OpenRack3.0背后的云數(shù)據中心開放進化

6月25日,OCP China Day(開放計算中國日)在北京舉行,大會由OCP基金會和OCP鉑金成員浪潮聯(lián)合主辦,近1000名工程師和數(shù)據中心從業(yè)者參加了此次大會。

OCP China Day開放計算中國日現(xiàn)場

OCP是全球的最大硬件開放社區(qū),核心會員超過200家,包括Google、微軟、Intel、IBM、浪潮等,超過7000家企業(yè)曾參與社區(qū)的活動。2011年Facebook發(fā)起成立了該社區(qū),旨在重構數(shù)據中心硬件設計,通過開放開源的方式,構筑創(chuàng)新技術生態(tài)。社區(qū)成立后,發(fā)展速度超出了所有人預料,2018年,OCP非董事會成員采購額同比增長率超過120%,達到25.6億美元,到2022年預計將超過107億美元。

目前,所有的云計算數(shù)據中心都全部或者部分采用了OCP的開放技術,整機柜服務器、存儲服務器、機架式高密度服務器等一大批云計算時代的創(chuàng)新技術和產品都是在OCP社區(qū)的直接推動下發(fā)展起來的。OCP的發(fā)展歷程也是整個數(shù)據中心產業(yè)的云計算變革過程。

5G催生云數(shù)據中心2.0

本次OCP China Day活動主要聚焦于邊緣計算、AI以及云數(shù)據中心三大議題。隨著5G 的應用,此前以云計算、移動互聯(lián)、大數(shù)據為代表的信息技術變革開始迎來新起點,5G時代不僅是AI、邊緣計算的時代,也是物聯(lián)網的時代,也是更大帶寬、更大規(guī)?；ヂ?lián)的時代,云數(shù)據中心需要承載更大規(guī)模的訪問量和數(shù)據量,從而進一步加快規(guī)?；?、現(xiàn)代化升級。

如果說現(xiàn)在的云數(shù)據中心是1.0版本,那么5G時代的云數(shù)據中心則是2.0版本。通過水冷、48V供電,克服物理限制,進一步提高數(shù)據中心功率密度;軟件定義技術全面應用,硬件標準化,固件開源統(tǒng)一化,IT基礎架構實現(xiàn)真正的統(tǒng)一、融合、開放;Redfish新管理架構替代當前的IPMI,同時與openBMC相結合,形成新一代的數(shù)據中心管理技術生態(tài)。

從OpenRack3.0看下一代整機柜服務器

截止至2019年1月,全球超大規(guī)模數(shù)據中心的數(shù)量已經達到430個,同比增長11%,預計年底可以達到500個。按照每個數(shù)據中心 10萬臺的容量計算,已建成超大規(guī)模數(shù)據中心可容納4300萬臺服務器,而根據IDC數(shù)據,2018年全球服務器總出貨量僅為1175萬臺。

這些大規(guī)模和超大規(guī)模數(shù)據中心一直在不斷的提高設備密度,直接導致以整機柜為主的不同形態(tài)的多節(jié)點服務器,在過去的10年中,全球市場的出貨量份額從0起步上升至20%。OCP的OpenRack2.0和ODCC的天蝎2.5是目前整機柜服務器的兩個主要的公開技術標準,已經部署的服務器大多遵循上述兩個標準。但是這兩個標準在供電和散熱方面遇到了物理限制的硬墻,難以繼續(xù)提高密度。所以,OCP和ODCC都在開發(fā)下一代標準3.0,這一代標準普遍實現(xiàn)了12-48V高壓供電、15-33KW高功率支持以及液冷散熱的支持。

大會上,Facebook技術負責人Steve Mills系統(tǒng)講解了最新的OpenRack 3.0整機柜服務器規(guī)范,新規(guī)范在供電、散熱等方面提升以外,還將高度從41OU增加到44OU,最大重量從1400Kg提高到1600kg;支持21英寸和19英寸兩種規(guī)格的節(jié)點,節(jié)點高度單位同時支持OU和標準U;內部結構也進行了調整,可以讓用戶部署專門異構加速器、存儲等擴展模塊,由于該規(guī)范涉及到液冷和48V供電等尚未規(guī)模應用的技術,很多細節(jié)仍然待定,所以,該標準仍未正式發(fā)布,處于公開征詢意見的階段。

　　Steve Mills, Facebook Technical Lead

OpenRack 3.0以外的努力

OCP的開放標準往往來源于成熟的應用實踐,成員企業(yè)的領先實踐經過一系列復雜、嚴謹和完全透明公開的流程后,才會成為社區(qū)標準,這樣的嚴格流程保證了OCP標準的實用性和權威性,也帶來了一個問題——OCP的標準滯后于實際應用的發(fā)展,比如異構加速器的標準OAM今年才發(fā)布,而英偉達的GPU技術在十幾年前就出現(xiàn)了,GPU用于AI領域也有快10年時間。

OCP、ODCC社區(qū)成員在技術和方案層面的快速創(chuàng)新,彌補了標準升級緩慢帶來的問題。OCP成員的創(chuàng)新IP或者技術規(guī)范只要經過被社區(qū)接受,就可以在社區(qū)平臺上發(fā)布。本次活動上,騰訊聯(lián)合浪潮將T-flex2.0規(guī)范貢獻給了OCP社區(qū),該規(guī)范此前已經被ODCC社區(qū)所接受,基于I/O池化技術,通過服務器不同模塊的解耦重組,實現(xiàn)服務器的模塊化迭代和靈活組合,可以實現(xiàn)異構加速、冷存儲、HPC集群等各類不同的應用方案,也就是超大規(guī)模數(shù)據中心可以基于該規(guī)范對統(tǒng)一服務器架構,降低采購運維的復雜度,降低整體成本。

