تُظهر قمة الحوسبة المفتوحة ابتكارات هائلة للأجهزة

ربما يكون الاتجاه الأكثر إثارة للاهتمام في أجهزة الكمبيوتر اليوم هو Open Compute Project ، والجهود التي يبذلها من أجل الانتقال إلى معايير شائعة وفعالة لمعدات مركز البيانات ، بدلاً من الأجهزة والبرمجيات المسجلة لدينا اليوم. عندما سمعنا عن Open Compute لأول مرة ، بدا الأمر وكأنه طريقة جيدة لشركات الويب كبيرة الحجم لتصميم خوادم أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وأسهل صيانتها. لكن منذ ذلك الحين ، نمت Open Compute لتشمل العديد من أشكال الأجهزة الأخرى - من التخزين إلى الشبكات - وأصبحت قابلة للتطبيق على حوسبة المؤسسات ، وليس فقط شركات البرمجيات السحابية.

كل هذا كان واضحًا تمامًا في قمة مشروع الحوسبة المفتوحة الأسبوع الماضي ، حيث قدمت مجموعة متنوعة من الشركات أجهزة جديدة مصممة للعمل مع أجهزة ومواصفات Open Compute ، من الخوادم إلى الشبكات.

وقال فرانك فرانكوفسكي ، من فيسبوك ، الذي يرأس مؤسسة OCP ، في افتتاح القمة: "في عام 2011 ، زرنا بعض البذور". "ماذا سيحدث إذا قمنا بتطبيق مبادئ المصدر المفتوح على مساحة الأجهزة؟ العمل الذي نقوم به معًا هو تحويل الصناعة بشكل أساسي".

رقائق جديدة ومواصفات دفع الخوادم القائمة على ARM

بعض الأشياء التي أعلن عنها خلال الأسبوع برزت. تعتمد الغالبية العظمى من الخوادم ، في العالم الحقيقي وفي مشروع Open Compute Project ، على معالجات Intel Xeon وبنية x86. في حين أنه من غير المرجح أن يتغير ذلك في أي وقت قريب ، فإن لدى المنافسين مثل ARM و AMD بعض البدائل المثيرة للاهتمام.

أعلنت AMD عن أول وحدة المعالجة المركزية للخوادم المستندة إلى ARM من فئة 64 بت ، وهي سلسلة 28nm Opteron A1100 (تسمى سياتل) ، والتي قال أندرو فيلدمان ، المدير العام ونائب رئيس الشركة ، إنها ستأخذ عينات للعملاء "خلال أسابيع" ، على الرغم من أنها ليس من المتوقع أن تكون متاحة على نطاق واسع حتى قرب نهاية العام. يشتمل A1100 على معالجات ARM Cortex-A57 من 4 أو 8 نواة ، وحتى 4 ميجابايت من ذاكرة التخزين المؤقت المشتركة L2 و 8 ميجابايت من ذاكرة L3 المشتركة ، وقنوات ذاكرة مزدوجة DDR3 أو DDR4 مع ECC و ARM TrustZone للأمان ومعالجات مشتركة للتشفير والبيانات ضغط.

تحدث فيلدمان عن مجموعة A Series Development Kit مع المعالج A1100 وقال إن الشركة كانت تعمل عن كثب مع Linaro Enterprise Group وبائعي البرامج لتطوير نظام تشغيل Linux متوافق يستند إلى Red Hat's Fedora ، ومكدس LAMP ، ودعم Java ، وغيرها البرامج بما في ذلك التطبيقات ، برامج Hypervisor ، المجمعين ، وأجهزة المحاكاة. احتفظ Feldman بتصميم صغير للخوادم الصغيرة ، باستخدام AMD Opteron A-Series ومواصفات الفتحة المشتركة لمشروع Open Compute للوحات الأم المعروفة باسم "Group Hug" ، وأعلن أن الشركة تساهم في المشروع حتى تتمكن شركات الأجهزة من بدء بناء الخوادم بناء على ذلك.

