練和圖像識(shí)別，元宇宙游戲中虛擬數(shù)字人的臉部可以和玩家的面容極度相似，得到更沉浸的游玩體驗(yàn)。也就是說，誰能更快的完成算法優(yōu)化、訓(xùn)練和識(shí)別，誰就能快速上線，搶占玩家心智。第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)Tolly Group測試結(jié)果表明，在TensorFlow-GPU分布式訓(xùn)練中，華為全無損以太網(wǎng)絡(luò)每秒可訓(xùn)練圖片數(shù)為478張，業(yè)界為375張，計(jì)算效率提升27.4%。這意味著在同等服務(wù)器規(guī)模下，使用華為全無損以太網(wǎng)絡(luò)可比業(yè)界訓(xùn)練時(shí)間縮短27.4%，不僅可以助力游戲快速上線，而且對(duì)于大型數(shù)據(jù)中心來說，這樣的效率提升每年可減少上千噸碳排放。

除了在計(jì)算領(lǐng)域，華為全無損以太網(wǎng)絡(luò)在存儲(chǔ)領(lǐng)域也得到充分驗(yàn)證，尤其是在金融、政府、航空航天等場景。Tolly Group基于業(yè)界權(quán)威的FIO存儲(chǔ)測試工具，完全模擬真實(shí)業(yè)務(wù)環(huán)境進(jìn)行測試，結(jié)果表明：應(yīng)用華為全無損以太網(wǎng)絡(luò)后，存儲(chǔ)系統(tǒng)在不同讀取順序場景中IOPS至少比業(yè)界高30%以上，這也意味著應(yīng)用華為全無損以太網(wǎng)絡(luò)可以減少30%的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)并且達(dá)到業(yè)界網(wǎng)絡(luò)方案相同的性能，從而帶來整體存儲(chǔ)系統(tǒng)30%的能耗降低。

全系列交換機(jī)生產(chǎn)節(jié)能，實(shí)現(xiàn)低碳制造

華為數(shù)據(jù)中心交換機(jī)制造體系一直致力于從“生產(chǎn)制造”到“產(chǎn)品終止使用”全生命周期的綠色化設(shè)計(jì)，以助力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)：

· 以“少涂敷，不清洗”為原則的綠色無廢設(shè)計(jì)，拒絕排污浪費(fèi)；

· 以“減量化，無紙化”為原則的綠色節(jié)材設(shè)計(jì)，拒絕材料浪費(fèi)；

· 以“少耗電，減碳排”為原則的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)，拒絕過度測試；

· 以“易拆解，零填埋”為原則的綠色回收設(shè)計(jì)，拒絕一次報(bào)廢。

2020年，華為CloudEngine系列數(shù)據(jù)中心交換機(jī)成為首批獲得國家CEC生態(tài)產(chǎn)品認(rèn)證的以太網(wǎng)交換機(jī)，提升產(chǎn)品能效、降低噪聲污染、踐行綠色制造，共同守護(hù)“綠水青山”。未來，華為仍將持續(xù)創(chuàng)新，助力企業(yè)數(shù)據(jù)中心加速大算力綠色轉(zhuǎn)型，為全球碳中和目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)注入數(shù)字動(dòng)能。

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