Вычислительная инфраструктура ЦОД
Цифровой мир компаний, производств, отраслей и территорий, который создается сегодня на наших глазах, опирается на опорную сеть ЦОДов. Эти новые ЦОДы – своеобразные цифровые «перекрестки», которые регулируют передачу обработанных данных в нужные точки цифровой сети. В результате ЦОД фактически теряет свой материальный облик, превращаясь в программный механизм манипулирования цифровыми ресурсами. Однако «железная» часть остается и, в свою очередь, претерпевает революционные изменения.
Статья входит в обзор "Технологии для ЦОД"
Содержание |
Управление данными – это альфа и омега ИТ XXI века.
![]() | Данные — это ключ к будущему, так как основанные на данных знания меняют методы ведения бизнеса и ставят новые задачи во всех областях: от облака до ЦОД и граничной инфраструктуры. Возможно, самая большая проблема ЦОД будущего — это 50 миллиардов интеллектуальных устройств и генерируемые ими потоки данных на границе ИТ,- описывает ситуацию Михаил Орленко, директор департамента серверных и сетевых решений, Dell Technologies. | ![]() |
Следует подчеркнуть, что устойчивая облачность и Edge-инфраструктура нисколько не умаляют роль традиционного корпоративного центра обработки данных. Более того, его значение в условиях рабочих нагрузок, чрезвычайно чувствительных к задержкам в обработке и передаче, становится еще более существенным, в том числе, on-premises. Корпоративный ЦОД обретает гибридную форму, прозрачно интегрируясь с различными облаками, как публичными, так и частными. Данные перетекают между точками обработки, подчиняясь жестким требованиям бизнес-систем. Более того, стираются границы между «двумя мирами» ЦОД.
![]() | Стоит упомянуть о появлении новых классов многопроцессорных серверных систем. В качестве примера можно привести системы, работающие на передовых 64-ядерных процессорах AMD EPYC. Учитывая новые технологические особенности оборудования, возможно влияние на инженерные системы, в частности, системы охлаждения, обеспечения электропитанием (ИБП) и проч. Таким образом, влияние современной вычислительной инфраструктуры на другие подсистемы обеспечения работы ЦОД сложно переоценить,- говорит Дмитрий Чиндяскин, руководитель технической дирекции «АйТеко. | ![]() |
Но поистине революционные изменения происходят в индустрии вычислительного фундамента ЦОД: по сути, стираются границы между «железом» и софтом.
Программно-определяемое все
Принцип программной определяемости (Software Defined) подразумевает переход от жестко реализованной аппаратной архитектуры к программируемой, что дает сразу целый спектр позитивных следствий – принципиально новый уровень динамичности, гибкости и экономической эффективности соответствующих ИТ-проектов.
Группы из большого количества серверов универсальной Intel-архитектуры превратились в единый источник унифицированных вычислительных ресурсов, так что системным администраторам осталось просто следить, чтобы этих ресурсов было достаточно. Программно-определяемая СХД может эффективно и надежно работать с дисками различных поставщиков, и к тому же это могут быть диски недорого уровня. Практическая реализация данной идеи во всей полноте, правда, пока не достигнута, но направление движения очевидно. В программно-управляемых сетях передачи данных (Software Defined Network, SDN) управление передается в программируемую часть сети, а за диспетчеризацию трафика отвечают устройства, управляемые программой. В результате управление работой сети отделяется от рутинной работы по перекачиванию данных. TAdviser выпустил новую карту российского рынка информационных технологий: более 380 разработчиков и интеграторов
По данным Forrester, внедрение SDN позволяет существенно сокращать расходы на модернизацию инфраструктуры — на 68% снижаются затраты на обновление сети при внедрении стратегии ИБ с «нулевым уровнем доверия», на 37% - затраты на приобретение новых серверов и на 87% -трудозатраты на типовые задачи администрирования сетей.
