«Быстрее, выше, сильнее»: Новые технологии дата-центов
/ фото Arthur Caranta CC
Расстояние не преграда
Для обработки больших объемов данных компании вынуждены строить территориально распределенные дата-центры. Причины тому — недостаток мощности и ограниченность площадей. Но для эффективной работы ЦОД в современных условиях требуется не только обеспечить связь между ними, но и гарантировать высокую скорость и надежность передачи данных.
Одним из потенциальных трендов может стать технология дальней связи, которая позволит компаниям всех размеров отказаться от сети несвязанных дата-центров в пользу единого мега-дата-центра. Дальняя связь отвечает всем требованиям ИТ-отрасли: быстрота, надежность систем аварийного восстановления, наличие систем удаленного хранения и независимая от расстояния компьютерная инфраструктура. Технологии дальней связи дадут возможность компаниям максимально эффективно использовать существующие ЦОДы вместо строительства новых.
Например, университет Пердью в США, занимающийся исследованиями в области изменений климата, молекулярной биологии и космической сфере, использует дальнюю связь Mellanox для объединения удаленных компьютеров в радиусе 6 км в единый кластер. Это позволяет университету содержать суперкомпьютер последнего поколения без увеличения затрат на конструирование и модернизацию и снижения производительности. Для исследовательских организаций работа в режиме реального времени жизненно необходима, так как они занимаются обработкой большого объема данных.
Технология дальней связи Mellanox позволяет унифицировать все системы и обеспечивает высокоскоростной доступ, который необходим исследователям, независимо от физического местонахождения сервера. Кроме того, использование технологии дальней связи может улучшить производительность суперкомпьютеров. Mellanox недавно предложила решение для крупного американского федерального исследовательского центра, имеющего сотни тысяч процессоров в разных дата-центрах в радиусе нескольких километров. С помощью дальней связи все машины были объединены в один мега-дата-центр, что улучшило пропускную способность, снизило латентность и позволило сэкономить на капитальных расходах за счет уменьшения количества машин, необходимых для обеспечения связи.
Доставка данных
Обеспечение передачи данных между компьютерами, находящимися в одном помещении, задача не такая глобальная, но не менее важная, когда речь заходит о повышении производительности. Одна из самых известных разработок в этой области — удалённый прямой доступ к памяти (RDMA). Используемая с протоколами InfiniBand и Ethernet, технология RDMA обладает высокой пропускной способностью, низкой задержкой сигнала и снижает нагрузку на центральный процессор, так как исключает избыточность копирования данных между приложением и буферами операционной системы, осуществляя прямую передачу информации из памяти одной машины в память другой.
Еще большее увеличение скорости обещает инновационная технология от Intel. Компания начала производить кремниевые чипы со встроенными нанолазерами, которые позволят заменить медные кабели, используемые в дата-центрах, на оптиковолоконные. Волоконно-оптические линии связи сегодня используются только при дальних соединениях, таких как телекоммуникационные сети. Причина тому — высокая стоимость оборудования. Технология Intel позволит достичь скорости 100 ГБ/с через одиночное оптическое волокно толщиной в несколько миллиметров.
В тысячу раз быстрее
В конце августа в Сан-Франциско Intel представила две новые технологии для хранения и передачи данных, которые могут перевернуть представление о производстве компьютеров. Новые решения нацелены на использование в крупных дата-центрах, где размещаются мобильные приложения, веб-сайты и ведутся работы с искусственным интеллектом.
Одна из инноваций, представленная Intel, — форма хранения данных, которая работает быстрее, чем флеш-память, используемая сегодня в ноутбуках и дата-центрах. Она основана на технологии 3D Xpoint (где X читается как «кросс»), разработанной совместно с производителем чипов памяти Micron. 3D Xpoint была анонсирована еще в июле 2015 и представляет собой принципиально новый тип архитектуры хранения памяти. Накопители с такой памятью будут поставляться на рынок под брендом Optane.
В 2016 Intel планирует запустить продажи SSD-накопителей Optane, а в 2017 — модулей памяти для слотов RAM. В августе этого года на ежегодной конференции для разработчиков технический руководитель проекта Фрэнк Хэнди (Frank Hady) продемонстрировал компьютер с прототипом диска Optane, который обрабатывал записи базы данных в три раза быстрее, чем компьютер с флеш-памятью. Крупные интернет-компании, например Facebook, с радостью заплатят за возможность оптимизировать затраты на дорогостоящие дата-центры за счет повышения их эффективности.
Если накопители Optane станут доступны для ПК, они значительно повысят их производительность. Директор исследовательского центра систем хранения данных Калифорнийского университета в Санта-Крузе Этан Миллер (Ethan Miller) считает, что разработка Intel и Micron повлияет на компьютерную индустрию сильнее, чем в свое время повлияла флеш-память, если исследователи и другие компании начнут экспериментировать с этой технологией.
На форуме разработчиков для Intel 2016 в Китае демонстрацию работы Optane проводил старший вице-президент подразделения Intel, занимающегося энергонезависимой памятью, Роб Крук (Rob Crooke). Во время демонстрации скорость передачи данных на Optane достигала 1,94 ГБ/с, а на машине с NAND она составила всего 287 МБ/с.
Крук уверен, что с Optane копирование 26 ГБ данных с внутреннего на внешний диск займет всего 15 секунд. Подчеркивается, что это лишь прототип, поэтому в финальной версии скорость может быть еще выше. Кроме того, Optane сможет мгновенно сохранять текущее состояние системы при выключении, в отличие от RAM. Это позволит дата-центрам быстрее восстанавливаться после отключения электропитания и других неполадок.
Пока Intel не раскрывает способ работы 3D Xpoint, но по одному из предположений технология может основываться на эффекте обратимого изменения фазового состояния вещества (память типа PRAM). Однако после презентации в Сан-Франциско представители Intel объявили, что не используют материалов с фазовым переходом. Обзор нескольких других технологий, которые могут быть использованы в Xpoint, вы найдете по ссылке.
Компании по всему миру, можно сказать, одержимы поиском новых технологий, которые позволят увеличить производительность и надежность ИТ-инфраструктуры. Бизнес всегда стремится к снижению издержек и повышению доходов — никто не хочет терять средства из-за простоев и сбоев ИТ-систем. Это означает, что описанные выше тренды продолжат набирать обороты, развиваться и менять наше представление об инфраструктуре дата-центров.
P.S. Несколько материалов о разработке нашего IaaS-провайдера:
- Мифы об облачных технологиях. Часть 1
- Как выбрать направление для развития ИТ-проекта
- Что нужно знать об IaaS-провайдере до начала работы
- Как создать провайдера виртуальной инфраструктуры
- Немного о VPN: Краткий обзор программных реализаций
- Как обезопасить Linux-систему: 10 советов
