Центр микроданных DOME
| microDataCenter 32-канальный носитель | |
|---|---|
| |
| полностью укомплектованный центр микроданных DOME, показанный на выставке SC17, Денвер, ноябрь 2017 г., содержащий 24 сервера и 8 плат FPGA, коммутатор 10GbE, систему хранения данных, питание и охлаждение — на рисунке показана половина стойки высотой 2U. |
Микроцентр данных содержит вычислительные ресурсы, хранилище, питание, охлаждение и сетевые ресурсы в очень небольшом объеме, который иногда также называют «центром данных в коробке». Этот термин использовался для описания различных воплощений этой идеи на протяжении последних 20 лет. В конце 2017 года на конференции SuperComputing 2017 была показана очень тесно интегрированная версия: DOME microDataCenter. [ 1 ] Ключевыми особенностями являются охлаждение горячей водой, полностью полупроводниковое устройство, построенное только из стандартных компонентов и стандартов.
проект КУПОЛ
[ редактировать ]DOME — это финансируемый правительством Нидерландов проект IBM и ASTRON в форме государственно-частного партнерства по разработке технологических планов, нацеленных на создание массива квадратных километров (SKA), крупнейшего в мире запланированного радиотелескопа . [ 2 ] [ 3 ] Он будет построен в Австралии и Южной Африке в конце 2010-х — начале 2020-х годов. Одним из семи проектов DOME является MicroDataCenter (ранее называвшийся Microservers ), который является небольшим, недорогим и эффективным с точки зрения вычислений. [ 4 ]
Целью MicroDataCenter является возможность его использования как рядом с антеннами SKA для ранней обработки данных, так и внутри гораздо более крупных суперкомпьютеров, которые будут выполнять анализ больших данных . Эти серверы могут быть развернуты в очень больших количествах и в местах с экстремальными экологическими условиями, например, в пустынях, где будут расположены антенны, а не только в охлаждаемых центрах обработки данных.
Распространенным заблуждением является то, что микросерверы обеспечивают лишь низкую производительность. Это вызвано тем, что первые микросерверы были основаны на ядрах Atom или ранних 32-битных ядрах ARM. Целью проекта DOME MicroDataCenter является обеспечение высокой производительности при низкой стоимости и малом энергопотреблении. Ключевой характеристикой MicroDataCenter является его упаковка: очень малый форм-фактор, обеспечивающий короткие расстояния связи. Это основано на использовании микросерверов , исключающем все ненужные компоненты за счет максимально возможной интеграции традиционного вычислительного сервера в единый SoC (сервер на кристалле). Микросервер не обеспечивает максимально возможную однопоточную производительность, вместо этого он предлагает оптимизированную по энергопотреблению конструкцию при средней и высокой производительности. В 2015 году на рынке начинают появляться несколько высокопроизводительных SoC, а в конце 2016 года станет доступен более широкий выбор, например Qualcomms Hydra. [ 5 ]
На уровне сервера микросерверная карта на базе 28-нм процессора T4240 обеспечивает вдвое больше операций на джоуль по сравнению с оптимизированным по энергопотреблению 22-нм сервером на базе Finfet XEON-E3 1230Lv3, обеспечивая при этом совокупную производительность на 40 % выше. Сравнение проводится на серверной плате, а не на уровне чипа. [ 6 ]
Дизайн
[ редактировать ]В 2012 году команда IBM Research Zürich под руководством Рональда П. Луитена начала разрабатывать очень вычислительно-емкий и энергоэффективный 64-битный компьютер на основе стандартных компонентов под управлением Linux . [ 7 ] [ 8 ] Конструкция системы -на-кристалле (SoC), в которой большинство необходимых компонентов помещается на одном кристалле, лучше всего соответствует этим целям, и появилось определение «микросервера», где, по сути, имеется полная материнская плата (за исключением ОЗУ, загрузочной флэш-памяти и схем преобразования энергии). подойдет на чип. Были исследованы решения на базе ARM , x86 и Power ISA , и решение на базе Freescale на базе Power ISA компании двухъядерного процессора P5020 / четырехъядерного процессора P5040 заняло первое место на момент принятия решения в 2012 году.
Эта концепция аналогична IBM Blue Gene суперкомпьютерам , но микросервер DOME спроектирован на основе готовых компонентов и будет работать со стандартными операционными системами и протоколами, что позволяет снизить затраты на разработку и компоненты. [ 9 ]
Полный микросервер имеет тот же форм-фактор, что и стандартный разъем FB-DIMM . Идея состоит в том, чтобы поместить 128 таких вычислительных карт в 19-дюймовую стойку высотой 2U вместе с сетевыми коммутаторами для внешнего хранения и связи. Охлаждение будет обеспечиваться с помощью Aquasar, системы охлаждения горячей водой впервые разработанной суперкомпьютером SuperMUC в Германии. [ 10 ]
Проект первого прототипа был представлен сообществу пользователей DOME 3 июля 2014 года. Чип P5040 SoC, 16 ГБ DRAM и несколько микросхем управления (таких как PSoC 3 от Cypress, используемый для мониторинга, отладки и загрузки ) включают в себя полноценный вычислительный узел с физическими размерами 133×55 мм. Контакты карты используются для подключения SATA , пяти портов Gbit и двух 10 Gbit портов Ethernet , одного интерфейса SD-карты , одного интерфейса USB 2 и питания. Вычислительная карта работает в диапазоне мощности 35 Вт с запасом мощности до 70 Вт. Стоимость материалов составляет около 500 долларов США за один прототип. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 11 ] [ 12 ]
В конце 2013 года для второго прототипа был выбран новый SoC. Новый 12-ядерный/24-поточный процессор Freescale T4240 значительно мощнее и работает в пределах мощности, сопоставимой с P5040, при TDP 43 Вт. Эта новая микросерверная карта оснащена 24 ГБ DRAM и питается, а также охлаждается медным теплоотводом. Он создается и проверяется для более масштабного развертывания в полном корпусе высотой 2U в начале 2017 года. Для поддержки встроенной передачи сигналов 10 GbE разъем DIMM был заменен разъемом SPD08.