بينما قال Feldman إن AMD ملتزمة x86 و ARM ، اقترح بقوة أن مستقبل مركز البيانات كان يشير إلى الخوادم القائمة على ARM. وقال فيلدمان "في تاريخ أجهزة الكمبيوتر الأصغر حجماً ، كانت وحدات المعالجة المركزية الأصغر حجماً والأقل تكلفة والأعلى حجمًا قد فازت دائمًا". "لا يوجد استثناء لهذا." وأشار إلى أنه في العام الماضي ، تم شحن 8 مليارات وحدة المعالجة المركزية ARM مقارنة مع 13 مليون وحدة x86 من وحدات المعالجة المركزية. (يبدو هذا بمثابة مقارنة سخيفة نظرًا لأنه يشتمل على وحدات المعالجة المركزية ARM المستخدمة في جميع أنواع التطبيقات التي لا تحتوي على مركز بيانات ولكنها تستبعد x86s المستخدمة في أي شيء عدا الخوادم.) توقع Feldman أنه بحلول عام 2019 ، سيتطلب ARM ربع سوق الخوادم والمخصصات ستكون ARM SoCs هي القاعدة لمراكز البيانات الكبيرة ، بينما تهيمن وحدات x86 الأصغر والأكثر كفاءة على سوق خوادم x86.

على جانب الشريحة ، قالت Applied Micro إن X-Gene 2 ستأخذ عينات هذا الربيع مع ما تقول الشركة إنه أول تطبيق ARMv8 مصمم للخوادم. وقال فيلدمان أيضًا إن هذا سيتبعه العام المقبل X-Gene 3 مع 16 أو أكثر من نوى ARM المصنوعة على معالج FinFET.

أحد الشواغل التي واجهها بعض الأشخاص حول الخوادم التي تستند إلى ARM هو التجزئة. للتصدي لهذا ، أعلن إيان درو ، نائب الرئيس التنفيذي لتطوير الأعمال وكبير مسؤولي التسويق في ARM ، عن بنية نظام خادم قاعدة جديدة. والفكرة هي أن يكون لديك أحد مواصفات الأجهزة الأساسية لمطوري نظام التشغيل والبرامج الثابتة وصورة نظام تشغيل واحدة لجميع الخوادم القائمة على ARMv8-A. وقال درو "إنها مواصفات للأجهزة التي كتبها شباب الأجهزة وشبكات البرمجيات معًا". وأشار إلى أن هذا ليس توحيدًا حيث سيكون الجميع متجانسة ولكن تم تصميمه بدلاً من ذلك بحيث يحدث التمايز في الطبقة المناسبة في الوقت المناسب.

قال درو إن ARM يريد التأكد من أن الجميع على متنها ، لذلك فهو متاح للجمهور على موقع ARM. يحظى بدعم من مصنعي المعدات الأصلية وعدد من شركاء أشباه الموصلات ، بما في ذلك AMD و Applied Micro و Broadcom و Cavium.

مايكروسوفت تنضم إلى OCP

قالت Microsoft إنها تنضم إلى OCP وتساهم بمجموعة كاملة من المواصفات للخوادم التي تعمل على تشغيل Office 365 و Windows Azure و Bing. وقال بيل لينغ نائب رئيس الشركة إن الشركة تريد دفع الابتكار في مراكز البيانات السحابية. يختلف هذا التصميم الأولي اختلافًا كبيرًا عن الحامل القياسي مقاس 21 بوصة الذي ساهم به Facebook أصلاً والذي حدد الكثير من خوادم Open Compute حتى الآن. بدلاً من ذلك ، إنه هيكل 12U يناسب في حامل قياسي بشفرة حوسبة ، وشفرة تخزين ، لوحة الكترونية معززة مشتركة ، قوة مشتركة وتبريد ، وعقدة إدارة.

