Это партнерский пост компании ИТ-ГРАД, предоставляющей в аренду виртуальные машины VMware из облака по модели IaaS. В сегодняшнем материале обсуждаем проекты, инициативы и фонды, которые занимаются разработкой оборудования open source и стандартов для ЦОД.
Серверные стойки
Организация Open Compute Project (OCP) основана крупными ИТ-компаниями и занимается разработкой стандарта архитектуры серверных стоек — Open Rack. Его первая версия вышла еще в 2013 году.
В ней описывается конструкция стоек шириной в 21 дюйм. По сравнению со стандартным 19-дюймовым форм-фактором, новая схема увеличила коэффициент эффективно используемого пространства стойки почти на 15%. Вторая версия Open Rack появилась в 2015 году. Для нее перешли на 48-вольтную модель питания (с 12-вольтной), что позволило сократить количество трансформаторов и энергопотребление серверов на 30%.
Недавно анонсировали третью версию стандарта. Теперь стойки Open Rack будут использовать жидкостное охлаждение, что дополнительно повысит энергоэффективность. Другие нововведения спецификации — панели для защиты серверов от постороннего доступа и изменения в схеме питания.
Open Rack дополняет несколько стандартов под общим названием Rack&Power. Первый — Power Supply Specification — описывает требования к источникам питания серверов. В спецификации используется однофазный БП с поддержкой горячей замены и мощностью 3300 Вт. В качестве резерва устанавливают литий-ионный аккумулятор, который проработает пять минут после отключения энергии. Вторая спецификация посвящена полке электропитания для сервера. Согласно документу, каждая стойка Open Rack оснащается тремя БП, подключенными к двум шинам.
Открытые спецификации для стоек создает и другой фонд — Open19 Foundation. Организация выпустила новый стандарт в марте 2019 года — он устанавливает требования к структуре сетей и энергопотреблению и описывает универсальный форм-фактор для стоек. Они представляют собой модули с несколькими шасси, в которых можно размещать серверы или СХД в произвольных комбинациях. Также в конструкции присутствуют полки питания, свитчи, сетевые коммутаторы и система кабель-менеджмента.
Серверы
OpenCloud Server — еще один проект в рамках OCP, который описывает требования к модульному серверу для облачных дата-центров. OpenCloud Server поддерживает процессоры крупных производителей. Он может работать и с графическими процессорами: до восьми GPU в одном блоке.
Еще одна организация, которая развивает open source серверы, — Open Data Center Committee (ODDC). Она основана в 2014 году китайскими ИТ-гигантами и телекоммуникационными компаниями. Среди проектов — GPU-сервер и гиперконвергентная система, объединяющая память, вычислительные и сетевые ресурсы в пул, сконфигурированный для работы в дата-центре.
С 2019 года разработкой open source чипов занимается Linux Foundation. Организация основала фонд CHIPS Alliance. Он развивает технологии на основе открытой архитектуры процессоров RISC-V. Участниками альянса стали Google, Western Drive и SiFive. Они передали фонду свои разработки.
Первая технология CHIPS Alliance — платформа для тестирования чипов RISCV-DV. Она генерирует случайные команды для проверки работоспособности процессора и его отдельных компонентов.
Вторая — протокол OmniXtend. Он отвечает за когерентность кэша при передаче данных по Ethernet между GPU и FPGA. Технологию поддерживает 32-разрядный двухконвейерный суперскалярный процессор SweRV. Он также стал частью CHIPS Alliance. Еще фонд занимается развитием генератора схем процессоров для создания SoC Rocket Chip и языка описания аппаратуры Chisel. Последний основан на Scala и используется для создания RTL.
Еще один проект, который поддерживает развитие опенсорсных чипов, — MIPS Open. В марте он сделал открытой систему команд MIPS. На сайте проекта бесплатно доступны спецификации для 32- и 64-разрядных процессоров.
Сетевое оборудование
Разработкой опенсорсных сетевых компонентов для дата-центра занимается проект freetserv. Его основатели создали терминальный сервер. Девайс может управлять одновременно 48 сетевыми устройствами. Основу системы составляет Raspberry Pi 2 с четырехъядерным процессором ARM (900 МГц). На GitHub проекта опубликован список необходимых материалов, схема сборки и инструкции по установке и настройке.
Похожий проект — NetFPGA. Он включает три вида FPGA-плат для создания сетевых устройств: NIC, файерволов или свитчей. Наиболее «развитый» вариант называется SUME — девайс поддерживает подключения по стандарту 10 GbE и 100 GbE. Его используют в сетях ЦОД для балансировки нагрузки и шифрования трафика.
Открытые схемы оборудования для дата-центров также разрабатывает Facebook. Первым проектом компании стал top-of-rack коммутатор Wedge, спецификацию которого опубликовали в 2015 году. Свитч поддерживает стандарт 10/40GbE, оснащен 16 портами и предназначен для установки в 19-дюймовые серверные стойки. Еще компания представила модульный коммутатор Minipack. Он поддерживает до 128 портов 100GbE или до 32 портов 400 GbE.
Для управления устройством используется ASIC с пропускной способностью в 12,8 Тбит/с. По словам разработчиков, ASIC-схема помогает сократить энергопотребление в свитче по сравнению с предыдущими моделями коммутаторов. Спецификация для устройства будет опубликована позже в рамках Open Compute Project, частью которого является социальная сеть.
Что в итоге
Open source подход набирает популярность и среди производителей железа. Подобные проекты поддерживают крупные ИТ-компании и облачные провайдеры. Можно ожидать, что в ближайшем будущем на рынке появится больше устройств, в основе которых лежат открытые аппаратные стандарты.
RSS
