現代資料中心标準COTS伺服器的演進

資料中心内的x86商用成品（cots）伺服器的标準化已經經過了很長時間，因為該架構提供了多功能、低成本、易于內建、更有效地維護和管理配置檔案，總而言之，其成本低于專用硬體的方式。但目前業界出現了驅動資料中心伺服器選擇的新的需求，即需要資料中心伺服器能夠支援營運商的虛拟化、可程式設計性以及機器學習和進階實時分析帶來的大量的資料集。

網絡功能虛拟化（nfv）和軟體定義網絡（sdn）逐漸在資料中心中得以實作，底層硬體已經逐漸從運作的智能軟體中抽象出來。

idc全球基礎設施實踐項目主管ashish nadkarni表示：“資料中心的選擇是基于标準化的理念，其目标是實作軟體層的智能化，遠離硬體的專業化。每個使用者都在使用業界标準的晶片而不是定制化的晶片，以便通過簡單地替換軟體堆棧，可以使用類似的伺服器來實作多用途。應用程式本身逐漸得到虛拟化，并通過編排層實作伺服器之間的遷移。”

理論上來看，這應該會加強cots的趨勢，在某些用例中，大的i/o性能需求推動使用者轉向使用專有硬體，因為使用純粹的“白盒”不能滿足下一代網絡架構的需求。

nadkarni表示：“當使用者擁抱通用的硬體時，它是不合适的。因為标準的cpu雖然能夠實作很多功能，但在任何方面它都不能做到最好。使用者采取這種方式可以提高效率，但其性能并不能支援nfv或認知計算。”

性能提升的需求

nfv和sdn可能是最顯著的工作負載，使可用的cots伺服器性能受到限制，但是下一代工作負載的範圍和需求要遠超于傳統資料中心的架構：在大資料分析實施中實作大型資料集和動态實時應用程式；ai（人工智能）、機器學習和認知計算環境；安全。這些應用都需要提高i/o性能，以提供最佳的最終使用者體驗，這意味着伺服器必須具備高性能、低延遲和高速緩存一緻性。

ihs markit雲資料中心研究實踐進階研究總監兼顧問cliff grossner認為：“電信營運商和大型服務提供商對資料包處理的要求與傳統資料中心的需求大不相同。這些環境中的很多應用程式都是資料包處理應用程式，當我們考慮到下一代産品和網絡時，他們需要加速和提高資料包處理平面性能的政策。”cliff grossner認為這不是一個單獨的問題，而是當ai技術成為産品組合的必要組成部分。

他說：“用于分析和ai應用的代碼處理器将在電信和nfv中大量使用，電信營運商和其他廠商将使用遙測技術來改善使用者體驗并提高使用者的自主性，這些算法可以從加速中受益匪淺。随着伺服器的發展，伺服器将擁有越來越多的核心處理器，可以一次處理多個資料點，進而加快重複計算速度。”

調整伺服器

如果要支援這些新的業務模式需要通過資料平面開發套件（dpdk）調整通用cpu，以優化進階用力。這是intel青睐的一種方式，它涉及到一個優化應用程式與網卡（nic）通信資料路徑的程式設計架構。通過這種方式，它能夠更快地處理資料包，這對于處理大量以太網資料包處理或高消息速率的應用程式，如虛拟網絡功能（vnf）尤為重要。

另一個方式是實作硬體加速的智能網卡，由mellanox，cavium和netronome等公司目前提供這樣的智能網卡。這些網卡上的soc能夠支援伺服器在網卡上運作資料包轉發平面，進而從cpu中解除安裝該工作負載，釋放資源并提高性能。

grossman表示：“10到15個核心中的任何工作都可以通過資料包處理來實作，是以可程式設計的網卡可以讓cpu自由地執行其他操作，這些可以在白盒上或其他伺服器上實作。”

nadkarni表示：“這使得伺服器非常标準，但是使用者可以使用定制化的硬體來擴充伺服器。”

開源持續成熟

伺服器的發展過程中另一個重要因素是開源的持續成熟。未來的伺服器可能會通過高速架構連接配接多個加速處理元件，這将推動對标準化的需求。為此，opencapi于去年秋季推出，作為新的接口标準，可使諸如fpga、圖形、網絡和存儲加速器等高性能加速器以高性能的方式與伺服器通話。與早期的pcle 3方式相比，opencapi具有25 mb/s的資料傳輸速率，pcle 3的傳輸速率隻有16 mb/s。

然後可以在配置中實作opencapi和其他的開放标準，例如rackspace和google最近公布了ocp的openpower伺服器平台，代号為zaius和barreleye g2.與以前的openpower系統相比，zaius将cpu性能和記憶體容量提高了一倍，并且還增加了外設帶寬。它依靠opencapi将gpgpu、fpga和其他專業處理器結合在一起，并使他們能夠更快更友善地進行程式設計。

由于進階用例沒有顯示采用減速的迹象，是以平衡資料中心性能與提高标準伺服器效率将是一個挑戰。例如，可以通過諸如記憶體總線、大型高速緩存和高頻、高功率處理器等增強功能來提升性能，但在某種程度上，這些将需要資料中心中的業态或低溫冷卻系統。随着行業的發展，開源标準将成為解決這個問題的孵化室。

grossner表示：“這是保證營運商nfv健康發展并未廠商提供新的方式進行互動的重要局側，這個生态系統尤為重要。”

本文轉自d1net（轉載）