قال لينغ إن هذه التصاميم يمكن تجميعها مسبقًا ولديها حد أدنى من التكامل في الموقع ، حيث يمكن إزالة الصواني الكاملة واستبدالها. وبالمقارنة مع خادم المؤسسات التقليدي ، قال إن هذا التصميم يوفر وفورات في التكاليف تصل إلى 40 في المائة ، ومكاسب في استهلاك الطاقة تصل إلى 15 في المائة ، وتحسينًا بنسبة 50 في المائة في أوقات النشر والخدمات. والفكرة هي السماح للعملاء بالحصول على هذه المزايا نفسها و "دفع الحوسبة السحابية إلى الأمام تمامًا مثلما حولنا الحوسبة في مركز بيانات المؤسسات".

تدير شركة "مايكروسوفت" أكثر من 200 خدمة سحابية على مستوى العالم ، وتخدم أكثر من مليار عميل وأكثر من 20 مليون شركة في أكثر من 90 سوقًا وتوظف حاليًا أكثر من مليون خادم في مراكز البيانات التابعة لها.

فتح حساب يضيف الشبكات

مشروع جديد هو التواصل ، والذي تم إطلاقه رسميا في شهر مايو الماضي. "من الغريب أن يكون للمصدر المفتوح هذا التأثير الإيجابي المذهل على البرامج والخوادم ومراكز البيانات والتخزين ، ولدينا هذه الجزر المصممة بتكنولوجيا مفتوحة المصدر ، لكن ما يربط هذه الجزر معًا ما زال مربعًا أسودًا خاصًا" قال فرانكوفسكي. "لذلك قررنا أن نفتح الصندوق الأسود ونمنح العملاء المرونة والاختيار في شبكتهم وشفافيتهم. نفس الأشياء التي تجذب الناس إلى برمجيات المصدر المفتوح هي ما يجذبنا لفتح أجهزة المصدر. إنه فضول إنساني طبيعي حول كيف يفعل هذا العمل وكيف سيكون العمل بشكل مختلف إذا انفصلت عنه وأعادته معًا بالطريقة التي أرغب في إعادة تجميعها معًا؟"

وقال إنه في غضون أشهر ، تلقى OCP مساهمات من Broadcom و Intel و Mellanox و Big Switch و Cumulus Networks.

بينما تحدث عدد من الشركات عن رموز التبديل غير الاحتياطية غير المسجلة الملكية ، فقد كنت مفتونًا برؤية Dell تعلن عن صفقة مع Cumulus Networks تقوم بموجبه شركة الأجهزة بإعادة بيع برنامج شبكة Cumulus الذي يستند إلى نظام Linux على قمة الشبكة المتوافقة مع OCP المعدات.

تضمنت أخبار الأجهزة الأخرى المثيرة للاهتمام في المعرض إعلان Seagate عن أنها تساهم في نظام التخزين الحركي في OCP ، والذي يسمح للتطبيقات بالاتصال بالتخزين مباشرة عبر الإيثرنت بدلاً من المرور عبر خوادم التخزين التقليدية.

الأمثل للبنية التحتية مكدس الفيسبوك

نظرًا لدورها الرئيسي في إطلاق Open Compute ، فليس من المستغرب أن يكون Facebook أحد القادة في تبني معظم التقنيات. قدم جاي باريك ، نائب رئيس البنية التحتية لفيسبوك ، عرضًا تقديميًا حول "سبب أهمية كل الأشياء التي يقوم بها فيس بوك بالبنية التحتية فعليًا". في البداية ، ركز فريق البنية التحتية لفيسبوك على الحفاظ على سير الأمور ، على حد تعبير باريك. ولكن مع استمرار نموها ، وصل الفريق بسرعة إلى حدود الأجهزة والبرامج. وقال إن لديهم بعض "الإخفاقات المذهلة" ، لكن في هذه العملية تعلموا شيئًا أساسيًا واحدًا: على نطاق واسع ، يتم تضخيم جميع مشاكلك.

