浪潮胡雷鈞：5G時代的整機柜服務器進化之路

云計算時代,CSP在實際業(yè)務的推動下發(fā)展出了迥異于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的云數(shù)據(jù)中心,催生了新形態(tài)的整機柜服務器。云數(shù)據(jù)中心是開放的,OCP、ODCC以及后來的Open19等三大開放社區(qū)的發(fā)展讓云數(shù)據(jù)中心技術完成了產(chǎn)業(yè)化升級。當前,5G、邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術開始規(guī)模普及,云數(shù)據(jù)中心面臨二次升級挑戰(zhàn),整機柜服務器也不例外。在由浪潮信息和OCP聯(lián)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(fā)工作。

由浪潮信息和OCP聯(lián)合主辦的OCP China Day

前不久5G運營牌照正式發(fā)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(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)負載還需要承受跨數(shù)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(shù)據(jù)中心形成和高速發(fā)展的時代,也是整機柜服務器的高光時代,專為云數(shù)據(jù)中心所設計的整機柜服務器從零起步,幾年時間已經(jīng)成為全球數(shù)據(jù)中心主要的服務器形態(tài)。OCP、ODCC開放計算社區(qū)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(qū)發(fā)起較晚,所制定的Open19有自己的特色,但是規(guī)模仍不能與前兩個標準相提并論。

5G時代,移動互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模還會進一步膨脹,物聯(lián)網(wǎng)會迎來真正的大發(fā)展,這一切都將推動下一代云數(shù)據(jù)中心技術的發(fā)展,數(shù)據(jù)中心提高規(guī)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(tǒng)架構師趙杰等系統(tǒng)分析了整機柜服務器未來發(fā)展趨勢以及三大社區(qū)下一代整機柜服務器開放標準的發(fā)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(fā)了第一款整機柜服務器,這款產(chǎn)品采用節(jié)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(chǎn)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?yōu)闄M插,才形成大規(guī)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(cè)重,天蝎和Open Rack都以解決大規(guī)模和超大規(guī)模CSP數(shù)據(jù)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(fā)和發(fā)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(nèi)容一致性較高,所產(chǎn)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(shù)據(jù)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(jié)點內(nèi)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(jié)省出來的功率可進一步增加設備數(shù)量。

Open19試圖走出不同于OCP和ODCC的道路,Open19針對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心用戶群體,希望在傳統(tǒng)19英寸寬度的基礎上,改進設計,讓傳統(tǒng)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(xiàn)在三大標準在提升設備密度方面已經(jīng)走到了技術的盡頭,現(xiàn)代數(shù)據(jù)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(jīng)觸及到了空氣散熱的物理上限,要繼續(xù)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(tǒng)講解了最新的Open Rack 3.0整機柜服務器規(guī)范,新的規(guī)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(shù)據(jù)中心的空間利用率。

Facebook技術負責人Steve Mills

支持EIA 19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(jié)點高度單位OU。

此前OCP推出了Open Bridge來解決用戶傳統(tǒng)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(guī)模的擴大,越來越多的傳統(tǒng)行業(yè)用戶和中小互聯(lián)網(wǎng)公司加入進來,這些用戶采用的仍然是EIA 19英寸的規(guī)范。OCP不得不重新考慮對于EIA 19英寸規(guī)范的態(tài)度。

數(shù)據(jù)中心機柜EIA 19英寸規(guī)范的歷史比計算機產(chǎn)業(yè)還要長,ATNT公司在1934年制定了該標準,只是為了放置發(fā)報機和收報機,12年以后人類第一臺電子計算機ENGIC才被發(fā)明出來,這個標準直到今天仍然被大多數(shù)數(shù)據(jù)中心所采用,成為事實標準。相比于IT技術的高速創(chuàng)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(qū)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(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。

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(fā)布,2013年底,2.0版本發(fā)布,2016年底2.5版本發(fā)布,2019年,3.0版本發(fā)布。

趙杰表示,1.0標準實現(xiàn)了整機柜服務的模塊化,包括統(tǒng)一的風扇墻、RMC管理以及PSU供電,2.0版本實現(xiàn)了標準化,包括標準的操作界面、參數(shù)以及各種協(xié)議等,利于生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展,3.0版本實現(xiàn)了高彈性和正規(guī)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(guī)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(yè)務突發(fā)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(chuàng)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(qū)別,支持了19英寸規(guī)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(yōu)解,最終結(jié)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(xiàn)了各自對技術理解的不同,也體現(xiàn)了中國和美國用戶在實際業(yè)務需求和數(shù)據(jù)中心環(huán)境方面的不同。

獨特的Open19

Open19社區(qū)成立時,天蝎和Open Rack標準都已經(jīng)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(fā)展比較慢。但是Open19有著自己獨特的優(yōu)勢。該標準將基本組成單元規(guī)定為統(tǒng)一的Brick,這種物理結(jié)構能夠更好地適應惡劣物理環(huán)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(shù)據(jù)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(jiān)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?！?/p>

云數(shù)據(jù)中心2.0,開放計算加速融合

每個時代都會有特定形態(tài)的數(shù)據(jù)中心,傳統(tǒng)互聯(lián)時代出現(xiàn)了基于電信標準的數(shù)據(jù)中心,云計算時代出現(xiàn)了云數(shù)據(jù)中心,5G時代會出現(xiàn)升級版的云數(shù)據(jù)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(guī)?；С?將是硬件設施方面數(shù)據(jù)中心升級的重要特征。

OCP CTO Bill Carter

未來隨著數(shù)據(jù)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(qū)的標準,足以說明,三個社區(qū)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(fā)展。Bill Carter明確表示,對于OCP來講,ODCC和Open19社區(qū)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(fā)揮更大的作用。

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