Video: What's inside a Facebook Datacenter Open Compute Rack? (Oktober 2024)
Den måske mest interessante tendens inden for computerhardware i dag er Open Compute-projektet, og den indsats, det gør for at bevæge sig til fælles, effektive standarder for datacenterudstyr, snarere end den proprietære hardware og software, vi har i dag. Da vi først hørte om Open Compute, virkede det som en god måde for hyper-skala-webfirmaer at designe mere energieffektive, lettere at vedligeholde servere. Men siden da er Open Compute vokset til at omfatte mange andre former for hardware - fra opbevaring til netværkssamarbejde - og bliver anvendelig til enterprise computing, ikke kun cloud-softwarevirksomheder.
Alt dette var helt tydeligt på sidste uges Open Compute-projektmøde, hvor en række virksomheder introducerede ny hardware designet til at arbejde med Open Compute-hardware og specifikationer, fra servere til netværk.
”Tilbage i 2011 plantede vi et par frø, ” sagde Facebooks Frank Frankovsky, som er formand for OCP Foundation, ved åbningen af topmødet. "Hvad ville der ske, hvis vi anvendte open source-principper på hardware-pladsen? Det arbejde, vi udfører sammen, er grundlæggende at transformere branchen."
Nye chips og specifikationer Tryk på ARM-baserede servere
Nogle ting, der blev annonceret i løbet af ugen, skilte sig ud. Det store flertal af servere, i den virkelige verden og i Open Compute-projektet, er baseret på Intels Xeon-processorer og x86-arkitekturen. Selvom det næppe sandsynligvis ændrer noget snart, havde konkurrenter som ARM og AMD nogle interessante alternativer.
AMD annoncerede sin første 64-bit ARM-baserede server CPU, 28nm Opteron A1100-serien (kodenavnet Seattle), som Andrew Feldman, daglig leder og koncerndirektør, sagde vil prøveudtagning til kunderne "inden for uger", selvom det er forventes ikke at være bredt tilgængelig før i slutningen af året. A1100 inkluderer 4- eller 8-core ARM Cortex-A57-processorer, op til 4MB delt L2 og 8MB delt L3-cache, dobbelt DDR3- eller DDR4-hukommelseskanaler med ECC, ARM TrustZone til sikkerhed og co-processorer til kryptering og data kompression.
Feldman talte om et udviklingssæt i A-serien med A1100-processoren og sagde, at virksomheden havde arbejdet tæt sammen med Linaro Enterprise Group og softwareleverandører for at udvikle et kompatibelt Linux-operativsystem baseret på Red Hat's Fedora, optimeret LAMP-stak, Java-support og andet software inklusive applikationer, hypervisorer, compilere og simulatorer. Feldman fastholdt et lille mikroserver-design ved hjælp af AMD Opteron A-serien og Open Compute-projektets fælles slotspecifikation til bundkort, kendt som "Group Hug", og annoncerede, at virksomheden bidrog med det til projektet, så hardwarevirksomheder kan begynde at bygge servere baseret på det.
Mens Feldman sagde, at AMD er forpligtet til x86 og til ARM, foreslog han kraftigt, at datacentrets fremtid pegede mod ARM-baserede servere. "I computernes historie har mindre, lavere omkostninger og højere volumen CPU'er altid vundet, " sagde Feldman. "Der er ingen undtagelse fra dette." Han bemærkede, at der sidste år blev sendt 8 milliarder ARM-CPU'er sammenlignet med 13 millioner x86 server-CPU'er. (Dette virker som en fjollet sammenligning, da den inkluderer ARM-CPU'er, der bruges i alle slags applikationer, der ikke er datacenter, men ekskluderer x86'er, der bruges i alt andet end servere.) Feldman forudsagde, at i 2019 vil ARM kommandere en fjerdedel af servermarkedet og brugerdefinerede ARM SoC'er vil være normen for store datacentre, mens mindre og mere effektive x86 CPU'er vil dominere x86-servermarkedet.
Også på chipsiden sagde Applied Micro, at dens X-Gene 2 skal prøveudtages i foråret med det, som virksomheden siger, vil være den første ARMv8-implementering designet til servere. Feldman sagde også, at dette vil blive fulgt næste år af en X-Gene 3 med 16 eller flere ARM-kerner lavet på en FinFET-processor.
En bekymring, som nogle mennesker har haft omkring ARM-baserede servere, er fragmentering. For at imødegå dette annoncerede Ian Drew, koncerndirektør for forretningsudvikling og Chief Marketing Officer for ARM, en ny Server Base System Arkitektur. Ideen er at have en grundlæggende hardwarespecifikation til OS- og firmwareudviklere og et enkelt OS-billede til alle ARMv8-A-baserede servere. "Det er en hardwarespecifikation, der blev skrevet af hardware fyre og software fyre sammen, " sagde Drew. Han bemærkede, at dette ikke er en standardisering, hvor alle vil være monolitiske, men i stedet designes, så differentiering sker på det rigtige lag på det rigtige tidspunkt.