![]() | Также SDN помогает унифицировать управление политиками сетевого доступа и безопасности при переходе к гибридной или мульти-облачной модели ИТ,- подчеркивает Андрей Косенко, старший консультант по бизнес-стратегии, VMware. | ![]() |
Идея унифицированного управления ИТ-ресурсами различных типов нашла отражение в обобщающей концепции Software-Defined Everything (SDE), то есть «программно-определяемое все». Главный смысл SDE заключается в возможности перенести основную часть управляющего интеллекта информационных систем в программную составляющую на базе массового недорогого аппаратного обеспечения. Помимо указанных выше программно-определяемых сущностей, появились, например, понятия, программно-определяемых рабочих мест (Software-Defined Workplace, SDW), программно-определяемой безопасности (Software-defined security, SDsec), которая базируется на виртуальных устройствах безопасности (Software-based Virtual Security Appliances) и, наконец, программно-определяемый ЦОД (Software Defined Data Center).
Термин SDDC был введен в употребление компанией VMware в 2012 году, в бытность его техническим директором. Тогда он подразумевал виртуализацию инфраструктуры ЦОД и применение определенных программных технологий для того, чтобы подняться на уровень выше конкретного аппаратного обеспечения и получить возможность автоматизации управления. За прошедшие годы концепция SDDC получила существенное развитие.
![]() | Наиболее значимой тенденцией в области эволюции центров обработки данных я вижу реализацию концепции программно-определяемого ЦОД, при котором все компоненты (вычисление, хранение данных, сеть и безопасность) реализованы программно,- рассказывает Андрей Косенко.- Эта концепция дает ощутимые преимущества — сокращение затрат на ресурсы, улучшенную масштабируемость, эффективное использование ресурсов инфраструктуры, ускорение вывода новых услуг на рынок, прозрачность действий в сети и улучшенную модель безопасности. И самое главное — автоматизацию и простую эксплуатацию. Кроме того, программно-определяемый ЦОД освобождает бизнес от зависимости от определенного типа оборудования и необходимости развивать и поддерживать навыки персонала в разрозненных областях. | ![]() |
Программно-определяемый ЦОД
![]() | Наблюдается явный тренд на переход от специализированных систем в области вычислений, хранения и передачи данных к программно-определяемым решениям, когда инфраструктура строится на базе обычных x86 серверах, с использованием обычных процессоров, памяти, жестких дисков/SSD и Ethernet-подключениях, а вся логика и управление реализуются на программном уровне,- говорит Олег Любимов, генеральный директор Selectel. | ![]() |
Изначально отказываться от специализированных систем в пользу программно-определяемых начали крупнейшие интернет-компании, такие как Google, Facebook и Amazon, но сейчас, подчеркивает эксперт, это становится де-факто стандартом для всех сервис-провайдеров и компаний, имеющих экспертизу в ИТ.
Например, компания HPE в своей концепции программно-определяемого ЦОДа использует понятие программно-определяемых средств (Software-defined facilities). «Изюминка» данного подхода заключается в том, что программно-определяемые средства рассматриваются с позиций конвергенции платформ управления средствами и ИТ-ресурсами. Яркое проявление этой конвергенции - решение DCIM для управления инженерной инфраструктурой ЦОДа интегрируется с решениями для управления ИТ, например, HPE OneView, что обеспечивает единую точку управления разнородными ресурсами и системами.
Программно-определяемый центр обработки данных в понимании HPE - это ЦОД, в котором инфраструктура виртуализирована с помощью абстракции программно-определяемых ресурсов, поддерживается единый пул этих ресурсов и средства автоматизации для предоставления инфраструктуры как услуги (IaaS). Программно-определяемая инфраструктура (SDI) дает возможность ИТ-администраторам легко развертывать и управлять физической инфраструктурой с использованием программно-определяемых шаблонов и API для определения и автоматизации настройки инфраструктуры и операций ее жизненного цикла.
![]() | На мой взгляд, программно-определяемая инфраструктура, мониторинг инфраструктуры и виртуализация будут обеспечивать максимальную эффективность и экономическую целесообразность развития ЦОДов в первой половине 20-х годов,- отмечает Станислав Мирин, руководитель направления ЦОД iKS-Consulting. | ![]() |
Андрей Косенко уверен, что будущее ЦОД за программно-определяемыми подходами, ведь каждым годом цифровая инфраструктура бизнеса усложняется — растет количество приложений, используемых ресурсов, повышаются требования к доступности и скорости предоставления сервисов, и при этом никуда не исчезает задача оптимизации расходов на ИТ и прозрачности всех процессов внутри инфраструктуры.
