根据思科的最新报告，全球对更多数据的高需求继续以每年25%的复合年增长率增长。除了消费者的高需求之外，数据中心内部的流量也在以类似的速度继续增长。事实上，数据中心本身产生的流量比用户产生的流量要多。网络功能虚拟化(Network function virtualization, NFV)和数据中心的超大规模，意味着流量在数据中心内持续、动态地分配，保证资源的最大化。不断增长的互联网流量意味着数据中心内部的技术必须更快、更高效。

图1:从技术角度来看，NFV和软件定义网络(SDN)导致数据中心内部发生重大变化。

100G让位于400G，最终是800G

数据在整个基础设施中的移动速度是满足消费者对更多数据需求的关键。不到10年前，基础设施的骨干是基于40gbit /s技术的。从40gbit /s到100gbit /s，从10gbit /s的10个通道到25gbit /s的4个通道。然而，对于即将到来的世界变化来说，100gbit /s还不够快。虚拟现实、自动驾驶和大数据等技术意味着需要更低延迟的更多数据。因此，关于如何达到400gbit /s的研究开始了。

关于400gbit /s的最大争论是，是使用传统的信号(NRZ)，还是使用一种新技术(PAM-4)取代NRZ信号。IEEE和CEI等标准组织花了大量时间讨论这两种方法，并最终决定将PAM-4信令作为400gbe的实际技术。这意味着对400gbe的更改是革命性的，而不是渐进的。因此，生态系统的大部分仍有待建立。100gbe是低成本和可靠的，而迁移到400gbe还没有达到成本和可靠性，真正看到整个基础设施迁移到它。当Facebook宣布它将继续建立基于100gbe技术的数据中心时，400gbe生态系统停滞的证据就真正显现出来了。

即使数据中心的400gbit /s传输速度略有放缓，但这并不意味着技术仍在进步。随着5G开始接管手机网络，数据中心将面临更大的压力，800 Gbit/s的技术正在开发中!目前，800 GbE将分两阶段推出，第一阶段为8通道的100 Gbit/s技术，最终将改为4通道的200 Gbit/s PAM-4信令。虽然800gbe似乎是一种进化，但向200gbit /s PAM-4信号的迁移将给开发人员带来许多挑战。今天，在100 Gbit/s的时代，我们看到了巨大的信号到噪声的挑战和不断强调的利润。我们看到需要前向纠错和均衡，因为误码率已经从10E-12缩小到10E-5(未校正)。现在想象一下，数据速率翻倍是多么困难。

PCIExpress从Gen4移动到Gen5和PAM4

到目前为止，我们已经讨论了以太网标准，但这并不是我们看到技术必须更快发展的唯一领域。PCIExpress已经成为高速数字技术的基本构建模块之一。近十年来，PCIExpress一直停留在Gen4，但是Gen4的速度不足以处理400 GbE。PCIExpress需要采用并变得更快，因此PCIExpress联盟宣布了Gen5，它将速度提高了一倍，以满足400GbE的需求。向第5代移动意味着速度从16 Gbit/s提高到32 Gbit/s，而利润率正在进一步缩小。

图2:未来5年，PCIExpress的速度将提高4倍。

对于PCIExpress Gen5来说，最深刻的挑战将是如何区分通道末端的1和0。为了描述这种行为，开发人员使用实时眼睛测量。对于第4代，测量尺寸为20mV。虽然这很小，但可以实时测量眼睛。当我们移动到PCIExpress Gen5时，规格缩小到14 mV!这是非常小的，而且是在去嵌入通道的影响和平衡眼睛之后。简而言之，向第五代转型并不容易。更困难的是向PCIExpress Gen6的迁移。已经宣布，为了跟上800GbE, PCIExpress将迁移到PAM-4。这是一个重大的变化，意味着整个生态系统将有新的学习和测试设备。

新技术的出现提高了产量

由于PCIExpress花了很多年才达到第5代和bbb20 Gbit/s，因此业界需要更快的速度。正如引言中提到的，软件定义网络和网络功能虚拟化正在接管数据中心，这创造了对机器学习的需求。随着机器学习的到来，处理器和所有加速器(包括图形处理单元(GPU))之间需要非常快速的通信。机器学习也给整个数据中心带来了对gpu的巨大需求。对更快速度的需求催生了对新技术的需求，这些新技术可以比PCIExpress更好地处理机器学习。将CCIX (Cache Coherent Interconnect)和CXL (Compute Express Link)加入到技术组合中。

那么，为什么需要新技术呢?除了需要更快的速度之外，这些技术背后的主要驱动因素是对缓存一致性的需求。本质上允许更容易地访问处理器和加速器的缓存。缓存一致性是实现更快的机器学习的关键组件，因为服务器的组件处于持续通信状态。CXL和CCIX都承诺缓存一致性以及满足400Gbe基础架构需求的速度。他们计划与PCIExpress共存。

结论

数据中心内部的技术正在转向更快、更高效的技术。向400gbe的转变是革命性的，这意味着即使是高速数字技术也会受到影响。开发人员必须跟上变化，以便能够以更短的延迟和更快的速度满足消费者对更多数据的持续需求。