NEXT 6/2009 - Tajemnica kontenera Google

Podczas gdy większość firm kupuje specjalizowane serwery markowych dostawców, Google, które na co dzień korzysta z setek tysięcy tego typu maszyn, konstruuje je we własnym zakresie, używając ogólnie dostępnych komponentów PC. Poszczególne serwery tworzą klaster, zamknięty w zaadaptowanym kontenerze towarowym, a w centrum obliczeniowym stoją dziesiątki takich modułów. [Grzegorz Teter]

Kontener obliczeniowy na sprzedaż

Modułowe systemy obliczeniowe zbudowane na bazie kontenera dostawczego mają taką zaletę, że można je zainstalować praktycznie w dowolnym miejscu – w hali produkcyjnej, na parkingu lub dachu budynku. Gotowe rozwiązania tego typu sprzedają firmy Rackable Systems czy Sun Microsystems. Ten ostatni, na bazie pilotażowego projektu o nazwie Project Blackbox, stworzył i wprowadził do swojej oferty komercyjnej moduł Sun MD S20 (www.nextmag.pl/u/369). Używa go m.in. amerykańskie laboratorium Stanford Linear Accelerator Center oraz rosyjski Mobile Telesystems, a w Japonii powstaje centrum obliczeniowe, w którym stanie 30 takich jednostek. Z kolei na rozwiązanie ICE Cube z oferty Rackable Systems (www.nextmag.pl/u/370) zdecydowało się m.in. Yahoo!, wdrażając je w jednym ze swoich ośrodków. Tym projektom uważnie przygląda się także Intel, który zastanawia się nad stworzeniem własnych kontenerów, a zakup tego typu modułów planuje Microsoft – chce je zastosować w nowym centrum obliczeniowym, które powstanie w Chicago.

Choć ogólne zasady działania tej infrastruktury znane były już od dawna, to dodatkowe szczegóły ujawnione na początku kwietnia zadziwiły specjalistów IT. Na uwagę zasługują zarówno konkretne rozwiązania konstrukcyjne, jak i wynikająca z nich ogólna wydajność centrum obliczeniowego oraz ograniczenie zużycia energii.

Dodatkowego „smaku” całemu wydarzeniu dodaje też fakt, że chociaż Google zaczęło budować swoje serwery w 2005 r., a obecnie działa już siódma generacja tych urządzeń, do tej pory udało się uniknąć przecieków i utrzymać szczegóły konstrukcyjne w tajemnicy.

Uproszczona konstrukcja

Jako że serwery są dla Google podstawą działalności i firma używa ich ogromne ilości, od początku zdecydowała się na zastosowanie nietypowej, uproszczonej konstrukcji, umożliwiającej szybką i stosunkowo tanią rozbudowę systemu. Zamiast markowych serwerów zastosowano więc własne rozwiązania, budowane z powszechnie dostępnych podzespołów, które w celu usprawnienia wymiany montowane są jedynie na rzepy.

Standardowa konstrukcja zbudowana jest na bazie płyty głównej Gigabyte, na której zamontowane są procesory x86, pochodzące zarówno od Intela, jak i AMD, osiem slotów obsadzonych kośćmi pamięci oraz dwa dyski twarde. Oprócz tego, na specjalnej szufladzie montażowej ułożony jest jeszcze zasilacz oraz coś, co wywołało największe zadziwienie – 12-woltowy akumulator pełniący rolę indywidualnego zasilania awaryjnego! Całość ma ustandaryzowany rozmiar i zajmuje wysokość dwóch półek (3,5 cala) szafy montażowej. Poszczególne jednostki zamontowane w kontenerze dostawczym tworzą moduł składający się z 1160 serwerów.

Policzalne oszczędności

Skala działalności skłoniła Google do poszukiwania sposobów na ograniczenie kosztów utrzymania ogromnych centrów obliczeniowych. Jednym z bardzo efektywnych pomysłów okazało się zastosowanie indywidualnego zasilania awaryjnego, które podtrzymuje pracę serwera do momentu uruchomienia zapasowych generatorów lub pozwala na bezpieczne wyłączenie urządzeń.