Drew sagde, at ARM vil sikre sig, at alle er ombord med det, så det er offentligt tilgængeligt på ARM-webstedet. Det har support fra OEM'erne og en række halvlederpartnere, herunder AMD, Applied Micro, Broadcom og Cavium.
Microsoft tilslutter sig OCP
Microsoft sagde, at det sluttede sig til OCP og bidrog med et komplet sæt specifikationer for de servere, der driver Office 365, Windows Azure og Bing. Corporate Vice President Bill Laing sagde, at virksomheden ønsker at drive innovation i cloud-datacentre. Dette oprindelige design er meget forskelligt fra det standard 21-tommer rack, som oprindeligt blev bidraget med af Facebook, der har defineret meget af Open Compute-servere til dato. I stedet er det et 12U-chassis, der passer ind i et standard rack med et computerkniv, opbevaringsblad, delt bagplan, delt strøm og køling og en administrationsnode.
Laing sagde, at disse design kan formonteres og have minimal integration på stedet, da komplette bakker kan fjernes og udskiftes. I sammenligning med en traditionel virksomhedsserver sagde han, at dette design giver op til 40 procent omkostningsbesparelser, op til 15 procent energieffektivitetsgevinster og en forbedring på 50 procent i implementering og servicetider. Ideen er at give kunderne mulighed for at få disse samme fordele og "drive cloud computing frem, ligesom vi transformerede virksomhedens datacenter-computing."
Microsoft driver mere end 200 cloud-tjenester globalt og betjener over 1 milliard kunder og mere end 20 millioner virksomheder på over 90 markeder og distribuerer i øjeblikket over 1 million servere i sine datacentre, siger Laing.
Åbn Compute Adds Networking
Et nyt projekt er netværk, der officielt blev lanceret i maj. "Det er lidt underligt, at open source har haft denne meget positive indflydelse på software og servere og datacentre og opbevaring, og vi har disse kærligt udformede øer med open source-teknologi, men hvad der forbinder disse øer sammen er stadig en proprietær sort kasse, " Sagde Frankovsky. "Så vi besluttede at knække åbne den sorte boks og give kunderne fleksibilitet og valg i deres netværk og gennemsigtighed. De samme ting, der tiltrækker folk til open source-software er, hvad der tiltrækker os til open source-hardware. Det er den naturlige menneskelige nysgerrighed, hvordan dette arbejde, og hvordan ville det fungere anderledes, hvis jeg tog det fra hinanden og satte det sammen igen, som jeg vil sammensætte det igen?"
I løbet af måneder, sagde han, havde OCP modtaget bidrag fra Broadcom, Intel, Mellanox, Big Switch og Cumulus Networks.
Mens en række virksomheder har talt om ikke-proprietære top-of-rack-switches, blev jeg fascineret af at se Dell annoncere en aftale med Cumulus Networks, hvor hardwarefirmaet ville videresælge Cumulus's Linux-baserede netværkssoftware på toppen af OCP-kompatibelt netværk hardware.
Andre interessante hardware-nyheder på showet inkluderede Seagates meddelelse om, at det bidrager med sin Kinetic-lagringsplatform til OCP, som giver applikationer mulighed for at oprette forbindelse til lager direkte over Ethernet snarere end at gå gennem traditionelle lagringsservere.
Facebooks fuld-stack infrastrukturoptimering
I betragtning af dens nøglerolle i lanceringen af Open Compute er det ikke overraskende, at Facebook er en af de førende inden for vedtagelse af de fleste af teknologierne. Jay Parikh, Facebooks vicepræsident for infrastruktur, holdt en præsentation om "hvorfor alle de ting, som Facebook laver med infrastruktur, faktisk betyder noget." I begyndelsen fokuserede Facebook-infrastrukturteamet bare på at holde tingene i gang, sagde Parikh. Men da det fortsatte med at vokse, nåede teamet hurtigt grænserne for hardware og software. De havde nogle "spektakulære fejl", sagde han, men i processen lærte de en grundlæggende ting: I skala forstærkes alle dine problemer.
Undervejs skabte de et nyt serverdesign, der var mere omkostningseffektivt og energieffektivt og gjorde det lettere at administrere og reparere servere. I dag har Facebook et brugerdefineret datacenter med brugerdefinerede stativer, computere og lagringsservere og netværk.
"Med tiden blev vi tvunget til at overtage kontrollen over hver del af stakken, fordi vi måtte følge med i væksten, " sagde Parikh. Han talte om konceptet "fuld stack infrastrukturoptimering", inklusive software, netværk, servere og opbevaring. Nu bruger virksomheden kun Open Compute Project-hardware. ”Vi sparer faktisk masser af penge, ” sagde han. I løbet af de sidste tre år har optimering af fuld stak sparet Facebook over 1, 2 milliarder dollars.
