データセンターの変更：技術的ソリューション

/写真アーサー・カランタ CC



1cloud IaaSプロバイダーのチームとして、クラウドテクノロジーの開発と、 仮想インフラストラクチャを提供するソリューションの開発と設計における管理アプローチの理解について多くのことを書いています 。



私たちは、新製品だけでなく、歴史に足跡を残した技術にも興味を持っています。 たとえば、私たちは最近、新しい時代の始まりを示した驚くべきENIACコンピュータについて話しました。



その「誕生」から多くの時間が経過したため、より高度で強力なコンピューティングシステムが登場しました。 本日は、データ管理の分野で発展している技術動向についてお話します。



データセンターを改善する理由の1つは、お金を節約することです。 企業とスタートアップは、より効率的なシステムを作成し、占有スペースとメンテナンスコストを最適化しようとしています。 たとえば、冷却コストを削減するために、一部の組織は地球または地下の最も寒い地域にデータセンターを建設していますが、Microsoftは一般的にデータセンターを海の深さまで下げています。 そのようなデータセンターは、間違いなく機器配置の問題を解決します。



また、ラックが占有するスペースのサイズ、および関連する運用コストと資本コストを削減するために、Vapor IOはゲームに参入し、2015年3月にデータセンターの開発に対する新しいアプローチを発表しました：モジュラーデータセンターのVapor Chamberの設計。







/ photo vapor.io-蒸気チャンバー



Vapor IOのCEOであるCole Crawford氏によると 、彼らはデータセンターを、積み込みや輸送が容易な便利な建物に収めることができました。 直径3メートルのこのようなシリンダーの1つは、最大150 kWの総IT負荷を持つ6つの42 U取り付けラックを収容できるため、厳しい都市条件での開発に適しています。



Vapor IOのWebサイトによると、ホットアイル構成とコールドアイル構成で120の標準取り付けラックを収容するのに必要なスペースに36のVapor Chamberユニットを収容できるとのことですが、Vapor Chamberは使用効率を大幅に低下させます電気PUE。



とりわけ、Vapor IOはVapor CORE（Core Operating Runtime Environment）と呼ばれるソフトウェアを開発しました。 このソフトウェアにより、データセンターのオペレーターは、さまざまなメトリック（処理されたURLまたはトランザクションの数）を使用してIT機器のパフォーマンスを判断できます。



このアプローチは、eBayが2013年3月に導入されたデジタルサービス効率の概念を作成するために使用したアプローチに似ています。 同時に、Vapor IOの開発ははるかに普遍的です。



Vapor Chamberは、アプリケーションを既存のデータセンターと統合できるようにするVapor IOオープンAPIであるOpenDCRE（Open Data Center Runtime Environment）によって補完されます。 リアルタイムで提供される情報により、データセンターのオペレーターはリソースの必要性を正確に判断し、容量を配分できます。

オープンソリューション-データセンターの未来

ますます多くのグローバル企業がオープンテクノロジーに取り組み始めているようです。 2015年、MicrosoftはLinuxを採用し、Appleは最新で最も人気のあるプログラミング言語のコードを示しました。クラウドサービスはLinuxなしでは機能しませんでした。 この大きな波は、FacebookがOpen Computeプロジェクトを立ち上げたときに提起されました。



Facebookはオープンハードウェアに取り組んでおり、データセンターに新しいテクノロジーをすぐに導入しています。 同社は、SSD、GPU、NVM、およびJBOFのすべての高度な開発を使用しています。これは、強力なデータセンターのネットワークを作成するという同社の新しいビジョンの一部です。



「今後10年間で、人工知能と仮想現実の技術に焦点を合わせます」 とマーク・ザッカーバーグは説明します。 「これにはすべて、現在よりもはるかに大きな計算能力が必要になります。」







/写真ゴトポタム CC



Facebookはインフラストラクチャを完全に再構築しました。 通常のデュアルプロセッササーバーの代わりに、消費電力の少ないIntel Xeon-Dベースのシングルチップシステム（SoC）が登場しました。



