Gran ciencia, pequeños microservidores: la investigación de IBM impulsa las posibilidades de 64 bits - Calendae | Informática, Electrónica, CMS, Ciberseguridad

Gran ciencia, pequeños microservidores: la investigación de IBM impulsa las posibilidades de 64 bits

Hola, ¿qué tal colega?. Te escribe Simón Sánchez y en el día de hoy hablaremos sobre Gran ciencia, pequeños microservidores: la investigación de IBM impulsa las posibilidades de 64 bits

Hace cuatro años, un amigo dejó caer un enchufe Sheeva en manos de Ronald Luijten, diseñador de sistemas de IBM Research en Zurich. En ese momento, ninguno de los dos podría haberse dado cuenta del ciclo de desarrollo que este simple regalo habría desencadenado.

Si no está familiarizado, los enchufes Sheeva son dispositivos compactos que se parecen mucho al adaptador de corriente de su computadora portátil, excepto que en lugar de una toma de salida eléctrica, hay un práctico puerto Gigabit Ethernet. Luitjen, cuyos intereses principales residen en el movimiento de datos y la gestión de la energía, percibió rápidamente su potencial. Puso a trabajar sus inclinaciones minimalistas y en pocos meses tenía un VNC, un sistema operativo y un servidor web que se ejecutaba desde un disco duro conectado a través de USB. Sin embargo, lo que más lo impresionó fue cuando lo midió fuera de la red y descubrió que todo funcionaba a solo 4,3 vatios. «No podía creerlo», dijo. «Cuando lo pensé más, vi que era el comienzo de una revolución».

Este descubrimiento coincidió con un proyecto mucho más grande en el que Luitjen participó en IBM Research. En colaboración con ASTRON, un equipo aprovechó algunas de las mejores mentes de Big Blue para ayudar al equipo de Square Kilometer Array (SKA) a descubrir nuevas soluciones para resolver los desafíos sin precedentes de potencia, procesamiento y movimiento de datos inherentes a la medición de Big Explosión. Durante la próxima década, los investigadores de SKA podrán mirar hacia atrás 13,8 mil millones de años (y más de mil millones de dólares) con 2 millones de antenas captando una señal al final de cada día basada en 10-14 exabytes de datos, culminando en en una dosis diaria condensada de información del orden de petabytes. Hacer esto llevará mucho más allá de lo que ofrecerán las máquinas de exaescala del período 2020, pero hay otro problema. Las señales se recogen en los lugares más libres de radio de la tierra, que son lugares donde no hay red eléctrica ni Internet.

Este fue el conjunto perfecto de condiciones para que los investigadores de IBM y SKA / ASTRON pensaran más allá de las cajas hambrientas de energía necesarias para impulsar este tipo de ciencia. Es la oportunidad perfecta para un enfoque de muy bajo consumo de energía que reconoce que el cálculo es fácil: el movimiento de datos es el consumo de energía real. Dado que alterar la velocidad de la luz está fuera de discusión, la única respuesta parece ser integrarse tanto como sea posible en un todo limpio. Si bien algunas de estas tecnologías aún no han madurado (particularmente en áreas como la memoria apilada), Luitjen pudo demostrar cómo se pueden combinar computación grande y movimiento pequeño para obtener la máxima eficiencia y múltiples cargas de trabajo.

Pero eso no es todo en nombre de la gran ciencia. Además de ver un camino para ayudar a SKA con su noble misión, IBM también pudo ver un camino para cumplir con el paradigma «la informática es gratuita pero los datos no lo son». Luijten dice que sus necesidades eran específicas; querían ver un microservidor capaz de proporcionar un «centro de datos en una caja» de energía ultrabaja que aprovechara las partes centrales y el empaquetado condensado. Además, tendría que ser verdadero de 64 bits para tener valor comercial (lo que significaba que no había ARM ya que no estaba en el horizonte cercano en ese momento) y tendría que ejecutar un sistema operativo de clase de servidor.

Sobre la base de las lecciones aprendidas en su salida con Sheeva Plug, Luijten comenzó a trabajar con el único chip de 64 bits del mercado. En este caso, fue el chip P5020 de Freescale, un producto hecho específicamente para el mercado integrado, por lo que no se requiere software para hacer nada más que alimentar dispositivos pequeños que se ejecutan en código personalizado. Dice que el Linux que venía en la caja era limitado y ni siquiera podía ejecutar el compilador. Ciertamente no había un sistema operativo para satisfacer las necesidades eventuales de IBM, pero con la ayuda de un colega y la gente de Freescale, Luijten pudo ejecutar Fedora en la arquitectura basada en energía de 2.0 GHz. Y así nació el Microservidor DOME.

Lograr que el DOMO cantara Fedora fue uno de los primeros obstáculos; la ausencia de un ecosistema fue un desafío increíble y múltiples iteraciones de intentar usar diferentes enfoques de sistemas operativos que fusionaron servidores y reinos integrados. Pensó que finalmente poder implementar un sistema operativo de clase de servidor funcional sería la mitad del problema, que los verdaderos desafíos eran poder construir alguna funcionalidad a nivel de aplicación a su alrededor.