على طول الطريق الذي ابتكروه تصميم خادم جديد كان أكثر فعالية من حيث التكلفة وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة وجعل من السهل إدارة وإصلاح الخوادم. يحتوي Facebook اليوم على مركز بيانات مخصص به رفوف مخصصة وخوادم حسابية وتخزينية وشبكات.

وقال باريك: "مع مرور الوقت اضطررنا إلى السيطرة على كل جزء من المكدس لأنه كان علينا مواكبة النمو". تحدث عن مفهوم "تحسين البنية التحتية الكاملة للمكدس" ، بما في ذلك البرامج والشبكات والخوادم والتخزين. الآن تستخدم الشركة أجهزة Open Compute Project فقط. "نحن في الواقع توفير طن من المال ،" قال. على مدار السنوات الثلاث الماضية ، وفّر التحسين الكامل للمكدس Facebook أكثر من 1.2 مليار دولار.

ثم قدم باريك تحديثًا على التخزين البارد لـ Facebook. وقال إن أول منشأة تخزين مبردة جديدة تابعة للشركة ، بسعة 30 بيتابايت ، قد تم إطلاقها وسيبدأ تشغيل مرفق ثانٍ على الإنترنت قريبًا ، وبذلك يصل إجمالي سعة التخزين إلى "أكثر من 100 بيتابايت" في الأشهر القليلة المقبلة. تم تصميم كل منشأة لتخزين ما يصل إلى ثلاثة إكسابايت بحد أقصى لذلك هناك مجال كبير للنمو.

لأول مرة عرض باريك نموذجًا أوليًا لخادم التخزين على Facebook باستخدام أقراص Blu-ray (وهي فكرة تحدثت عنها الشركة في قمة العام الماضي). يحتوي خادم الخزانة على 10 آلاف قرص Blu-ray لإجمالي مساحة تخزين قدرها 1 بايت ، ويخطط Facebook لزيادة الكثافة في نهاية المطاف إلى 5 بايت لكل رف. وقال باريك إنه مقارنة بنظام التخزين البارد الحالي الذي يعتمد على محركات الأقراص الصلبة ، يمكن لخوادم Blu-ray خفض التكاليف إلى النصف وتقليل استخدام الطاقة بنسبة 80 في المائة. يخطط Facebook لاختبار نظام إنتاج في وقت لاحق من هذا العام وسيستخدم خوادم Blu-ray للتخزين البارد لصور المستخدم ومقاطع الفيديو التي نادراً ما يتم الوصول إليها.

فتح حساب والشركات الأصغر

أحد الأشياء التي أثارت اهتمامي أكثر من القمة كانت الإشارة إلى أن الشركات ذات الحجم السحابي مثل Facebook و Rackspace و Microsoft لم تكن هي التي تبنت هذا المفهوم. بدلاً من ذلك ، أشار Frankovsky إلى عملاء المؤسسات الكبيرة مثل Bloomberg و Fidelity و Goldman Sachs في طور نشر Open Compute.

من المثير للاهتمام أن هناك الآن طرقًا أكثر لاستخدام مكونات الحامل القياسية مقاس 19 بوصة مع حاوية الرف المفتوح مقاس 21 بوصة ، والعكس صحيح. على سبيل المثال ، أشار Frankovsky إلى أن Fidelity جاءت مع Open Bridge Rack إلى رف EIA قياسي في Open Rack. أخذت Hyve Solutions بعض لوحات نظام Open Compute وأعدت تغليفها في صواني قياسية مقاس 19 بوصة ، وساهمت في التصميم مرة أخرى في الأساس.