По мнению Павла Карнауха, руководителя технического департамента Dell Technologies в России, на рынок корпоративных ЦОД сейчас оказывают влияние два основных фактора: продолжающийся быстрый рост публичных облаков (точнее, предложения облачной инфраструктуры как услуги), и уже достаточно заметное использование новых технологий разработки и развертывания приложений, прежде всего контейнеризации. В целом, программно-определяемые ЦОД многие эксперты считают новым этапом развития виртуализации, контейнеров и облачных услуг.
На этом уровне, как отмечают аналитики Gartner в своем исследовании Gartner Magic Quadrant for Data Center and Cloud Networking 2020, опубликованном в июне, корпоративные ЦОДы сильно виртуализированы (обычно 80%), все больше контейнеризируются (от 10% и демонстрируют уверенную динамику), а самым важным бизнес-результатом является доступность из корпоративного ЦОД облачных сред, которая достигается автоматизировано при помощи централизованного управления.
Влияние облака
Аналитики Gartner в отчете «Magic Quadrant for Data Center and Cloud Networking 2020» отмечают, что запросы компаний на создание сетей центров обработки данных выросли за год примерно на 10%, и около 10% клиентов Gartner выразили желание вообще закрыть корпоративный Data-центр на собственной площадке в ближайшем будущем. Однако еще более значимым фактором влияния на настроения компаний Gartner считает тот факт, что и локальные, и коммерческие ЦОДы сегодня предоставляют развитую функциональность публичных облаков типа AWS и Microsoft Azure.
Решения такого рода доступны и российским компаниям, например, запуск публичного гибридного облака для корпоративных клиентов в рамках совместного проекта МТС и Microsoft. Идея услуг заключается в том, что корпоративные пользователи смогут создавать гибридные приложения, используя мощности, как локальных ЦОДов оператора, так и глобального облака Microsoft Azure. При этом российские заказчики смогут выбирать, где развернуть новые виртуальные машины и хранить данные: на своей площадке, в ЦОДе МТС на территории РФ или в глобальном облаке Microsoft.
Граница, отделяющая облачный мир xaaS (аренда каких-либо ресурсов) от мира собственных виртуализированных гиперконвергентных сред, начинает размываться. В 2025 г., прогнозируют эксперты, компании начнут гибко распределять ресурсы ИТ-инфраструктуры между локальными площадками территориально-распределенных офисов, централизованными ЦОДами, гибридными и публичными облаками. А проблема оптимального выбора между xaaS и виртуализацией локальной инфраструктуры будет одной из наиболее горячих в среднесрочной перспективе.
Владимир Леонов, технический директор АМТ-ГРУП, таким образом описывает сегодняшнюю ситуацию:
![]() | Гиперконвергентные решения уверенно развиваются, но классическая инфраструктура с выделенными SAN и проприетарными системами хранения данных продолжает оставаться наиболее предпочтительным решением для большинства корпоративных заказчиков. В то же время с развитием программно-определяемых решений к классической инфраструктуре применяют те же требования к гибкости и управляемости. Современные СХД имеют программные интерфейсы для интеграции в облачную инфраструктуру, и такая интеграция будет развиваться и дальше. | ![]() |
По образу и подобию облака
На сегодняшние представления о ЦОДе XXI века более всего повлиял опыт предоставления облачных услуг, в основе которых лежат технологии виртуализации.
![]() | Пользователи ожидают от корпоративных служб ИТ того же отсутствия ограничений и гибкости, которые они могут (или предполагают, что могут) получить у облачных провайдеров, но при этом не готовы жертвовать безопасностью, доступностью и привычным уровнем контроля,- отмечает Павел Карнаух. | ![]() |
- Разноплановая гибкость. По мнению Александра Сысоева, руководителя направления вычислительной инфраструктуры ИТ-компании КРОК, бизнесу нужны легко трансформируемые и вендоронезависимые системы.
![]() | Все больше клиентов отказываются от привязки к определенному производителю и принимают решение о внедрении, в первую очередь, ориентируясь на показатели надежности и отказоустойчивости, простоту эксплуатации, перспективы автоматизации процессов,- отмечает Александр Сысоев. | ![]() |
Эксперт отмечает также другой аспект гибкости ИТ-инфраструктуры ЦОД - постепенный отход от логики универсальных ЦОД.