W typowych serwerowniach rolę tę pełnią scentralizowane UPS-y przystosowane do obsługi wielu urządzeń. Jak wyjaśnia Ben Jai, twórca rozwiązań Google, jest to jednak rozwiązanie nadmiarowe, o współczynniku efektywności 92–95 proc., w którym część energii jest marnowana. Ze względów ekonomicznych znacznie lepiej zastosować indywidualne akumulatory, których pojemność będzie dokładnie odpowiadała aktualnemu zapotrzebowaniu urządzeń. Nie dość, że są one tańsze w zakupie, to dodatkowo efektywność systemu wzrasta do 99,9 proc.

Kolejnym elementem, który firma bierze pod uwagę, jest strata energii podczas konwersji pomiędzy stosowanym w sieciach energetycznych prądem zmiennym a stałym, wykorzystywanym przez komputery i urządzenia sieciowe. Aby ograniczyć to zjawisko, które może powodować marnotrawienie nawet jednej trzeciej energii pobieranej przez standardowe urządzenia, Google stosuje konwersję bezpośrednio na płytach głównych serwerów, które są wyposażone w dodatkowe przetworniki. Powoduje to co prawda 1–2-dolarowy wzrost kosztów zakupu sprzętu, ale w ten sposób udaje się prawie o połowę (do ok. 15 proc.) ograniczyć stratę całkowitej energii pobieranej przez serwer. W skali roku daje ok. 500 kWh oszczędności uzyskanych tylko na jednym urządzeniu.

Inwestycja w zielone IT

Zdaniem Ursa Hoelzle’a, wiceprezesa Google ds. operacyjnych, firma kładzie wręcz obsesyjny nacisk na minimalizację strat energii oraz stosowanie jak najefektywniejszych, proekologicznych rozwiązań. Dlatego też serwery pozbawione są części, które nie są bezpośrednio potrzebne do obsługi wykorzystywanych przez nie aplikacji, np. nie ma w nich dodatkowych układów graficznych. Konstrukcja serwerów oraz szaf montażowych jest zoptymalizowana, aby zminimalizować zużycie energii potrzebnej do ich chłodzenia, a ciepło odzyskane z tego procesu wykorzystywane jest do ogrzewania budynku. Dodatkowo wszystkie wykorzystywane podzespoły zostały tak wykonane, aby zużycie energii było dostosowane proporcjonalnie do chwilowego zapotrzebowania, zależnego do tego, czy pracują z pełną wydajnością, wykonują pojedyncze operacje, czy też pozostają w stanie spoczynku.

Firma już dzisiaj spełnia normy, które w szacunkach amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (www.epa.gov) będą realne do upowszechnienia dopiero w roku 2011. Jak twierdzi Hoelzle, okres światowego kryzysu jest dobrym momentem do ewangelizacji innych. – Wcześniej nie odnosiliśmy większych sukcesów w tej dziedzinie, ponieważ ludzie nie byli zainteresowani słuchaniem naszych wypowiedzi – dodaje.

Dodatkowy biznes

Czytając te informacje, można jednak dojść do wniosku, że propagowanie idei zielonego IT nie jest jedynym celem ujawnienia specyfikacji oraz wysokiej wydajności infrastruktury Google. Hoelzle potwierdza, że firma opatentowała m.in. rozwiązanie z akumulatorami wbudowanymi w serwery i jest skłonna odsprzedawać producentom stosowne licencje, które mogą okazać się źródłem dodatkowych, całkiem niezłych dochodów.

Ocena:    (aby ocenić, musisz się zalogować w serwisie)

 del.icio.us |  Wykop mnie |  Digg this story |  dodajdo.com

• Atak na Google »
  wyszukiwarki nowej generacji
• Konkurencja dla Google? »
  WYSZUKIWARKA INTERNETOWA CUIL.COM
• Osiem programów w jednej paczce »
  GOOGLE PACK PL
• Internet w garści »
  wywiad z sergeyem brinem, współzałożycielem google
• We wnętrzu serwera »
  nietypowe rozwiązania konstrukcyjne