«Быстрее, выше, сильнее»: Новые технологии дата-центов

Сегодня олимпийский девиз «быстрее, выше, сильнее» вполне применим и к индустрии компьютерных технологий – чтобы оставаться конкурентоспособными многие участники рынка стараются «отработать» технику и стать лучше. Особенно когда речь идет о новых технологиях – попытки увеличить производительность, ёмкость памяти и скорость передачи данных не прекращаются.

^[1]

/ фото Arthur Caranta ^[2] CC ^[3]

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 ^[4] 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 ^[5] 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 ^[6] 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 ^[7] 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 ^[8].

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 ^[9]
• Как выбрать направление для развития ИТ-проекта ^[10]
• Что нужно знать об IaaS-провайдере до начала работы ^[11]
• Как создать провайдера виртуальной инфраструктуры ^[12]
• Немного о VPN: Краткий обзор программных реализаций ^[13]

Автор: 1cloud.ru

Источник ^[14]