![]() | Строить и потом ставить «как-то какое-то» железо невыгодно и нецелесообразно. Поэтому заказчики все чаще планируют заранее, какие системы и на каком оборудовании будут размещаться в Data-центре, и уже исходя из этого проектируют для него все системы жизнеобеспечения,- говорит Александр Сысоев. | ![]() |
Добиться более высокой мощности и гибкости ИТ-инфраструктуры сегодня помогает, например, применение систем искусственного интеллекта, считает Олег Котелюх, управляющий партнер компании «Инпро Технолоджис»:
![]() | Алгоритмы ИИ способны выполнять большое количество вычислений в кратчайшие сроки, а также балансировать рабочие нагрузки и контролировать состояние ИТ-оборудования в режиме реального времени. | ![]() |
Еще одно направление применения интеллектуальных систем – улучшение качество облачного сервиса без привлечения дополнительного персонала. Например, компания КРОК разрабатывает специальные системы в помощь службе эксплуатации, в частности, мониторинг загрузки виртуальных машин на основе нейросети.
- Экономичность. Технологии для передового ЦОД призваны так или иначе снизить себестоимость ИТ-услуг и сделать их более доступными для пользователей. Причем, это касается, как аппаратной, так и программной инфраструктуры. Павел Горюнов, технический директор сети дата-центров КРОК, приводит конкретные примеры:
![]() | У новых процессоров для ЦОД растет удельная вычислительная мощность в расчете на одно ядро. Гиперконвергентные инфраструктуры позволяют объединять в одной коробке сразу несколько типов систем и упросить управление всей средой. Снижению затрат на обслуживание также способствуют программно-определяемые решения. | ![]() |
Дедупликация, поддерживаемая на некотором оборудовании и в ПО, например, в системах резервного копирования, дает возможность уменьшить в разы объем хранимых копий, то есть фактически снизить отчисления провайдеру за услуги.
- Масштабирование. Александр Сысоев рассказывает, что «экологические основания» современных Data-центров предполагают повторное использование типовых вычислительных узлов, гиперконвергентой инфраструктуры и всего комплекса программно-определяемых решений.
![]() | Все это позволяет максимально оперативно масштабировать бизнес, реагируя на запросы клиентов и ситуацию на рынке,- отмечает эксперт. | ![]() |
По мнению Александра Сысоева, улучшить масштабирование ИТ-систем позволяет использование свободного ПО, например, для построения частных облачных инфраструктур и контейнерных решений. При этом сохраняется спрос на специализированные проприетарные программные продукты, скажем, лучшие практики в области построения виртуальных удаленных рабочих мест или систем резервного копирования.
Опыт облачных решений компания Dell Technologies использует в своей концепции ЦОДа будущего. В ее основе - граничные вычисления и мультиоблака.
![]() | Дело в том, что современный ЦОД больше не ограничен стенами одного или нескольких зданий с рядами стоек. Необходимость в обработке информации, возникающая на границе ИТ-инфраструктуры с одной стороны, перетягивает на себя вычислительные ресурсы из ядра ЦОД, делая это ядро не однородной, а распределенной средой. С другой стороны, многие ЦОДы современных организаций в определенной степени используют внешние ресурсы, предоставляемые облачными провайдерами,- поясняет Михаил Орленко. | ![]() |
Именно так в Dell Technologies выглядит ЦОД завтрашнего дня – от границ ИТ-инфраструктуры через распределенное ядро ЦОД к мульти-облакам. И для каждой части этого ЦОД компания разработала соответствующие решения: от IoT устройств на границе до мощных серверов и СХД в ЦОД, а также средства по интеграции с мультиоблаком.
Необходимый уровень эффективности, гибкости и надежности можно обеспечить только в том случае, когда все компоненты реализованы как ПО и тесно интегрированы между собой, уверен Андрей Косенко, при этом управление осуществляется в режиме «одного окна» и основано на применении политик.
