Open Compute Project — будет ли будущее ЦОД открытым?

Всего через два коротких года после того как Facebook сделала данные по проектированию своих центров обработки данных общедоступными, аппаратная платформа соцсети начала все более активно распространяться. В рамках инициативы Open Compute Project (OCP) компания Facebook и ее партнеры намерены развивать свои решения и делиться наработками в области проектирования вычислительных систем, систем хранения данных и инфраструктуры ЦОД. То есть речь идет не только о самих серверах, но о шасси и стойках, в которых они размещаются, а также о связанной с ними инфраструктуре электропитания и охлаждения.

Серверы на базе дизайна Freedom, который был создан в рамках Open Compute Project, уже сейчас находятся в эксплуатации в дата-центрах Facebook в штатах Северная Каролина и Орегон (США). Кроме того, соцсеть заполнят этими машинами машзалы в своем шведском ЦОД, который расположен в городе Лулео. Американского хостинг-провайдер Rackspace, входящий в состав правления фонда OCP, планирует через несколько недель начать использование в своих дата-центрах серверов на основе сочетания спецификаций Freedom и собственных наработок, а также систем хранения OCP.

Но как обстоят дела с распространением вычислительного оборудования на основе спецификаций Open Compute Project за пределами дата-центров Facebook и Rackspace? Может ли открытая аппаратная платформа стать нормой для операторов и владельцев ЦОД? Марк Ройник, главный операционный директор Rackspace, уверен, что иного варианта развития событий попросту и быть не может. По его мнению, аппаратные платформы на базе Open Compute Project могут перейти в категорию мэйнстрима уже в течение трех лет. Ройник отмечает, что операционной системе Linux потребовалось в четыре раза больше времени, для чтобы достичь аналогичного статуса в сегменте серверных ОС. Если верить прогнозу топ-менеджера, к 2017 году от 35 до 50 процентов вновь установленных серверов будет приходиться на долю машин, созданных при помощи наработок участников инициативы OCP.

Дата-центр в городе Лулео (Швеция) станет первым объектом такого рода, оснащенным целиком и полностью серверным оборудованием, разработанным специалистами Facebook. Фотография: Facebook

Ройник полагает, что первоначально внедрение аппаратных платформ на базе спецификаций Open Compute Project, скорее всего, будет осуществляться только крупными хостинг-провайдерами, поставщиками веб-сервисов и аналогичными компаниями, которые могут сэкономить большие деньги за счет минимизации эксплуатационных расходов на своих крупнейших ЦОД. Скорость внедрения “железа” на базе OCP будет привязана к циклам обновлений, действующим в этих компаниях. В случае крупных организаций, специализирующихся на веб-сервисах, продолжительность таких циклов составляет около 19 месяцев. В случае самой Rackspace — около четырех лет.

Преимущество новой архитектуры в плане капитальных и эксплуатационных расходов является одной из основных причин уверенности Ройника в том, что аппаратные платформы на базе спецификаций Open Compute Project будут распространяться и за пределами дата-центров Facebook и Rackspace. В случае OCP конструкция “железа” оптимизирована под решение конкретных задач (например, гипермасштабные вычисления в случае Facebook). Это позволяет удалить из устройств все посторонние компоненты и перейти на менее дорогие материалы при производстве, как самих серверов, так и связанной с ними инфраструктуры. Подобный шаг как раз-таки и позволяет добиться крайне низких эксплуатационных расходов относительно альтернативного оборудования.

Уже сейчас есть весьма наглядные примеры существенного снижения эксплуатационных расходов при помощи OCP. Так, представители Facebook утверждают, что внедрение аппаратных платформ на базе спецификаций Open Compute Project в дата-центре компании в Прайнвилле позволило довести коэффициент эффективности использования энергии объекта (Power Usage Effectiveness; PUE) до 1.09. Согласно данным Агентства по охране окружающей среды США (Environmental Protection Agency; EPA), по этому показателю прайнвиллский ЦОД соцсети в 1.5 раза обходит практически все аналогичные объекты в США и во всем мире. Очевидно, что все человеко-часы и затраты, которые несут компании, разрабатывая дизайн для серверных стоек или материнских плата с учетом конкретных вычислительных задач, также можно будет распределять между огромным множеством партнеров, инженеры которых работают над Open Compute Project.

