Video: LISA14 - Open Compute Project and the Changing Data Center (September 2024)
Den kanske mest intressanta trenden inom datormaskinvara idag är Open Compute-projektet, och de ansträngningar den gör för att flytta till gemensamma, effektiva standarder för datacenterutrustning, snarare än den egenutvecklade hårdvara och programvara vi har idag. När vi först hörde talas om Open Compute såg det ut som ett bra sätt för webbhotell med hög skala att designa mer energieffektiva, lättare att underhålla servrar. Men sedan dess har Open Compute vuxit till att omfatta många andra former av hårdvara - från lagring till nätverk - och blir tillämplig på företagets datoranläggning, inte bara molnprogramvaruföretag.
Allt detta var ganska tydligt vid förra veckans toppmöte i Open Compute Project, där ett antal företag introducerade ny hårdvara designad för att arbeta med Open Compute-hårdvara och specifikationer, från servrar till nätverk.
”Tillbaka 2011 planterade vi några frön, ” sade Facebooks Frank Frankovsky, som är ordförande för OCP-stiftelsen, när man öppnade toppmötet. "Vad skulle hända om vi använde open source-principer på hårdvaruutrymmet? Arbetet som vi gör tillsammans förändrar grunden branschen."
Nya chips och specifikationer Tryck på ARM-baserade servrar
Vissa saker som meddelades under veckan stod ut. Den stora majoriteten av servrar, i den verkliga världen och i Open Compute Project, är baserade på Intels Xeon-processorer och x86-arkitekturen. Även om det troligtvis inte kommer att ändras någon gång snart, hade konkurrenter som ARM och AMD några intressanta alternativ.
AMD tillkännagav sin första 64-bitars ARM-baserade server CPU, 28nm Opteron A1100-serien (kodnamn Seattle), som Andrew Feldman, chef och företagsledare, sa att kommer att ta prov till kunder "inom veckor", även om det är förväntas inte vara allmänt tillgängligt förrän i slutet av året. A1100 inkluderar 4- eller 8-kärnars ARM Cortex-A57-processorer, upp till 4 MB delad L2 och 8 MB delad L3-cache, dubbla DDR3- eller DDR4-minneskanaler med ECC, ARM TrustZone för säkerhet och co-processorer för kryptering och data kompression.
Feldman talade om ett utvecklingspaket i A-serien med A1100-processorn och sa att företaget hade arbetat nära med Linaro Enterprise Group och mjukvaruförsäljare för att utveckla ett kompatibelt Linux-operativsystem baserat på Red Hat's Fedora, optimerad LAMP-stack, Java-support och annat programvara inklusive applikationer, hypervisorer, kompilatorer och simulatorer. Feldman höll på en liten mikroserverkonstruktion och använde AMD Opteron A-serien och Open Compute Project: s gemensamma spårspecifikation för moderkort, känd som "Group Hug", och meddelade att företaget bidrog till projektet så att hårdvaruföretag kan börja bygga servrar baserat på det.
Medan Feldman sa att AMD har åtagit sig till x86 och ARM, föreslog han starkt att datacentrets framtid pekade mot ARM-baserade servrar. "I datorns historia har mindre, lägre kostnads- och högre volym-CPU: er alltid vunnit, " sade Feldman. "Det finns inget undantag från detta." Han konstaterade att förra året skickades 8 miljarder ARM-CPU: er jämfört med 13 miljoner x86-server-CPU: er. (Det här verkar som en dum jämförelse eftersom den inkluderar ARM-CPU: er som används i alla typer av applikationer utan datacenter men utesluter x86: er som används i allt annat än servrar.) Feldman förutspådde att år 2019 kommer ARM att leda en fjärdedel av servermarknaden och anpassade ARM SoCs kommer att vara normen för stora datacenter medan mindre och effektivare x86-CPU: er kommer att dominera marknaden för x86-servern.
På chipsidan sa Applied Micro att dess X-Gene 2 kommer att ta prov i våren med vad företaget säger kommer att vara den första ARMv8-implementeringen designad för servrar. Feldman sa också att detta kommer att följas nästa år av en X-Gene 3 med 16 eller fler ARM-kärnor gjorda på en FinFET-processor.
En oro som vissa människor har haft om ARM-baserade servrar är fragmentering. För att motverka detta tillkännagav Ian Drew, verkställande direktör för affärsutveckling och marknadschef för ARM, en ny Server Base System Architecture. Tanken är att ha en grundläggande hårdvartspecifikation för OS- och firmwareutvecklare och en enda OS-bild för alla ARMv8-A-baserade servrar. "Det är en hårdspecifikation som skrivits av hårdvarukar och mjukvarukar tillsammans", sa Drew. Han noterade att detta inte är en standardisering där alla kommer att vara monolitiska utan istället utformas så att differentiering sker i rätt lager vid rätt tidpunkt.