![]() | При этом при реализации гибридных или мультиоблачных сценариев эти политики можно «растянуть» на все сегменты инфраструктуры ЦОД, как собственные, так и сторонние. Это также позволяет реализовать модель безопасности с нулевым уровнем доверия и сохранить единую операционную модель,- подчеркивает эксперт. | ![]() |
Переход в пространство ИТ-услуг
Главный результат влияния облака – смена точки зрения на ЦОД: переход от характеристик «железа» к показателям, характеризующим ИТ-услуги.
![]() | На первый план выходит уже не способность ИТ-служб обеспечить заданное количество операций ввода-вывода, объемов хранения, показателей надежности – это требования понятные и привычные, а готовность быстро развернуть необходимую платформу для оказания ИТ-услуг и эффективно ей управлять в интересах бизнес-пользователей,- говорит Павел Карнаух. | ![]() |
- «Инфраструктура как код». Эта концепция - «мягкий» способ обеспечить функционирование программно-определяемого ЦОДа. Фактически речь идет об обеспечении гибких возможностей облака в локальной инфраструктуре за счет широкой автоматизации операций. Тогда бизнес-приложения, управление инфраструктурой, инструменты для автоматизации и оркестровки услуг позволяют развертывать инфраструктуру и выделять ресурсы в реальном времени, а также поддерживать динамические рабочие задачи и оперативно реагировать меняющиеся потребности бизнес-задач. Очевидно, что подход «Инфраструктура как код» отлично соответствует идеям DevOps, самообслуживания ИТ и современным методам разработки на основе концепции Agile, включая low-code.
- Все как услуга. Консалтинговая компания Deloitte называет концепцию «Все как услуга» (Everything As A Service, EaaS) одним из наиболее мощных технологических трендов, которые определяют потребность в появлении гибких платформенных архитектур. Она подразумевает доступ к гибкому пулу ресурсов, который можно настроить и легко распределять в режиме реального времени. «Все как услуга» - это масштабируемая емкость по требованию с автоматизированной функциональность и простота управления плюс интерфейсы, которые позволяют легко интегрировать между собой поставщиков ИТ-сервисов и модели развертывания.
Дальнейшее развитие систем виртуализации и появление концепции «все как услуга» (EaaS) заставили операторов ЦОД по-новому взглянуть на понятие ресурсов, замечает Дмитрий Чиндяскин:
![]() | На текущий момент возможна виртуализация всех физических ресурсов ЦОД, будь то канал связи (QoS, управление пропускной способностью и пр.), сервер, СХД (полноценная виртуальная машина или пул ресурсов). А учитывая наличие графических интерфейсов управления кластерами виртуализации, значительно упрощается рутинная работа администратора по управлению ресурсами, их делегированию иным подразделениям, контролю их утилизации и планированию. | ![]() |
Правда, переход к EaaS – это длительный процесс. Мы находимся в самом его начале. Поэтому Дмитрий Чиндяскин предупреждает:
![]() | Далеко не всегда внедрение подхода EaaS является панацеей и правилом для создания правильного ЦОД. Правильность для каждого конкретного заказчика должна проистекать из полноценного аудита аппаратной, сетевой и программной инфраструктур, требований корпоративных регламентов использования программного обеспечения и информационной безопасности, а также бизнес-процессов компании. | ![]() |
Движение в сторону полномасштабного программно-определяемого ЦОД
Как справедливо указывают аналитики Frost&Sullivan в своем исследовании «Модернизация центра обработки данных без прерывания работы. Пять советов руководителям ИТ», большинство ИТ-руководителей не заинтересованы в внедрении технологий ради улучшения самих технологий. Они намерены избавляться от проверенных решений только в том случае, если появляется перспектива обновить существующую инфраструктуру с помощью более гибких и функционально развитыми версиями ПО. При этом масштаб модернизации может быть невелик.
Михаил Орленко рассказывает, что увеличение удельной вычислительной мощности на единицу оборудования (применительно к ЦОДу - сервер) приводит к тому, что все большее распространение получают системы с горизонтальной масштабируемостью. Преимущества таких систем очевидны: они проще в обслуживании, обладают более доступной стоимостью и с применением программно-определяемых технологий позволяют, начав с небольших размеров, вырастить свою ИТ-инфраструктуру до любых масштабов, и избежать при этом высоких расходов, как на начальном этапе, так и во время всего срока эксплуатации.