數(shù)據中心的效率不僅要依靠硬件層面的創(chuàng)新,也要依靠管理技術的提高。Intel在大會上介紹了兩項數(shù)據中心管理技術。大部分云平臺一旦進入管理的廣播模式(也就是管理節(jié)點向資源節(jié)點發(fā)送各種調度指令),所有資源節(jié)點都會將管理命令優(yōu)先處理,從而導致當前排隊的的業(yè)務進程停止,業(yè)務會出現(xiàn)短暫的中斷,Intel將管理中斷功能放到了PRM層面,這樣可以有效的縮短業(yè)務中斷時間。另外,數(shù)據中心的冷卻系統(tǒng)會根據負載水平進行調節(jié),但是大規(guī)模數(shù)據中心的反饋復雜、延時非常高,導致冷卻調節(jié)明顯慢于負載的變化,Intel在管理系統(tǒng)中加入了AI支持的預測窗口,冷卻系統(tǒng)調節(jié)不必依賴反饋,冷卻策略更為精準。

IT基礎架構的開放重構

微軟SONiC是近幾年來最成功的數(shù)據中心開源項目,Mellanox、DELTA等公司的400G以太交換機都支持SONiC,中國ODCC社區(qū)的鳳凰項目也完全采用了SONiC,微軟已經構建起了開源交換機操作系統(tǒng)SONiC、白盒交換機融為一體的產業(yè)生態(tài)。

阿里巴巴在活動上分享了SONiC的應用實踐,阿里巴巴采用了SONiC搭建了一個超大規(guī)模的生產網絡,連接數(shù)十萬服務器,數(shù)百萬虛擬機和數(shù)千萬終端,實現(xiàn)了高帶寬和低延遲,讓阿里巴巴具備了承受“雙十一”網絡狂潮的能力,而且阿里巴巴基于SONiC做了大量的個性化開發(fā),很好的推動了阿里巴巴實際業(yè)務的創(chuàng)新。

阿里巴巴高級專家劉永鋒

SONiC等SDN技術重構了數(shù)據中心網絡,Ceph等SDS技術重構數(shù)據中心存儲,OpenStack等云計算技術重構了數(shù)據中心服務器,開源的定義軟件與標準化的硬件正在成為新一代IT基礎架構的標準化選擇。

Open Firmware,固件層面的開放

OCP另一個社區(qū)項目Open Firmware近年來發(fā)展很快,該社區(qū)的宗旨是發(fā)展敏捷、開放、標準的固件設計規(guī)范來適應新一代云計算基礎架構發(fā)展需求。固件是指設備內部保存的設備底層代碼,類似于“驅動程序”,操作系統(tǒng)必須通過固件才能驅動服務器的部件運行。通過固件的開放化,數(shù)據中心可以開發(fā)深度的數(shù)據中心統(tǒng)一管理方案,實現(xiàn)固件的遠程統(tǒng)一升級等高級操作,從而簡化數(shù)據中心的運維復雜度,甚至實現(xiàn)數(shù)據中心的自治。

項目組正在開發(fā)開源套件,這些套件僅包括最基本的平臺代碼來識別白盒硬件,同時也在聯(lián)合社區(qū)成員發(fā)展可構建和引導的白盒硬件系統(tǒng),形成軟硬一體化的Open Firmware生態(tài)。

OpenRMC,完成下一代管理技術的框架

社區(qū)的另一個由浪潮牽頭成立的項目組OpenRMC,正在致力于OpenBMC與Redfish的融合,形成下一代數(shù)據中心管理的統(tǒng)一框架,這是一個Linux、DMTF與OCP三個社區(qū)的聯(lián)合項目。

浪潮高級技術總監(jiān)郭洪昌

BMC(Baseboard Management Controller)是監(jiān)控服務器狀態(tài)并提供帶外管理服務的嵌入式管理單元,各主要服務器供應商BMC軟件棧均是閉源的,彼此兼容性差,影響了數(shù)據中心設備的統(tǒng)一管理。因此,2015年,Facebook發(fā)起了OpenBMC開源項目,此后該項目轉入Linux基金會。

RedFish是下一代數(shù)據中心管理標準,由OMTF標準組織制定,來替代當前的IPMI。IPMI功能較少,擴展性差,只適用于中小規(guī)模的數(shù)據中心管理。Redfish擴展性好,功能豐富,針對不同供應商的種類多樣的基礎設施提供規(guī)范化易集成的管理接口,除了服務器外,Redfish也在逐漸擴展對存儲、網絡方面的支持,可以滿足超大規(guī)模數(shù)據中心的高級管理需求。

OCP的OpenRMC小組已經開發(fā)了業(yè)內第一個符合Redfish規(guī)范的OpenBMC版本,進一步提升了OpenBMC的模塊化、規(guī)范化程度,并且在加快推出正式的社區(qū)標準。未來OpenRMC有望與Open Firmware融合,形成一整套深入固件層的數(shù)據中心管理架構規(guī)范。

統(tǒng)一、開放、融合,是技術也是產業(yè)

此次OCP China Day活動展示技術內容,構成了一個完整的下一代云數(shù)據中心技術框架——新升級的新形態(tài)Open Rack 3.0,從固件到數(shù)據中心多個層面的開放融合、更豐富的管理。這些技術會隨著5G、AI的應用,而逐步替代原來的技術,完成整個技術生態(tài)的升級換代。

另外,值得一提的是,OCP、ODCC以及其他軟硬件開放社區(qū),正在實際需求的帶動下,深度交流合作,甚至于模糊邊界。在此次大會上,主題演講的內容不僅來自OCP各個技術組,也來自ODCC社區(qū),百度分享了天蝎服務器的實踐經驗。

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