「新しいプロセッサの開発に関してインテルと緊密に協力しています。 同時に、システムが私たちのニーズを満たし、スケーラブルになるように、サーバーインフラストラクチャを再設計するプロセスがあります」と、会社の代表者は書いています。



CPUの容量が小さいこのシングルプロセッササーバーは、デュアルプロセッサバージョンよりもWebの読み込みをより適切に処理します。 同時に、サーバーインフラストラクチャは、レベルごとのプロセッサー数が2倍になるように再構築されました。



「新しいプロセッサの稼働数は、私たちの期待に完全に一致しています」 と Facebookのエンジニアは述べています。 「さらに、シングルソケットサーバーでは、熱放散の要件が緩和されます。」



これにより、Facebookはレベルごとにはるかに生産的な電力をパックできるサーバーインフラストラクチャを作成でき、ラックあたり11 kW以内にとどまります。



Facebookはまた、GPUを使用するための新しいアプローチを共有しました。GPUは近年注目を集めています。 当初、GPUはグラフィックスを扱う際にデスクトップPCのパフォーマンスを向上させるために使用されていましたが、今日ではより複雑な問題を解決するためにスーパーコンピューターに積極的に統合されています。



同社は、人工知能および機械学習システムでGPUのパワーを使用しています。 社内の適切な研究所は、特定の問題を解決するためにニューラルネットワークを開発しています。 明らかに、これにはまったく異なるレベルのパフォーマンスが必要です。



たとえば、Big Surシステムは、それぞれ300ワットの8つの高性能グラフィックプロセッサを備えたNvidia Teslaアクセラレーションコンピューティングプラットフォームを使用しています。 Facebookのエンジニアは、新しいサーバーの電力および熱放散のインジケーターを最適化して、従来のサーバーと組み合わせて会社の既存のデータセンターで使用できるようにしました。 その結果、ニューラルネットワークのトレーニング時間が大幅に短縮されました。



Facebookが足を踏み入れたもう1つの分野は記憶です。 同社は長年、フラッシュテクノロジを使用してブートディスクとキャッシュを高速化してきました。 エンジニアはハードドライブをSSDに置き換え、ストレージをJBD（Just a Bunch of Disks）からJBOF（Just a Bunch of Flash）に変換しました。



Facebookの新しいJBOFモジュールはIntelと共同で開発されたもので、Lightning と呼ばれていました 。 SSD向けに最適化されたNVM ExpressプロトコルとPCI Expressインターフェイスを使用することで、高速化を実現できました。 しかし、会社によると、これは彼らにとってまだ十分ではありません。



同社は、IntelとMicronが開発した3D XPoint テクノロジーで答えを見つけようとしています。 これは、Ovshinsky要素の相状態変化とメモリスイッチを備えた要素に基づいています。これにより、DRAMよりも大容量で、フラッシュメモリの容量を超えるパフォーマンスのメモリを得ることができます。



この技術は、DRAMバスを使用するのに十分高速で、大量のデータを保存するのに十分な容量の不揮発性メモリの新しいカテゴリを作成できます。



データセンターのアーキテクトは、すでに新しいデータストレージテクノロジーを試しています。 たとえば、ディスクコントローラをエミュレートするチップの制御下でフラッシュメモリチップのクラスタを作成する試みは知られています。



将来、データウェアハウスの構造は劇的に変化します。DRAMは高性能フラッシュメモリの大容量アレイになり、オペレーティングシステムとハイパーバイザーを「バイパス」して、サーバー側のDIMMを直接アクセスモードで操作できるようになります。 これにより、待ち時間が大幅に短縮され、データストレージをサーバーの隣に配置できます。



Open Computeは、データセンターとクラウドテクノロジー市場を変えています。 IT市場の大規模な代表者の共同作業により、サーバーソリューションの開発コストが標準化され、削減されます。 オープンプロジェクトの主な目標は、メンテナンスとエネルギーのコストを抑えながら、最も効率的でスケーラブルなサーバーシステムを作成することです。 これまでのところ、すべてがこの方向に向かっていると自信を持って言えます。