![]() | Таким образом, можно с уверенностью сказать, что виртуальный, конвергентный и программно-определяемый ЦОД – это сегодняшний день,- уверен Михаил Орленко. | ![]() |
При этом эволюционный переход к программно-определяемому ЦОДу – это всегда модернизация, направляемая, в первую очередь, потребностями бизнеса, подчеркивает Александр Сысоев:
![]() | ИТ-департаменты давно престали быть «обеспечивающими» единицами, стали полноценными партнерами, задача которых – участвовать в достижении целей бизнеса. Они вынуждены совершенствовать технологии, искать точки роста и оптимизации ИТ. Именно поэтому мы видим постепенный уход от Hi-end в пользу программно-определяемых решений, ведь это приводит к упрощению эксплуатации и унификации ИТ-инфраструктуры». | ![]() |
Подход к модернизации как комплексному управляемому процессу исповедует и компания VMware.
![]() | Работа по модернизации центра обработки данных требует четкой координации, включая вычисления, хранение, сеть, безопасность и управление облаком. Такой целостный подход снижает стоимость, сложность и риски запуска приложений и критически важных для бизнеса рабочих нагрузок как в собственном центре обработки данных, так и публичных облаках при реализации гибридных или мульти облачных сценариев,- отмечает Андрей Косенко. | ![]() |
Для этих целей компания предлагает специальную платформу VMware Cloud Foundation — проверенное интегрированное решение. На его базе можно реализовать концепцию программно-определяемого ЦОД, включая виртуализацию серверов (vSphere), хранилища данных (vSAN), сетей (NSX), обеспечение безопасности и отказоустойчивости центра обработки данных.
Постепенный переход к SDDC поддерживает и HPE, предлагая специальную компонуемую архитектуру (composible). Главная идея – создание ЦОД на основе компонент: платформа предоставляет программное обеспечение для объединения ИТ-ресурсов, их компоновки и перекомпоновки в соответствии с потребностями отдельных рабочих нагрузок или приложений. Логика изменений также является программно-определяемой. Поскольку реализуется принцип «Инфраструктура ка код», появляется возможность быстро оптимизировать ресурсы для их плавного масштабирования по мере необходимости в автоматизированном режиме.
Таким образом, мы видим, что идея программно-определяемого ЦОД прошла стадию концептуальных проработок и превращается в конкретные наборы архитектур и технических решений.
![]() | Запускаются проекты, которые реализуют функционал виртуализации технологического стека. Естественным путем приходит понимание, что в рамках этой модели гиперконвергентная инфраструктура имеет множество преимуществ. Затем становится понятным, что добавление нескольких программных компонент позволяет реализовать «облачную» модель управления и предоставления услуг. Ну, и вишенка на торте – бесшовная интеграция средств развертывания облачных приложений»,- резюмирует Павел Карнаух, имея в виду, в первую очередь, решения VMware и Dell EMC (в составе Dell Technologies). | ![]() |
Андрей Косенко подтверждает:
![]() | Программно-определяемые сети уже стали реальностью в большинстве ЦОД по всему миру. Например, решения программно-определяемых сетей VMware сегодня развернуты у более чем 13000 заказчиков. Количество филиалов и удаленных офисов, подключенных к сети с помощью решения VMware SD-WAN by VeloCloud превысило 150 тысяч по всему миру». | ![]() |
Эксперты IDC прогнозируют, что уже в будущем году более 50% ИТ-инфраструктуры в большинстве Data-центров будет основано на программно-конфигурированных моделях ядра и периферии сети.
![]() | Наивысшая точка развития программно-определяемых технологий для центров обработки данных пока еще не достигнута. Но уже сегодня мы видим развитие программно-определяемых Data-центров – новую веху в развитии современных ЦОД, когда отдельные программно-определяемые элементы инфраструктуры объединяются в единую концепцию SDDC. Этому способствуют стремительно растущие потребности заказчиков в получении цифровых услуг,- резюмирует Алексей Малышев, основатель и генеральный директор «СОНЕТ» | ![]() |
Обработка Больших данных в ЦОДе
Спектр потребностей в высокопроизводительной обработке данных в составе ЦОД постоянно расширяется: к традиционным расчетным задачам для нефтегаза, CAE-систем поддержки инженерного моделирования для цифрового производства добавляются «прожорливые» алгоритмы ИИ и Deep Learning. А впереди уже маячат задачи Интернета вещей, обслуживания «умных» домов и обеспечения движения автономных автомобилей.
