浪潮胡雷鈞:5G時代的整機柜服務器進化之路

              2019-07-30 10:01 稿源:用戶投稿  0條評論

              導語:云計算時代,CSP在實際業務的推動下發展出了迥異于傳統數據中心的云數據中心,催生了新形態的整機柜服務器。云數據中心是開放的,OCP、ODCC以及后來的Open19 等三大開放社區的發展讓云數據中心技術完成了產業化升級。當前,5G、邊緣計算、物聯網等新一代信息技術開始規模普及,云數據中心面臨二次升級挑戰,整機柜服務器也不例外。在由浪潮信息和OCP聯合主辦的OCP China Day上,來自OCP基金會、LinkedIn、百度、Facebook的專家分別介紹了Open19、ODCC天蝎項目、Open Rack 等多種整機柜服務器開放標準最新版本的開發工作。

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              由浪潮信息和OCP聯合主辦的OCP China Day

              前不久5G運營牌照正式發放,中國正式進入了 5G時代。伴隨著技術的升級最明顯的變化就是信息服務消費價格的降低,3G時代,1GB流量要 1000 元,到了4G時代就只有 30 多元,等5G鋪開,可能只要幾角錢。流量價格的自由落體式降低,意味著終端接入量的提高,意味著數據中心數據負載還需要承受跨數量級增長的訪問壓力。

              整機柜服務器,一個目標,不同表述

              3G和4G時代是云數據中心形成和高速發展的時代,也是整機柜服務器的高光時代,專為云數據中心所設計的整機柜服務器從零起步,幾年時間已經成為全球數據中心主要的服務器形態。OCP、ODCC開放計算社區所推出的Open Rack和天蝎開放標準成為整機柜服務器的事實標準,Open19 社區發起較晚,所制定的Open19 有自己的特色,但是規模仍不能與前兩個標準相提并論。

              5G時代,移動互聯網規模還會進一步膨脹,物聯網會迎來真正的大發展,這一切都將推動下一代云數據中心技術的發展,數據中心提高規模還將大幅增長,成本還將大幅降低,尤其是單位負載的處理成本。

              在前不久召開的OCP China Day活動上,OCP基金會CTO Bill Carter與百度服務器系統架構師趙杰等系統分析了整機柜服務器未來發展趨勢以及三大社區下一代整機柜服務器開放標準的發展情況。

              三大開放標準的緣起差異

              三個整機柜服務標準技術雖然技術并不復雜,但其中的每一個技術點,都是CSP以及服務器廠商長期技術實踐的精華。ODCC成員浪潮在 2010 年就開發了第一款整機柜服務器,這款產品采用節點豎插設計,集中供電和集中散熱,但是沒有打開市場,浪潮對產品進行了重新設計,推出了1. 5 版本以及2. 0 版本,從豎插變為橫插,才形成大規模銷售,直到今天,浪潮服務器仍占有天蝎服務器60%的市場份額。

              三個標準各有側重,天蝎和Open Rack都以解決大規模和超大規模CSP數據中心的需求為主要目的,采用了 21 英寸機柜寬度,兩個標準開發和發布時間也十分一致,在此過程中,雙方交流密切。因而兩個標準的內容一致性較高,所產生的差異主要源于中美的實際需求。丁瑞全說,當時中國機柜供電電流只有12A-16A,遠遠弱于美國數據中心,中國需要在總功率限制下來提高設備密度,還有,基礎建設中美差異也很大,所以Open Rack采用了集中供電,節點內散熱,而天蝎則采用了集中供電和風扇墻式的集中散熱,風扇墻的方式能夠降低風扇功率,而且節省出來的功率可進一步增加設備數量。

              Open19 試圖走出不同于OCP和ODCC的道路,Open19 針對傳統數據中心用戶群體,希望在傳統 19 英寸寬度的基礎上,改進設計,讓傳統機架提高設備密度,所以,Open19 標準的普適意義是最強的。

              高壓供電,液冷,打破物理硬墻

              現在三大標準在提升設備密度方面已經走到了技術的盡頭,現代數據中心機柜供電功率技術上都可以提高到20KW以上,但是這種功耗已經觸及到了空氣散熱的物理上限,要繼續提高設備密度,必須引入散熱效率更高的液冷方式。OCP China Day大會上,Facebook技術負責人Steve Mills系統講解了最新的Open Rack 3. 0 整機柜服務器規范,新的規范在12V供電基礎上引入48V AC&DC供電,上一版本僅支持12V供電。新版標準的機柜可以支持的總功率為15KW-33KW,為了支持33KW的高功率,新標準還增加了液冷散熱組件,同時機柜高度從41OU增加到44OU,最大重量從1400Kg提高到1600kg,這樣可以進一步提高數據中心的空間利用率。

              支持EIA19 英寸標準

              另外,相比于上一個版本,Open Rack3. 0 支持了 21 英寸和 19 英寸機柜寬度,相應的新標準的設備高度單位也同時采用OU和標準U,此前OCP只使用自己的節點高度單位OU。