Parikh gav derefter en opdatering på Facebooks køleplads. Han sagde, at selskabets første nye køleoplagringsfacilitet, med en kapacitet på 30 petabyte, er gået i live, og en anden en kommer snart online, hvilket bringer den samlede lagerkapacitet til "godt over 100 petabyte" i de næste par måneder. Hver facilitet er designet til at opbevare maksimalt tre exabyte, så der er meget plads til vækst.
For første gang viste Parikh en prototype af Facebooks lagringsserver ved hjælp af Blu-ray-diske (en idé, som virksomheden talte om på sidste års topmøde). Kabinetserveren rummer 10.000 Blu-ray-diske til i alt 1 petabyte opbevaring, og Facebook har planer om i sidste ende at øge densiteten til 5 petabyte pr. Rack. Sammenlignet med det nuværende harddiskbaserede koldlagringssystem kunne Blu-ray-serverne reducere omkostningerne til halvdelen og reducere energiforbruget med 80 procent, sagde Parikh. Facebook planlægger at teste et produktionssystem senere på året og vil bruge Blu-ray-serverne til kold opbevaring af sjældent adgang til brugerbilleder og videoer.
Åbne computere og mindre virksomheder
En af de ting, der mest fascinerede mig fra topmødet, var indikationen på, at det ikke kun var molekylære virksomheder som Facebook, Rackspace og Microsoft, der omfattede konceptet. I stedet pegede Frankovsky på store virksomhedskunder som Bloomberg, Fidelity og Goldman Sachs som i færd med at implementere Open Compute.
Det er interessant, at der nu er flere måder at bruge standard 19-tommer rackkomponenter med en 21-tommers Open Rack-container, og vice versa. For eksempel påpegede Frankovsky, at Fidelity kom med en Open Bridge Rack til et standard VVM-rack i et Open Rack. Hyve Solutions tog nogle Open Compute-systemkort og pakker dem om i standard 19-tommer bakker og bidrog designen tilbage til fundamentet.
Andreessen sagde, at der nu er en radikal mulighed for at kombinere open source-software og open source-hardware med stort volumen for at reducere omkostningerne ved systemer betydeligt og levere skybaserede tjenester inden for områder som sundhedsvæsen og uddannelse. Nye virksomheder kan køre næsten udelukkende på skyen, så som en konsekvens køber $ 500.000 nu en start af to års startbane for at lancere et produkt. Mens Facebook (Andreessen er med i bestyrelsen) har et stort kapitalbudget nu, sagde han, hvis det eksisterede i 1999, ville det have krævet et kapitalbudget 50 til 100 gange større end det er nu, måske bruge 100 milliarder dollars om året på kapital udstyr, hvilket er umuligt. Udviklingen af lavere omkostninger, højere volumen hardware er det, der gør tjenester som Facebook eller Google muligt. Hvis du projicerer yderligere 10 år, sagde han, vil de tjenester, der vil være mulige, blive sindssyge.
"Al væksten er i skyen, " sagde Bechtolsheim, med traditionelle it-udgifter fladt eller faldende. Arista Networks udvikler netværksudstyr, der imødekommer disse cloud-skala datacentre. Han sagde, at det giver meget mening at standardisere netværkshardware. Indtil Open Compute-projektet kom med, sagde Bechtolsheim, branchen havde aldrig et forum for åben, samarbejdende hardwareinnovation. Men selvom der stadig er et par virksomheder, der laver deres egne chips, og han mener, at det er en arvemodel. Sagen ved netværk er, at du har brug for en softwarestak, der faktisk fungerer. Hardware er let, software er hårdt, sagde han, hvorfor Arista har et meget større softwareteam.
Bechtolsheim sagde, at ankomsten af 64-bit computing og ARM SoC'er med højere frekvenser (mindst 2GHz) er det, der vil gøre ARM levedygtig i datacentret. Det sker sandsynligvis, når det giver mening, sagde han. Han sagde også, "til Intels forsvar", at det har gjort et bemærkelsesværdigt stykke arbejde ved at udnytte sin procesteknologi til at levere mere energieffektive, billigere afskæringsprocessorer. Intel er en formidabel konkurrent her, og du har brug for konkurrencer for at holde innovation igang, sagde han. Med den nuværende fremskridt vil datacenteret, der koster 1 milliard dollar i dag, kun koste 10.000 $ om et årti. Det muliggør den næste generation af applikationer.
For at hjælpe med at gøre Open Compute-produkter mere bredt accepteret, annoncerede Frankovsky en anden form for teknologilicenser, der ligner GPL, så alle afledte værker vil blive givet tilbage til fundamentet samt Open Compute-hardwarecertificering ved hjælp af nye laboratorier i Taiwan og på University of Texas i San Antonio.