«У нас есть возможность сотрудничать с инженерами со всего мира», говорит Ройник. «Допустим, в компании есть 40 специалистов, работающих над инициативами в области эффективного использования энергии и повышения экологичности. Это немало. Но при вступлении в OCP такая компания получает доступ к практически неограниченным человеческим ресурсам. За счет этого она может быстрее внедрять инновации и так далее. Сокращение времени ввода новых продуктов в эксплуатацию – очень полезное преимущество на рынке с огромной конкуренцией».

На прошедшем недавно мероприятии Open Compute Summit 2013 в Санта-Кларе, штат Калифорния (США), были продемонстрированы новые образцы продуктов на базе спецификаций OCP, включая новые материнские платы, чипсеты, кабели, разъемы и соединители. Ройник отмечает, что благодаря росту объема спецификаций OCP в области оборудования для дата-центров все больше организаций могут выбрать дизайн серверов, систем хранения данных или другого IT-оборудования, который в полной мере соответствует их потребностям.

«На месте молодого предпринимателя, который хотел бы открыть хостинг-сервис, я бы стал членом OCP и использовал наработки Rackspace при проектировании своего ЦОД. Я бы просто-напросто взял их проект, при этом у меня был бы точный и полный перечень материалов и оборудования, перечень производителей, которые способные его предоставить, и вся релевантная информация касательно цен», говорит топ-менеджер.

Помимо всех преимуществ, возникающих при использовании настраиваемого под конкретные потребности дизайна, есть еще и экономия от масштаба. Скупая излишки оборудования, созданного по заказам крупных участников инициативы Open Compute Project вроде Facebook и Rackspace, более мелкие игроки могут извлечь выгоду из низкой стоимости продуктов.

То есть относительно небольшой клиент вендора сможет рассчитывать на ту же самую цену, которая была предложена оптовым покупателям. Это, несомненно, увеличит его шансы на выживание и процветание в своей области бизнеса. Ройник добавляет, что даже самые крупные компании могут добиться еще более существенного снижения затрат на IT- и инфраструктурное оборудование для ЦОД за счет агрегации свой покупательной способности.

Также заслуживает внимания и тот факт, что техподдержка аппаратного обеспечения, созданного по спецификациям Open Compute Project, отличается от техподдержки, осуществляемой в рамках индивидуальных контрактов, предлагаемых OEM-поставщиками серверного оборудования. Ройник говорит, что организации, использующие «железо» OCP, в принципе могут не иметь в штате инженеров и специалистов по технической поддержке, так как при необходимости всегда можно привлечь инженеров извне. Хотя при этом он признает, что сроки осуществления техподдержки в данном случае являются менее четкими: «Проблема заключается в качестве обслуживания. Если у организации возникает проблема, как быстро сможет компетентный сторонний специалист решить ее? »

Использование аппаратного обеспечения на базе OCP в настоящее время требует, чтобы организации направляли инвестиции в развитие своей внутренней службы техподдержки. Например, Rackspace дополнительно наняла девять специалистов для управления «железом» OCP. Но Ройник считают, что это расходы компенсируются за счет экономии средств на оборудовании и эксплуатационных расходах.

«Только на аппаратной платформе можно сэкономить 10 процентов и более. А в зависимости от того, насколько хорошо вы сможете ее интегрировать и настроить виртуализацию, совокупная экономия может составить 40 процентов», говорит он. «Если учесть дополнительные расходы на лицензионные сборы и работы по интеграции, я вполне могут обеспечить работой еще пару-тройку дополнительных инженеров, и при этом сохранить часть сэкономленных средств».

Нужно отметить, что переход на OCP также означает дополнительную ответственность по обеспечению целостности цепочки поставок оборудования в дата-центр. То есть компаниям нужно самостоятельно вести поиск отдельных компонентов, находить производителей серверов и осуществлять системную интеграцию, чтобы обеспечить слаженную работу всех этих систем.

