Исследования южноафриканских ученых в области микро-серверов с высокой степенью надежности и новых вычислительных архитектур для радиоинтерферометра SKA (Square Kilometre Array) вполне могут обернуться созданием мощной и крайне энергоэффективной платформы, которая в уже в краткосрочной перспективе найдет широкое применение в коммерческих дата-центрах по всему миру.
Дочерняя компания Национального исследовательского фонда ЮАР под названием SKA South Africa активно сотрудничает с IBM и Нидерландским институтом радиоастрономии Astron в области исследования передовых вычислительных технологий для обработки больших объемов данных, которые будут поступать со SKA.
Радиоинтерферометр SKA будет иметь общую площадь около одного квадратного километра. Его размеры позволят в 50 раз повысить чувствительность по сравнению с любым другим существующим радиотелескопом. Для обеспечения работоспособности системы потребуется вычислительный кластер с крайне высокой производительностью и телекоммуникационные каналы с пропускной способностью большей нынешнего глобального интернет-трафика.
Система будет построена в южном полушарии: на территории ЮАР и Австралии. Небольшая часть массива антенн также будет размещена в Новой Зеландии. Это обусловлено тем, что именно в данном регионе уровень радиопомех относительно небольшой, и можно достичь наилучшего обзора Млечного Пути (наша галактика). С его помощью ученые смогут лучше изучить историю Вселенной.
Бюджет международного проекта оценивается в € 1.5 млрд., строительство SKA должно начаться в 2016 году. Начать наблюдения планируется к 2019 году, а выход на полную мощность состоится в 2024 году. Через десять лет радиотелескоп будет собирать гигантские объемы данных из глубокого космоса, содержащие самую разнообразную информацию, появившуюся после Большого Взрыва (более 13 миллиардов лет назад).
Разработка микро-серверов и исследования в этой области является лишь одним из семи суб-проектов, созданных в рамках совместной инициативы IBM и Astron, которая называется Dome. Сотрудничество организаций продлится, как минимум, четыре года. Планируется, что за это время партнеры смогут создать план развития SKA, а также займутся исследованиями новых технологий в области нанофотоники и потоковой передачи данных.
Стройплощадка SKA в Кару (ЮАР). Фото: SKA South Africa
Инициатива Dome может дать IBM множество козырей для экспансии пока еще только формирующийся рынок микро-серверов (компактный и крайне энергоэффективный сервер размером с мыльницу). Этот рынок, как ожидается, многократно увеличится в размерах уже в ближайшие несколько лет. По данным консалтинговой компании IHS, объем предложения вырастет с 16000 единиц в 2011 году до 1.2 млн. единиц в 2016 году.
Специалисты IBM смогут оценить преимущества и недостатки своей технологии микро-сервер в течение следующего года, что поможет при коммерциализации этой продукции. С таким заявлением выступил Рональд Льюхтен, ведущий менеджер IBM по проекту Dome. IBM надеется, что исследования помогут продемонстрировать пригодность микро-серверов для приложений, требующих обработки большого количества данных (например, модель климата планеты). То есть “голубой гигант” изначально не позиционирует эти системы, как инструмент для обработки приложений, требующих большой вычислительной мощности (например, аналитика).
Для работы SKA требуются небольшие, мощные серверы с очень низким энергопотреблением, потому что создателям радиотелескопа может понадобиться выполнять первый этап фильтрации или анализа данных в непосредственной близости от антенн. Эти антенны будет расположены в пустыне. От электросети их будут отделять сотни километров. Кроме того, организации-участницы проекта SKA будут использовать микро-серверы в своих дата-центрах. В этом случае устройства будут расположены рядом друг с другом в металлических серверных стойках.
Специалисты IBM ожидают, что микро-серверы компании будут со значительным отрывом превосходить существующие аналоги по качеству, а также по производительность на ватт и на единицу объема. Одним из способов, позволяющих улучшить производительность систем и уменьшить их энергопотребление, является переход на объемную этажерочную архитектуру микрочипов (chip 3D stacking) при их размещении на серверной плате. При этом в новых микро-серверах компании также будет использоваться и передовая система жидкостного охлаждения.
По словам представителей IBM, за счет уменьшения расстояния между компонентами и ликвидации интерфейсов ввода / вывода, компания сможет существенно сократить энергопотребление и повысить производительность серверов. Каждая микро-серверная плата будет содержать недорогой процессор с архитектурой PowerPC, созданный на фабриках Freescale, а также чипы памяти. При этом устройство сможет выполнять большинство функций, которыми могут похвастать современные большие серверы.
Микро-серверная платформа IBM будет выгодно отличаться от продукции большинства конкурентов за счет системы жидкостного охлаждения на базе теплой воды. Это позволит компании повысить плотность микро-серверов внутри стоек. Использование воды, с температурой до 50 градусов по Цельсию, позволяет эффективно охладить чипы до нужной температуры (около 85 градусов).
Вода будет прокачиваться через микроскопические каналы по всей поверхности чипов внутри сервера. Отработанная жидкость может быть повторно использована для других целей, таких как выработка тепловой энергии для опреснения морской воды в африканских и австралийских пустынях.
Команда инженеров из ЮАР собирается сделать микро-серверы достаточно прочными и долговечными для работы в экстремальных условиях. Ученые из SKA South Africa также будет проводить исследования в области передовых вычислительных алгоритмов для сбора, обработки и анализа данных с радиотелескопа.
Представители IBM говорят, что созданные во время проекта технологии будут полезны не только в области астрономии, но и в сфере финансовых услуг, медицины и телекоммуникаций, а также в индустрии дата-центров.
