2012年10月29日-31日，由中国计算机学会主办的 “2012年全国高性能计算学术年会”（HPC China 2012）在湖南省张家界阳光酒店召开。本届盛会围绕着高性能计算技术的研究进展与发展趋势、高性能计算的重大应用等主题展开，促进信息化与工业化的深度融合，为相关领域的学者提供交流合作、发布最前沿科研成果的平台，推动中国高性能计算的发展。
31日上午主会场的第二场报告，来自北京邮电大学的伍剑教授发表主题演讲，他演讲的主题是——面向云数据中心和HPC的全光互联网络。
【图】北京邮电大学的伍剑教授
伍剑认为，数据中心和超算中心相比，数据中心是面向普通大众的中心，云数据中心就是提供云计算服务的数据中心，我们希望利用一个集中式的云数据中心为成千上万个用户提供信息服务，这也是未来信息服务的一种预测。从全球范围来看，未来对于云数据中心投入的增长也非常大。
网络体系架构亟待变革
对于超算来说，不断增加的数据的规模和复杂度，也在推动超算的不断发展。未来想要得到更高的性能只能采用并行的方式，十年以后，无论是在系统性能上，还是节点规模上，还是带宽和能耗方面都提出了非常苛刻的要求。
无论是对于HPC还是云数据中心来说，未来都有一个共同的点——在网络的端口密度对于时延的要求和能耗的要求都有着特殊的要求。如果把通信按照距离来分，2公里以下的通信的应用，还处于光电混合或者说店的技术来实现的，但是无论是铜线还是其他的，最大的特点就是损耗。但是光纤在2公里以下不需要考虑损耗，所以我们相信未来将用光纤的方式来实现。
【图】网络体系架构变革迫在眉睫
在美国，数据中心的年复合增长率大约是10%左右，呼和浩特将建立500万台数据规模的数据中心。随着数据中心规模的不断增长，HPC领域处理器核数的不断增长，高带宽需求已经迫在眉睫。
而且，从耗电的角度来说，未来要达到20MW也是一个很大的挑战。
第三个方面，在数据中心里面业务流量的模型发生了很大的改变，现在数据中心内部的流量不断增加，服务器之间的流量渐增，第二方面，长包占了流量占据绝大部分，且具有突发性，这些都使得传统的交换效率很低。
全光互联网络架构设计
如果速率上到10GB、40GB甚至100GB，用电的信道损耗是一个非常严重的问题。如下图是不同的介质，成本随传输距离之间的变化曲线。可以看出，随着距离的增加，光具有更大的成本优势。
【图】电和光成本对比
第二方面，从端口密度来看。
【图】电和光端口密度对比
第三，能效方面来看，光可以低到1.4W，信号过铜线会发热，而光不存在这样的问题。
【图】电和光端口能耗成本对比
第四，从时延方面来看。光的优势更加明显。
因此，对于数据中心和超算来说，光是一种趋势，业界也普遍认为，在未来的十年内，光会不断一统天下。要做到未来的权光网络也会有挑战，首先光是无法缓存的，如何在无法缓存的情况下设计一个这样的架构就是一个最大的挑战。下面是国际上一些全新的全光网络的架构：
对于片间互联来说，技术已经出现，但实际上有多大的成本做这件事，伍剑认为，未来我们要做的片上光互连还没有一个定论，还需要花10到15年的时间将会有一个明晰的结果。