«Когда дело доходит до поддержки серверов и управление цепочкой поставок, существует много компаний, которые даже не хотят нанимать одного или двух человек, чтобы те курировали эти процессы. Тут все козыри на руках у таких гигантов, как Dells и НР. Но в последнее время мы все чаще обнаруживаем, что вендоры, действующие в рамках инициативы OCP, также предоставляют очень похожие механизмы управления цепочкой поставок», отмечает Ройник.

Модульный дата-центр

Проектирование новых систем в рамках инициативы OCP с присущим ей акцентом на проекты в духе «сделай сам» отражает более крупный тренд на рынке дата-центров: крупные компании ищут альтернативу серверным системам от OEM-производителей вроде Dell и HP, которые традиционно занимались разработкой и производством серверного оборудования. В течение последних лет такие компании, как Amazon Web Services (AWS), Google и Facebook вели разработку своих собственных серверов и соответствующей инфраструктуры, с помощью которых возможна максимизация эффективности системы охлаждения, повышение плотность размещения серверов или решение других похожих задач.

В то время как AWS и Google по-прежнему не спешат делиться наработками и ревностно оберегают данные относительно конструкции своих ЦОД, лишь изредка предоставляя информацию об эффективности этих объектов, руководство Facebook решило обратить подобное положение вещей в источник своих конкурентных преимуществ. Специалисты соцсети полагают, что компания может стать более эффективной, если отдать все ее идеи на откуп краудсорсингу. Социальная сеть решила поделиться своими наработками и проблемами в области проектирования, поиска, приобретения и интеграции оборудования для ЦОД с партнерами. Так в октябре 2011 года и появилась организация Open Compute Project Foundation.

Так выглядит одна из лабораторий Facebook изнутри. Тут инженеры соцсети работают над оборудованием для OCP: системами хранения данных (слева) и вычислительными системами (справа). Фотография: ZDNet

Основная идея проекта заключается в разбиении на составляющие различных элементов дата-центра. То есть на выходе мы получаем модульные стойки и серверы, части которых могут быть легко демонтированы и изменены в соответствии с новыми вычислительными потребностями. Цель состоит в минимизации затрат, которые обычно связаны с циклом обновления серверного оборудования. Так, обычная организация, решившая сменить процессоры внутри своих серверов на чипы с более прогрессивной архитектурой, будет вынуждена провести полное обновление всей системы — для обеспечения работоспособности нового чипа потребуется новая материнская плата, которой, в свою очередь, потребуется новая память и сетевой контроллер.

До появления модульных систем необходимость массовой модернизации ограничивала возможности в области апгрейда, мешая организациям обновлять оборудование как и когда они того желают. Например, организации, которые хотели ежегодно модернизировать свои CPU, могли делать это только раз в три года из-за связанных с подобным шагом расходов на модернизацию материнских плат и других компонентов. Кроме того, они были вынуждены ждать появления в продаже совместимых с новыми чипами устройств.

Отметим, что для обеспечения эффективного взаимодействия между различными серверными платами и компонентами требуется работа по стандартизации. На мероприятии Open Compute Project в Санта-Кларе в начале этого года была представлена архитектура Group Hug. Речь идет о специальном слоте, конструкция которого в перспективе позволит устанавливать процессоры ARM, AMD или Intel в одну и ту же серверную материнскую плату. Чтобы связать эти разноплановые компоненты вместе и обеспечить их взаимодействие с приемлемой скоростью, Intel работает над технологией кремниевой фотоники, предназначенной для создания межсоединений с крайне низкими задержками, информация по которым будет передаваться со скоростью в 100 гигабайт в секунду.

Первопроходцы

Как уже было сказано выше, поначалу активнее всего внедрять наработки OCP будут крупные интернет-компании вроде Facebook или крупные хостинг-провайдеры наподобие Rackspace. Но свою заинтересованность идеей выказывают и провайдеры облачных сервисов вроде китайской Tencent, а также предприятия из сферы электронной коммерции вроде Salesforce.com. Обе эти организации уже являются членами проекта. Финансовый сектор также может стать одним из основных рынков для аппаратных платформ на базе OCP. Среди участников проекта уже присутствуют такие гранды, как Goldman Sachs. К слову, эта организация является одним из пяти членов правления OCP Foundation.