Drew sa att ARM vill se till att alla är ombord med det, så det är allmänt tillgängligt på ARM: s webbplats. Det har stöd från OEM-tillverkarna och ett antal halvledarpartner, inklusive AMD, Applied Micro, Broadcom och Cavium.
Microsoft går med i OCP
Microsoft sade att det gick med i OCP och bidrog med en komplett uppsättning specifikationer för servrarna som driver Office 365, Windows Azure och Bing. Företagsledare Bill Laing sa att företaget vill driva innovation i molndatacenter. Den ursprungliga designen skiljer sig mycket från det standard 21-tums racket som ursprungligen bidrog av Facebook som hittills har definierat mycket av Open Compute-servrar. Istället är det ett 12U-chassi som passar i ett standardhylla med ett datorblad, lagringsblad, delat bakplan, delad kraft och kylning och en hanteringsnod.
Laing sade att dessa mönster kan förmonteras och ha minimal integrering på plats, eftersom kompletta brickor kan tas bort och ersättas. I jämförelse med en traditionell företagsserver sa han att denna design ger upp till 40 procent kostnadsbesparingar, upp till 15 procent energieffektivitetsvinster och en förbättring av 50 procent i installation och servicetider. Tanken är att låta kunderna få samma fördelar och "driva molntjänster framåt precis som vi förvandlade datacenterdatorer."
Microsoft driver mer än 200 molntjänster globalt och betjänar över 1 miljard kunder och mer än 20 miljoner företag på över 90 marknader och distribuerar för närvarande över 1 miljon servrar i sina datacentra, säger Laing.
Öppna Compute Adds Networking
Ett nytt projekt är nätverk, som officiellt lanserades i maj i år. "Det är lite konstigt att öppen källkod har haft en oerhört positiv inverkan på mjukvara och servrar och datacentra och lagring och vi har dessa kärleksfullt utformade öar med öppen källkodsteknik, men det som kopplar samman dessa öar är fortfarande en egen svart låda, " Sa Frankovsky. "Så vi beslutade att knäcka den svarta rutan och ge kunderna flexibilitet och val i deras nätverk och transparens. Samma saker som lockar människor till open source-programvara är det som lockar oss till open source-hårdvara. Det är den naturliga mänskliga nyfikenheten kring hur detta arbete och hur skulle det fungera annorlunda om jag tog det isär och sätter tillbaka det på samma sätt som jag vill sätta tillbaka det igen?"
Inom några månader, sade han, hade OCP fått bidrag från Broadcom, Intel, Mellanox, Big Switch och Cumulus Networks.
Medan ett antal företag har pratat om icke-egenutvecklade switch-up-of-rack-växlar, var jag fascinerad av att se Dell meddela en affär med Cumulus Networks under vilken hårdvaruföretaget skulle återförsälja Cumulus Linux-baserade nätverksprogramvara ovanpå OCP-kompatibla nätverk hårdvara.
Andra intressanta hårdvaruyheter på utställningen inkluderade Seagates tillkännagivande att det bidrar med sin Kinetic-lagringsplattform till OCP, vilket gör att applikationer kan ansluta till lagring direkt via Ethernet snarare än att gå igenom traditionella lagringsservrar.
Facebooks Full-Stack Infrastructure Optimization
Med tanke på dess nyckelroll i lanseringen av Open Compute är det inte förvånande att Facebook är en av de ledande när det gäller att anta de flesta teknikerna. Jay Parikh, Facebooks vice president för infrastruktur, gav en presentation om "varför allt det som Facebook gör med infrastruktur faktiskt är viktigt." I början fokuserade Facebook-infrastrukturteamet bara på att hålla saker igång, sa Parikh. Men när det fortsatte att växa nådde teamet snabbt gränserna för hårdvara och mjukvara. De hade några "spektakulära misslyckanden", sade han, men i processen lärde sig en grundläggande sak: I skala förstoras alla dina problem.
Längs vägen skapade de en ny serverkonstruktion som var mer kostnadseffektiv och energieffektiv och gjorde det enklare att hantera och reparera servrar. Idag har Facebook ett anpassat datacenter med anpassade rack, dator- och lagringsservrar och nätverk.
"Med tiden tvingades vi ta över kontrollen över varje del av stacken eftersom vi var tvungna att hålla jämna steg med tillväxten, " sade Parikh. Han berättade om begreppet "full stack infrastrukturoptimering", inklusive programvaran, nätverk, servrar och lagring. Nu använder företaget endast Open Compute Project-hårdvara. "Vi sparar faktiskt massor av pengar, " sade han. Under de senaste tre åren har optimering av full stack sparat Facebook för mer än 1, 2 miljarder dollar.