Sin embargo, para sorpresa de Luijten, solo dos días después del éxito de Fedora, pudieron hacer que el DB2 de IBM funcionara en la pequeña placa base. Sin rellenar. De hecho, se trata del mismo DB2 que requiere centros de datos System X extremadamente caros a un costo inicial y, por supuesto, operativo / de energía mucho más alto.

Luijten contó una breve historia sobre cómo tuvo una charla con la alta dirección de desarrollo de IBM sobre lo que eran capaces de hacer y negó abiertamente que fuera posible. «Probablemente todavía no lo crea hoy», se rió. Pero efectivamente, dijo, tenían un programa ejecutándose durante semanas en un solo nodo en DB2 con una aplicación PHP en un navegador web que podía iniciar una canasta de cargas de trabajo en el motor DB2 de Freescale, todo alrededor de 55 vatio.

El equipo muy pequeño (solo Luijten, otro compañero y un grupo de investigadores de Freescale) aprovechó la oportunidad para recoger la nueva encarnación del chip, que los movió de doble núcleo a 12 núcleos, un gran paso que no requirió una recompilación para ejecutar DB2 nuevamente. La parte más nueva, el T4240 funciona a 60 vatios, pero viene con algunas mejoras importantes en sus objetivos en términos de subprocesamiento (esto es «subprocesamiento verdadero», dice, no hyperthreading), cambie a tres canales de memoria y ellos se desplaza hasta 28 nm (frente a 45 nm).

El enfoque de centro de datos en una caja con 128 de estas tarjetas que utilizan el último chip produce 1536 núcleos y 3072 subprocesos con entre 3 o 6 TB de DRAM con una nueva instalación de refrigeración por agua caliente (ala SuperMUC) hace que esta sea una bonita idea. convincente para los centros de datos en la nube y, por supuesto, para las personas pobres y preocupadas por la energía que desean que sus aplicaciones comerciales o de investigación se ejecuten de manera liviana y rentable. En cuanto a HPC, en este punto se reduce al potencial y la posibilidad sobre cualquier cosa práctica. Nuevamente, esta es una prueba del diseño conceptual. Próximamente se obtendrán resultados de referencia y capacidades de escalamiento, pero para cualquiera que desee una lección de primera mano sobre algunas de las lecciones de un ecosistema de software inexistente, los chicos de ARM no son los únicos que buscan historias de guerra.

Como nota al margen, esta semana, mientras estaba sentado con Luijten en el Foro de usuarios de IDC, configuramos la pequeña placa base del nodo del servidor junto a mi iPhone; era un poco más larga, hagamos algunas comparaciones mentales para la escala de tamaño. o eche un vistazo a su lado contra una tarjeta BlueGene. Sentarse junto a un Calexda o Moonshot ofrece la misma experiencia visual.

Los microservidores deben empaquetar toda la placa base del nodo del servidor en un solo microchip, dejando de lado algunos elementos que no tienen sentido (incluyendo DRAM, lógica de conversión de energía y NOR Flash, ya que no encajan), dice Luijten. Hay muchas placas base que tienen gráficos y similares, pero esta es pequeña.

Y sí, esto fue de una conversación en un evento centrado en HPC, que puede parecer un poco extraño para algunos de ustedes. Luijten dice que definitivamente no hace HPC, pero Earl Joseph cree firmemente que el proyecto de microservidor DOME es un ejemplo perfecto del tipo de tecnología que podría ser disruptiva para la industria en el futuro. Es de energía limitada, consciente del precio y orientada al rendimiento. Aunque las especificaciones en el frente del flop son breves (puedes hacer algunas matemáticas rápidas basadas en lo que Freescale puesto a disposición (no está mal para el tamaño y la carcasa de potencia), Joseph es perfecto. Esta fue una de las presentaciones más convincentes durante los dos días en Santa Fe y basada en conversaciones paralelas, una de las más discutidas.

Cabe señalar que estos no llegarán a un estante cerca de usted en el corto plazo. Sigue siendo un proyecto de investigación, pero Freescale no se lo está tomando a la ligera, incluso si no ha sido tan común en IBM como Luijten podría desear ver algún día. Eso sería un servidor en la nube bastante atractivo para Freescale y ahora están trabajando con él para ejecutar algunos puntos de referencia para obtener una mejor base sobre las capacidades de rendimiento que se compartirán en un comunicado de prensa al final.

Lo que IBM hará con cualquier éxito de desarrollo o interés en el concepto sigue siendo una incógnita, especialmente porque los primeros tambores de la invasión ARM se pueden escuchar a una distancia no muy lejana. «IBM ha vendido su negocio SystemX porque en el momento en que una tecnología se convierte en una mercancía, abandona el juego», reflexionó Luijten. No pueden apoyar a una empresa liderando un mercado de productos básicos, por lo que ahora están analizando cosas como la computación cognitiva, entre otros esfuerzos.

Dice que si bien IBM no está muy interesado en lo que está trabajando ahora, al menos de una manera seria y orientada al producto, ha descubierto que con una investigación como esta ayuda ser más que un buen ingeniero técnico. «Alguien dijo que soy como un emprendedor», se rió. «No basta con desarrollar esta tecnología, hay que comercializarla y hay que encontrar tanto interés como sea posible».

Concluiremos con el desarrollo / progreso más reciente a través de una de sus diapositivas. Y, por supuesto, continuaremos viéndolo, incluso si está lejos del HPC que estamos viendo en este momento.

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