Фрэнк Франковский, вице-президент Facebook по проектированию аппаратных платформ и организации цепочек поставок, а также председатель Open Compute Project, говорит, что интерес финансовых компаний к проекту может быть объяснен тем, что на данном этапе они «являются IT-компаниями в большей степени, чем сами считают». С каждым годом им необходимо внедрять все более масштабные вычислительные среды.

Ройник говорит, что организации из других секторов, возможно, будут намного медленнее переходить на OCP, что обусловлено желанием IT-директоров минимизировать риски при осуществлении инвестиций в инфраструктуру, хотя финансовые соображения (в первую очередь возможность сэкономить приличные деньги) могут изменить текущее положение дел на диаметральной противоположное.

Рост спроса на облачные сервисы со стороны малых и средних предприятий, вероятно, также окажется одним из стимулов ускоренного перехода провайдеров таких услуг на OCP. Тем не менее, объем проса на облачные сервисы со стороны крупных предприятий на сегодняшний день можно назвать относительно скромным. Организации такого уровня зачастую делают выбор в пользу частного облака, а с помощью публичного облака они обеспечивают исключительно дополнительные вычислительные мощности, чтобы справиться с пиковыми нагрузками.

«Двумя основными аутсайдерами проекта являются, конечно же, Amazon и Google. И я очень сильно сомневаюсь, что они согласятся пожертвовать своими конкурентными преимуществами, которые дает закрытый подход к проектированию дата-центров и IT-инфраструктуры. Я думаю, что технологии Google будут оставаться проприетарными еще, как минимум, год или два. Интернет-гигант будет наблюдать со стороны за тем, что творится в стане участников Open Compute Project. У них есть интеллектуальная собственность в области разработки инфраструктуры, и они уже научились экономить приличные деньги, покупая созданные по собственному проекту компоненты оптом», говорит Ройник.

OCP не для всех — по крайней мере, в течение некоторого времени

Справедливости ради следует отметить, что бизнес отнюдь не каждой организации в значительной мере опирается на IT-инфраструктуру, и не каждая из таких организаций нуждается в оборудовании, заточенном под конкретные задачи. Следовательно, отход от OEM-серверов в пользу машин на базе спецификаций ОСР будет выгоден не всем. Лоран Лахал, старший аналитик компании Ovum IT и специалист по рынку облачных вычислений, считает, что переход на OCP будет медленнее, чем ожидает Ройник. Он отмечает, что Open Compute Project будет привлекателен лишь компаниям эквивалентным по размеру и масштабу тем, которые входят в правление OCP Foundation.

«В самой природе этой архитектуры заложена ограниченность ее целевой аудитории. Проект инициировала Facebook — компания, которая нуждается в очень, очень больших дата-центрах, поэтому усилия по созданию своей собственной инфраструктуры ЦОД в ее случае быстро окупаются. Все остальные крупные компании, которые стали партнерами соцсети в OCP, убедились в наличии экономического обоснования, прежде чем вмешиваться. И наоборот — много небольших предприятий не в восторге от идеи замены OEM-серверов на альтернативны открытые системы. Опрос, который был проведен в августе прошлого года, показал, что большая часть малых IT-компаний вообще не знали, что такое Open Compute Project, либо не были заинтересованы в сотрудничестве с этой организацией. Это наглядный пример того, как участники рынка на самом деле не относятся к этой инициативе», подчеркивает Лахал.

Тем не менее, Лахал ожидает, что распространение OCP-совместимых аппаратных средств и акцентом участников проекта на модульные конструкции окажет огромное влияние на разработку мэйнстримного оборудования для дата-центров. В долгосрочной перспективе Open Compute Project станет одним из ключевых стандартов индустрии, а открытое аппаратное обеспечение в конечном итоге будет пользоваться повышенным спросом со стороны малого бизнеса. По мнению эксперта, на переход основных покровителей проекта на OCP уйдет около 5 лет, остальные компании начнут активно внедрять такие системы через 10 лет.