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

碳中和是當今世界最為緊迫的共同使命

根據(jù)國際非政府組織“全球碳計劃”估算，2020年全球碳排放高達340億噸。如何理解這個難以想象的數(shù)字呢？《科學美國人》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：如果燃燒1英畝針葉林會釋放4.81噸二氧化碳，那么340億噸碳排放相當于燃燒近74億英畝針葉林（約合3000萬平方千米），相當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個國家和地區(qū)制定了碳中和目標，然而已實現(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)都需要進行更深遠的數(shù)字化和綠色低碳轉型來實現(xiàn)這一目標。

數(shù)據(jù)中心是碳排放大戶，提升算力、降低算耗事關重要

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術的快速發(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（基于動態(tài)預測模型分析數(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，達到750太瓦時以上（1太瓦時=10億度電），約占整個ICT領域能耗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，縮短任務運行時間，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算與大數(shù)據(jù)研究所云大所主導編寫的《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，由服務器算力、存儲吞吐和網(wǎng)絡傳輸效率共同決定?！痹谕确掌饕?guī)模下，網(wǎng)絡丟包0.1%可以導致算力損失50%，造成了大量的能耗浪費。因此，提升網(wǎng)絡能力，改善數(shù)據(jù)中心單位能耗下的算力水平，是數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)綠色轉型的關鍵。

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

華為超融合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡CloudFabric 3.0以CloudEngine系列數(shù)據(jù)中心交換機為核心，不僅自身設備實現(xiàn)全系列低碳生產和綠色節(jié)能，還可通過0丟包網(wǎng)絡提質減少算力浪費，縮短計算任務時間，降低整體數(shù)據(jù)中心IT能耗。

以0丟包網(wǎng)絡提質減少算力浪費

獨創(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)中心交換機基于50+散熱專利，擁有業(yè)界最領先的高效散熱能力，400GE端口每bit功耗相比業(yè)界降低54%。

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

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

· 基于業(yè)界首創(chuàng)混流風扇，結合垂直和水平兩個方向，既做離心運動，又做軸向運動，使散熱效率增加3倍，耗電量是傳統(tǒng)風扇的一半。

全無損以太網(wǎng)絡，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CloudFabric 3.0基于iLossless智能無損2.0算法，實現(xiàn)業(yè)界首個全無損以太網(wǎng)，并廣泛應用在風控識別、氣象預報、地質勘探等多元計算場景。以元宇宙虛擬數(shù)字人為例，通過人工智能訓練和圖像識別，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。也就是說，誰能更快的完成算法優(yōu)化、訓練和識別，誰就能快速上線，搶占玩家心智。第三方權威機構Tolly Group測試結果表明，在TensorFlow-GPU分布式訓練中，華為全無損以太網(wǎng)絡每秒可訓練圖片數(shù)為478張，業(yè)界為375張，計算效率提升27.4%。這意味著在同等服務器規(guī)模下，使用華為全無損以太網(wǎng)絡可比業(yè)界訓練時間縮短27.4%，不僅可以助力游戲快速上線，而且對于大型數(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。

除了在計算領域，華為全無損以太網(wǎng)絡在存儲領域也得到充分驗證，尤其是在金融、政府、航空航天等場景。Tolly Group基于業(yè)界權威的FIO存儲測試工具，完全模擬真實業(yè)務環(huán)境進行測試，結果表明：應用華為全無損以太網(wǎng)絡后，存儲系統(tǒng)在不同讀取順序場景中IOPS至少比業(yè)界高30%以上，這也意味著應用華為全無損以太網(wǎng)絡可以減少30%的存儲節(jié)點并且達到業(yè)界網(wǎng)絡方案相同的性能，從而帶來整體存儲系統(tǒng)30%的能耗降低。

全系列交換機生產節(jié)能，實現(xiàn)低碳制造

華為數(shù)據(jù)中心交換機制造體系一直致力于從“生產制造”到“產品終止使用”全生命周期的綠色化設計，以助力實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標：

· 以“少涂敷，不清洗”為原則的綠色無廢設計，拒絕排污浪費；

· 以“減量化，無紙化”為原則的綠色節(jié)材設計，拒絕材料浪費；

· 以“少耗電，減碳排”為原則的綠色節(jié)能設計，拒絕過度測試；

· 以“易拆解，零填埋”為原則的綠色回收設計，拒絕一次報廢。

2020年，華為CloudEngine系列數(shù)據(jù)中心交換機成為首批獲得國家CEC生態(tài)產品認證的以太網(wǎng)交換機，提升產品能效、降低噪聲污染、踐行綠色制造，共同守護“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型，為全球碳中和目標的早日實現(xiàn)注入數(shù)字動能。

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