В конце 2016 года было завершено производство версии микросерверной карты на базе T4240. Примерно в то же время с использованием того же форм-фактора и того же разъема (и, следовательно, совместимого по вилке) была создана вторая плата прототипа сервера на базе SoC NXP (ранее Freescale) LS2088A (с 8 ядрами A72 ARMv8). [ 9 ] [ 12 ] [ 10 ] [ 13 ]
История
[ редактировать ]| производственная версия microDataCenter | |
|---|---|
| |
| 32-канальный оператор с 24 серверами T4240ZMS и 8 картами FPGA |
с наименьшим форм-фактором Технология микроцентров обработки данных была впервые разработана командой микросерверов DOME в Цюрихе. Вычисления состоят из нескольких микросерверов , а сеть состоит как минимум из одного модуля микрокоммутатора. Первая живая демонстрация прототипа 8-процессорной системы на базе P5040ZMS была проведена на выставке Supercomputing 2015 в рамках выставки новых технологий. [ 14 ] за которым последовала живая демонстрация на CeBIT в марте 2016 года. На CeBIT был продемонстрирован 8-полосный HPL, поэтому он получил название «LinPack-в-обувной коробке».
В 2017 году команда завершила работу над готовой к производству версией, которая содержит 64 сервера T4240ZMS, два коммутатора 10/40 GbE, систему хранения данных, питание и охлаждение в стойке высотой 2U. На рисунке внизу справа показана 32-канальная полка (половина стойки 2U), в которой установлены 24 сервера T4240ZMS, 8 плат FPGA, коммутатор, устройство хранения данных и система охлаждения. Эта технология увеличивает плотность в 20 раз по сравнению с традиционными технологиями центров обработки данных, обеспечивая при этом ту же совокупную производительность. Это достигается за счет новой конструкции сверху вниз, минимизирующей количество компонентов, использования SoC вместо традиционного процессора и плотной упаковки, обеспечиваемой использованием водяного охлаждения. [ 15 ]
Будущее
[ редактировать ]Стартап-компания, все еще в скрытом режиме, находится в процессе получения технологической лицензии от IBM, чтобы вывести технологию на рынок в первом полугодии 2018 года.
К сожалению, стартап-компания не смогла получить стартовое финансирование для начала производства. Этот проект, включая все ресурсы, был законсервирован, а Рональд ушел из исследовательской лаборатории в Цюрихе. (август 2020 г.)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пол Алкорн (22 ноября 2017 г.). «Слайд-шоу «Суперкомпьютеры 2017» . Аппаратное обеспечение Тома .
- ^ «Центр эксафлопсных технологий ASTRON и IBM» . Архивировано из оригинала 25 января 2020 г. Проверено 2 июля 2014 г.
- ^ Массив квадратных километров: главная задача больших данных
- ^ ASTRON и IBM Центр эксафлопсных технологий - Микросерверы
- ^ «Квалкомм Гидра» . Архивировано из оригинала 17 апреля 2017 г. Проверено 16 апреля 2017 г.
- ^ [«Энергоэффективный микросервер на базе 12-ядерного процессора 1,8 ГГц 188K-CoreMark 28 нм Bulk CMOS 64b SoC для приложений с большими данными с плотностью системы пропускной способности памяти 159 ГБ/с/л», R.Luijten et al., ISSCC15, Сан-Франциско, февраль 2015 г.]
- ^ Jump up to: а б «Демонстрационная платформа IBM μServer высокой плотности, использующая PPC, Linux и водяное охлаждение» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2014 г. Проверено 2 июля 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Хемсот, Николь (11 апреля 2014 г.). «Большая наука, крошечные микросерверы: исследования IBM расширяют возможности 64-битных технологий» . HPCwire .
- ^ Jump up to: а б с Морган, Тимоти Прикетт (7 июля 2014 г.). «IBM DOME Microserver может понравиться предприятиям» . ПредприятиеИИ .
- ^ Jump up to: а б «NLeSC подписывает соглашение DOME с IBM и ASTRON» . 15 января 2014 г. – через Flickr.
- ^ «Демонстратор 64-битного μServer IBM-ASTRON для SKA» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2014 г. Проверено 2 июля 2014 г.
- ^ Jump up to: а б «64-битный микросервер IBM и ASTRON для DOME» . Архивировано из оригинала 14 июля 2014 г. Проверено 3 июля 2014 г.
- ^ «IBM представит невероятно сокращающийся суперкомпьютер» . ПКМир .
- ^ «Многоузловой 64-битный микросерверный кластер DOME с водяным охлаждением» . Архивировано из оригинала 27 января 2016 г. Проверено 5 декабря 2017 г.
- ^ Проект DOME microDataCenter