Parikh gav sedan en uppdatering på Facebooks kyllagring. Han sa att företagets första nya kylagringsanläggning, med en kapacitet på 30 petabyte, har gått live och en andra kommer snart att komma online, vilket ger den totala lagringskapaciteten till "över 100 petabyte" de närmaste månaderna. Varje anläggning är utformad för att lagra högst tre exabyte så att det finns mycket utrymme för tillväxt.
För första gången visade Parikh en prototyp av Facebooks lagringsserver med Blu-ray-skivor (en idé som företaget pratade om vid förra årets toppmöte). Skåpservern har 10.000 Blu-ray-skivor för totalt 1 petabyte lagring, och Facebook har planer på att så småningom öka densiteten till 5 petabyte per rack. Jämfört med det nuvarande hårddiskbaserade kylagringssystemet, kunde Blu-ray-servrarna sänka kostnaderna i halva och minska energianvändningen med 80 procent, sade Parikh. Facebook planerar att testa ett produktionssystem senare i år och skulle använda Blu-ray-servrarna för kyllagring av sällsynta användare foton och videor.
Öppna datorer och mindre företag
En av de saker som mest intrigerade mig från toppmötet var indikationen på att det inte bara var molnskala företag som Facebook, Rackspace och Microsoft som omfattade konceptet. Istället pekade Frankovsky på stora företagskunder som Bloomberg, Fidelity och Goldman Sachs som var i processen med att distribuera Open Compute.
Det är intressant att det nu finns fler sätt att använda standard 19-tums rackkomponenter med en 21-tums Open Rack-behållare, och vice versa. Till exempel påpekade Frankovsky att Fidelity kom med ett Open Bridge Rack till ett standard MKB-rack i ett Open Rack. Hyve Solutions tog några Open Compute-systemkort och paketerade dem i standard 19-tums fack och bidrog designen tillbaka till grunden.
Andreessen sade att det nu finns en radikal möjlighet att kombinera programvara med öppen källkod och öppen källkodsmaskinvara med hög volym för att avsevärt minska kostnaderna för system och leverera molnbaserade tjänster inom områden som hälsovård och utbildning. Nya företag kan köra nästan helt på molnet, så som en konsekvens köper 500 000 $ nu en start av två års landningsbana för att lansera en produkt. Medan Facebook (Andreessen sitter i styrelsen) har en stor kapitalbudget nu, sade han, hade den funnits 1999 skulle det ha krävt en kapitalbudget 50 till 100 gånger större än den är nu, kanske spendera 100 miljarder dollar per år på kapital utrustning, vilket är omöjligt. Utvecklingen av hårdvara med lägre kostnad, högre volym är det som gör tjänster som Facebook eller Google möjliga. Om du projicerar ytterligare 10 år, sade han, kommer de tjänster som kommer att vara möjliga att blåsas.
"All tillväxt ligger i molnet, " sade Bechtolsheim, med traditionella IT-utgifter platta eller sjunkande. Arista Networks utvecklar nätverksutrustning som tillgodoser dessa molnskaliga datacenter. Han sa att det är mycket meningsfullt att standardisera nätverkshårdvara. Tills Open Compute-projektet kom med, sa Bechtolsheim, hade branschen aldrig ett forum för öppen, samarbetsvillig hårdvaruinnovation. Men även om det fortfarande finns några få företag som gör sina egna marker, och han tror att det är en äldre modell. Saken med nätverk är att du behöver en programvaruback som faktiskt fungerar. Hårdvara är lätt, mjukvara är svår, sa han, varför Arista har ett mycket större programteam.
Bechtolsheim sa att ankomsten av 64-bitars datoranläggning och ARM SoCs med högre frekvenser (minst 2GHz) är det som kommer att göra ARM livskraftigt i datacentret. Det kommer sannolikt att hända när det är vettigt, sade han. Han sa också "till Intels försvar" att det har gjort ett anmärkningsvärt jobb med att utnyttja sin processteknik för att leverera mer energieffektiva, billigare avskiljare. Intel är en formidabel konkurrent här och du behöver tävlingar för att hålla innovation igång, sade han. Med den nuvarande framstegskursen kommer datacentret som kostar 1 miljard dollar idag bara att kosta 10 000 dollar på ett decennium. Det gör det möjligt för nästa generation applikationer.
För att hjälpa till att göra Open Compute-produkter mer allmänt accepterade, tillkännagav Frankovsky en annan typ av tekniklicenser som är mer lik GPL så att alla derivatarbeten kommer att återlämnas till stiftelsen, liksom Open Compute-hårdvara certifiering med nya laboratorier i Taiwan och på University of Texas i San Antonio.