              此前OCP推出了Open Bridge來解決用戶傳統 19 英寸設備的部署問題,幫助用戶完成向 21 英寸的過渡。顯然隨著OCP市場規模的擴大,越來越多的傳統行業用戶和中小互聯網公司加入進來,這些用戶采用的仍然是EIA19 英寸的規范。OCP不得不重新考慮對于EIA19 英寸規范的態度。

              數據中心機柜EIA19 英寸規范的歷史比計算機產業還要長,ATNT公司在 1934 年制定了該標準,只是為了放置發報機和收報機, 12 年以后人類第一臺電子計算機ENGIC才被發明出來,這個標準直到今天仍然被大多數數據中心所采用,成為事實標準。相比于IT技術的高速創新,標準升級的速度之慢令人難以置信,這也進一步說明OCP、ODCC、Open19 等開放計算社區的價值不可低估。

              Open Rack3. 0 涉及到了液冷 、高壓供電等新技術,很多細節仍然待定,所以,該標準仍未正式發布,處于公開征詢意見的階段。

              小步快跑的天蝎標準

              Open Rack3. 0 相比于2. 0 版本,進步是躍升式的,高壓供電、液冷以及支持 19 英寸都是非常大的改進,相比之下,ODCC的天蝎標準升級則是“小步快跑”, 2011 年1. 0 版本發布, 2013 年底,2. 0 版本發布, 2016 年底2. 5 版本發布, 2019 年,3. 0 版本發布。

              趙杰表示,1. 0 標準實現了整機柜服務的模塊化,包括統一的風扇墻、RMC管理以及PSU供電,2. 0 版本實現了標準化,包括標準的操作界面、參數以及各種協議等,利于生態系統的發展,3. 0 版本實現了高彈性和正規化,包括更高的功率密度、改進的供電和散熱,更好的兼容性、超大規模的彈性部署等。

              浪潮 8 小時交付萬臺服務器

              百度已累計部署了 20000 多個Rack的天蝎服務器,相比于機架式服務器,天蝎在能效、密度、整體成本等各方面取得了很好的效果,尤其是部署速度,提升最為明顯,提高了百度對于業務突發情況的應對能力。 2018 年,百度僅用不到 1 個月時間就緊急采購部署了 5 萬臺服務器,來支持春晚紅包工程,其中最后 1 萬臺天蝎服務器僅用 8 小時就完成了交付部署,百度與供應商浪潮創造了服務器部署的新紀錄。

              3. 0 時代,仍是殊途同歸

              天蝎3. 0 標準在整體思路上和Open Rack3. 0 幾乎沒有區別,支持了 19 英寸規范,液冷以及48V供電,因為兩個標準面臨的材料、技術和應用需求都基本一致,兩個標準都是在相同的約束條件下,尋求最優解,最終結果一定會趨同。

              天蝎3. 0 與Open Rack3. 0 仍然存在著一定差異,比如天蝎3. 0 的每機柜功率在20-30Kw,而不是15-33KW。兩者的差異不僅體現了各自對技術理解的不同,也體現了中國和美國用戶在實際業務需求和數據中心環境方面的不同。

              獨特的Open19

              Open19 社區成立時,天蝎和Open Rack標準都已經升級到了2. 0 版本,而且Open19 標準的宗旨明顯不同于OCP和ODCC,不容易向天蝎和Open Rack標準借力,發展比較慢。但是Open19 有著自己獨特的優勢。該標準將基本組成單元規定為統一的Brick,這種物理結構能夠更好地適應惡劣物理環境,而且Open19 做了更多的可靠性和冗余措施,從而使得open19 在邊緣計算場景下具有更大的競爭力。

              LinkedIn公司全球數據中心架構首席工程師Yuval Bachar表示,“Open19 標準使用服務器中具有完全電源隔離的分類硬件。我們沒有在機架上共用配電母線,每個服務器都受到單獨電源通道的完全保護、監控和啟用。電源通道是隔離的,每個服務器都有用于保護的電子保險絲。”

              云數據中心2.0,開放計算加速融合

              每個時代都會有特定形態的數據中心,傳統互聯時代出現了基于電信標準的數據中心,云計算時代出現了云數據中心,5G時代會出現升級版的云數據中心,也就是2. 0 版本,液冷、高壓供電、高功率,以及對于異構加速計算的規模化支持,將是硬件設施方面數據中心升級的重要特征。

              未來隨著數據中心的進化,開放計算的融合會進一步加速。在OCP技術峰會上,能夠展示其他兩個社區的標準,足以說明,三個社區擁有共同的宗旨,并且愿意采取一切形式的合作來推動開放計算的發展。Bill Carter明確表示,對于OCP來講,ODCC和Open19 社區是合作伙伴,不是競爭對手,他們可以交流合作,讓開放標準發揮更大的作用。

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