Соответственно, вычислительная инфраструктура ЦОД в последнее время переживает этап бурного развития, говорит Михаил Орленко:
![]() | Стремительно растет количество ядер в ЦПУ, объем оперативной памяти, скорости интерфейсов ввода-вывода. Появляются совершенно новые типы накопителей с рекордной емкостью и скоростью доступа к данным, новые ускорители вычислений и специализированные высокоскоростные со-процессоры для сложных вычислительных задач из класса аналитики данных (AI, ML, DL). | ![]() |
Как отмечали эксперты Uptime Institute, прошлый год стад знаковым: скепсис в отношении пользы для бизнеса больших данных и их аналитической обработки с помощью интеллектуальных алгоритмов сменяется их осознанием их очевидной полезности для моделирования процессов в ЦОДах, например, для оптимизации загрузки ресурсов, повышения эффективности обслуживания, прогнозирования отказов и сокращения сроков реагирования на них.
![]() | Большие объемы данных, которые необходимо не только хранить, но и быстро обрабатывать, - это наша реальность. И чем дальше, тем требовательнее будут пользователи ЦОД к скорости обработки информации,- отмечает Александр Сысоев,- В этих условиях бизнес просто вынужден применять новые решения. В зависимости от задач и типов обрабатываемых данных уже повсеместно используется широкий спектр решений: от In-memory Data Base для обработки данных в режиме реального времени и до высокоплотных высокопроизводительных компьютерных систем («суперкомпьютеров»). Мы отмечаем устойчивый спрос на них от разных компаний от финансового до медицинского секторов. | ![]() |
Спрос растет, но давно установившиеся правила не меняются - высоконагруженные вычисления в России принято производить на собственной площадке.
![]() | Это, по сути, частные облака, развернутые на территории заказчика, поясняет Юрий Новиков. | ![]() |
Несмотря на то, что актуальная глобальная тенденция – осуществлять их в глобальных облаках, в России такой тренд пока не проявился. Правда, есть предпосылки к тому, что в ближайшем будущем он все-таки появится: по экономическим соображениям выгоднее арендовать инфраструктуру глобального провайдера под конкретный проект с оплатой по часам или дням, чем самостоятельно строить и поддерживать свою инфраструктуру постоянно.
![]() | Тем более, в нынешней экономической ситуации мало кто решится вкладывать средства в создание высокопроизводительных кластеров на собственной площадке,- добавляет Юрий Новиков. | ![]() |
Однако поддержка высокопроизводительных вычислений накладывает на структуру ЦОД дополнительные требования и ограничения.
![]() | Высокая плотность вычислительных ресурсов, типичная для HPC, требует наличия коммуникаций, способных пересылать большие объем данных с минимальной задержкой, и специальных решений по отводу тепла,- перечисляет новые требования к ЦОДу Владимир Леонов. | ![]() |
Не менее сложная ситуация складывается с аппаратной поддержкой высокопроизводительных систем. Алгоритмам и идеям искусственного интеллекта почти полвека, но вычислительные мощности доросли до исполнения этих алгоритмов всего несколько лет назад.
![]() | Если заглянуть дальше в будущее, то можно увидеть, что будущие приложения моделирования и симуляции будут сочетать технологии искусственного интеллекта и аналитики больших данных – происходит конвергенция этих рабочих нагрузок. И все это должно работать одновременно на одной вычислительной системе!- размышляет Вячеслав Елагин, специалист по продажам высокопроизводительных вычислительных систем и систем искусственного интеллекта Hewlett Packard Enterprise в России. | ![]() |
Для производителей аппаратных платформ это настоящий вызов, поскольку у этих типов приложений - разная доставка, и, кроме того, существенно различается аппаратная начинка, требующаяся для каждой из этих рабочих нагрузок.