في حلقة نقاش ، تحدث مارك أندريسن ، المؤسس المشارك والشريك العام في أندريسن هورويتز ، وأندي بيتشتولهايم ، مؤسس وكبير مسؤولي التطوير ورئيس Arista Networks ، عن كيفية تغيير الاتجاه نحو مراكز البيانات الأقل تكلفة.

وقال أندريسن إن هناك الآن فرصة جذرية للجمع بين البرامج مفتوحة المصدر والأجهزة مفتوحة المصدر بكميات كبيرة لتقليل تكلفة النظم بشكل كبير وتقديم الخدمات المستندة إلى مجموعة النظراء في مجالات مثل الرعاية الصحية والتعليم. يمكن أن تعمل الشركات الجديدة بالكامل تقريبًا على السحابة ، ونتيجة لذلك ، يشتري 500،000 دولار الآن شركة بدء تشغيل مدتها عامين لإطلاق منتج. وقال إنه في حين أن Facebook (Andreessen موجودة في المجلس) لديها ميزانية رأسمالية كبيرة الآن ، لو كانت موجودة في عام 1999 ، فستتطلب ميزانية رأسمالية أكبر بنسبة 50 إلى 100 مرة مما هي عليه الآن ، وربما تنفق 100 مليار دولار سنويًا على رأس المال. المعدات ، وهو أمر مستحيل. إن تطوير أجهزة منخفضة التكلفة وعالية الحجم هو ما يجعل الخدمات مثل Facebook أو Google ممكنة. وقال إنه إذا تقدمت إلى الأمام لمدة 10 سنوات أخرى ، فإن الخدمات التي ستكون ممكنة ستكون مثيرة للقلق.

وقال Bechtolsheim: "كل النمو في السحابة" ، حيث إن الإنفاق التقليدي على تكنولوجيا المعلومات ثابت أو متراجع. تقوم Arista Networks بتطوير معدات الشبكات التي تلبي احتياجات مراكز البيانات السحابية هذه. وقال إنه من المنطقي توحيد أجهزة الشبكات. وقال Bechtolsheim ، إلى أن جاء مشروع الحوسبة المفتوحة ، لم يكن للصناعة منبر أبداً لمنتدى مفتوح وتعاوني للأجهزة. الآن رغم أنه لا يزال هناك عدد قليل من الشركات التي تصنع رقائقها الخاصة ، ويعتقد أنه نموذج قديم. إن ما يتعلق بالشبكات هو أنك تحتاج إلى مجموعة برامج تعمل بالفعل. وقال إن الأجهزة سهلة ، والبرمجيات صعبة ، ولهذا السبب لدى أريستا فريق برمجيات أكبر بكثير.

وقال Bechtolsheim إن وصول الحوسبة 64 بت و ARM SoCs ذات الترددات العالية (2 غيغاهرتز على الأقل) هو ما سيجعل ARM قابلاً للتطبيق في مركز البيانات. وقال إنه من المحتمل أن يحدث ذلك عندما يكون من المنطقي. وقال أيضًا "دفاعًا عن شركة Intel" ، لقد قامت بعمل رائع مستفيدًا من تكنولوجيا العمليات الخاصة بها لتوفير معالجات قطع أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وأقل تكلفة. وقال إن إنتل منافس هائل هنا وتحتاج إلى مسابقات لمواصلة الابتكار. بالمعدل الحالي للتقدم ، فإن مركز البيانات الذي يكلف مليار دولار اليوم لن يكلف سوى 10000 دولار في عقد من الزمن. وهذا سيمكن الجيل القادم من التطبيقات.

للمساعدة في جعل منتجات Open Compute مقبولة على نطاق واسع ، أعلنت Frankovsky عن نوع مختلف من ترخيص التكنولوجيا الذي يشبه GPL بحيث يتم إرجاع أي أعمال مشتقة إلى المؤسسة ، وكذلك شهادة Open Compute للأجهزة باستخدام مختبرات جديدة في تايوان وفي جامعة تكساس في سان أنطونيو.