Алгоритмы машинного обучения, тренировки нейронных сетей не столь сложны и наукоемки, по сравнению с теми, что применяются сегодня для математического моделирования. Однако объем машинных вычислений, которые нужно проделать для тренировки, например, модели машинного зрения – огромен. Этот объем для сложных моделей пока невозможно переварить на месте, поэтому сегодня модели тренируются в подавляющем большинстве внутри ЦОДа.
До недавнего времени ПО для обучения Deep Learning и получения результата на модели (инференса) использовало одни и те же стандартные микросхемы: центральные процессоры (CPU), графические процессоры (GPU), программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA) и интегральные микросхемы специального назначения (ASIC), которые применялись в определенном сочетании в зависимости от конкретной ситуации. Все эти микросхемы имеют большой размер, высокую цену и объемы энергопотребления, выделяют много тепла. Соответственно, аппаратные средства для систем ИИ, построенные на базе таких процессоров, размещаются в ЦОДе.
На самом деле, рассказывает Вячеслав Елагин, обучение модели – это, действительно, типичная «ЦОДовская» задача, а инференс (получение предсказания от обученной модели) - существенно менее требовательная, которая может выполняться в непосредственной близости от места формирования данных, на границе сети.
![]() | Поскольку конвергентные рабочие нагрузки становятся все более общими, наши заказчики требуют предоставить им такую универсальную аппаратную платформу, которая была бы производительна, как суперкомпьютер, и при этом работала бы, как облако, - говорит Вячеслав Елагин. | ![]() |
По его словам, HPE в этой части рассчитывает на анонсированные летом продукты, использующие технологии Cray:
![]() | В рамках цифровой трансформации мы собираемся привнести эти могучие технологии обработки конвергентных рабочих нагрузок в как можно большее количество корпоративных ЦОДов по всему миру. | ![]() |
Специальное умное «железо»
Михаил Орленко полагает, что развитие аппаратного обеспечения для высокопроизводительных вычислений идет по пути гибридизации, сочетания процессоров общего назначения и специализированных ускорителей. Еще недавно в основе процессорных вычислительных ресурсов лежали архитектуры RISC или x86, в последнее десятилетие для решения задач AI/ML мы перешли на GPU и FPGA, а в последние несколько лет все большую популярность набирают тензорные (TPU) и нейронные процессоры (NPU), рассуждает он.
![]() | Но уже набирает силу следующая волна революции - ИИ-чипы станут перемещаться от ядра сети, ЦОД, к ее границе – периферии. По сравнению с традиционными архитектурами ЦП микросхемы ИИ помогут на несколько порядков быстрее выполнять параллельные вычисления и быстрее обрабатывать задания, связанные с искусственным интеллектом,- прогнозирует Михаил Орленко. | ![]() |
В отличие от сегодняшних GPU и FPGA, эти микросхемы будут ориентированы на работу специализированных приложений, например, компьютерного зрения, распознавания речи, робототехники, беспилотного транспорта и, соответственно, будут оптимизированы для инференса, обработки естественного языка, выполнения заданий ML и DL.
Революция уже идет: в «Делойт» ожидают, что объем рынка ИИ-процессоров (для локальных устройств и ЦОД) вырастет с 6 млрд. долл. в 2018 году до более, чем 90 млрд. долл. в 2025 году, а среднегодовой темп роста составит 45%.
Причем, объем сегмента ИИ-процессоров для потребительских устройств (смартфоны премиальных линеек, планшеты, умные колонки и т.д.) сегодня намного больше сегмента для корпоративных устройств, но расти он будет медленнее: в период с 2020 по 2024 год ожидается увеличение в среднем на 18% в год. А вот рынок ИИ-процессоров для корпоративных устройств (роботы, видеокамеры, датчики и т.п.) значительно моложе (первый такой процессор поступил в продажу в 2017 году), однако растет он гораздо быстрее: в период 2020-2024 гг. ожидается среднегодовой рост на уровне 50%.
Таким образом, «мягкий» ЦОД, полностью программно-определяемый по всему множеству своих признаков, будет базироваться на все более сложном, производительном и умном «железе».
Читайте также
- Тенденции развития ЦОД
- Инфраструктура хранения данных
- Сетевая инфраструктура ЦОД
- Инженерная инфраструктура ЦОД
- Информационная безопасность ЦОД
- Надежность ЦОД
- Система управления ЦОД