A nova face dos servidores

Na semana passada, ouvimos três anúncios que, juntos, poderiam ter uma grande influência sobre a aparência dos servidores nos próximos anos. Primeiro, a Intel anunciou atualizações para quase toda a sua linha de processadores de servidor. Em seguida, a HP anunciou que está enviando os primeiros servidores da família de microsservidores Project Moonshot, o que deve permitir vários tipos diferentes de pequenos servidores. Por fim, a IBM lançou sua iniciativa Flash Ahead, um plano para acelerar o uso de armazenamento flash em servidores, liderado por uma nova família de sistemas de armazenamento totalmente flash. Individualmente, cada um era interessante, mas juntos sugerem que o mundo dos servidores está se transformando dramaticamente.

Uma coisa a observar é que, diferentemente dos PCs, as vendas de servidores permanecem bastante fortes. O Gartner diz que a receita de servidores deve crescer 3, 5% ano a ano em 2013, com os embarques aumentando 4, 9%. Mas dentro disso, há algumas grandes mudanças. Cada vez mais, as maiores empresas de escala da Web estão projetando seus próprios servidores, geralmente fazendo com que os grandes ODMs de Taiwan (fabricantes de design original) criem servidores personalizados apenas para eles.

Novos processadores da Intel

Dos anúncios da semana passada, a nova linha de servidores da Intel era, em alguns aspectos, a mais convencional. A empresa exibiu novos chips em uma ampla variedade de servidores, desde os chips Atom destinados a microsservidores ao Xeon E7, destinados a grandes máquinas de quatro a oito soquetes.

A empresa anunciou que versões específicas do seu processador Atom 1200, conhecido como Centerton, estão agora disponíveis e fizeram parte do lançamento do HP Moonshot. Esta é uma família de processadores de 32nm e dois núcleos que varia em velocidades de 1, 6 GHz a 2, 0 GHz e com uma potência de projeto térmico (TDP) de 6, 1 a 8, 5 watts; ele pode endereçar até 8 GB de RAM, mais do que muitos designs de chips de microsservidores concorrentes.

Isso será seguido no final do ano com um chip de 22 nm chamado Avoton, construído em uma nova microarquitetura conhecida como Silvermont. A Intel diz que isso oferecerá uma melhoria de desempenho de 50% e incluirá um controlador Ethernet integrado. A empresa também anunciou o Briarwood, uma versão de 32 nm destinada ao mercado de armazenamento, e o Rangely, uma versão de 22 nm que se destina à infraestrutura de rede e comunicação.

Para pequenos servidores tradicionais, a Intel falou sobre a próxima versão de sua família Xeon E3, 22nm baseada na arquitetura Haswell que deve aparecer nas peças de desktop e laptop Core nos próximos meses. Como o E3 existente, baseado na arquitetura Sandy Bridge, o novo E3-1200 v3 é principalmente um chip de desktop adaptado para servidores pequenos de soquete único. Ele estará disponível ainda este ano nas versões de dois e quatro núcleos. A Intel diz que o TDP mais baixo será de 13 watts, abaixo das versões anteriores.

O processador que eu mais vejo nos servidores voltados para o mercado corporativo tradicional é o Xeon E5, projetado para servidores de soquete único e duplo. O cavalo de batalha da linha é o Xeon E5, responsável pela maioria dos servidores dessa empresa. A versão atual é baseada em um design conhecido como Sandy Bridge-EP e vai até seis núcleos. Na semana passada, a Intel disse que uma versão de 22 nm, conhecida como Ivy Bridge-EP, estará disponível no terceiro trimestre e terá até oito núcleos.

Finalmente, para os mais avançados, a Intel anunciou uma nova versão do seu Xeon E7 com até 10 núcleos, destinada a servidores de quatro e oito soquetes. Esse processador, conhecido como Ivy Bridge-EX, tem vencimento no quarto trimestre e permitirá até 12 TB de RAM em uma configuração de oito processadores.

O que leva isso a outro nível é o anúncio da Intel de um plano para uma nova arquitetura de escala de rack, com um design que envolve módulos separados no nível do subsistema para CPU, memória, armazenamento e rede, com sua própria estrutura de fotônica e servidor. A idéia, como é típico em tais designs, é um design de servidor mais denso, porém mais flexível. Vimos muitos fabricantes anunciando seus próprios sistemas de rack e, recentemente, uma abordagem mais aberta (chamada Open Rack); portanto, será interessante ver se a Intel pode avançar com seu próprio design.

Moonshot da HP

O anúncio da HP na semana passada da disponibilidade das primeiras entradas em seus servidores do Project Moonshot foi um tanto anticlimático, já que sabíamos que esses produtos usariam os chips Intel Atom 1200 (às vezes chamados de "Centerton"). Ainda assim, o conceito é certamente convincente.

Na primeira oferta, conhecida como gabinete de servidor Moonshot 1500, haverá um dispositivo 4.3U que pode caber 45 cartuchos de servidor baseados em Atom. A HP já está executando servidores Moonshot em seu site e disse que a execução de todo o site nesses servidores deve consumir apenas a energia necessária para 12 lâmpadas de 60 watts. No geral, a empresa disse que os servidores Moonshot deveriam usar até 89% menos energia, 80% menos espaço e custar 77% menos que os servidores tradicionais.

A HP oferecerá futuros cartuchos de servidor baseados em diferentes arquiteturas, incluindo outros processadores Intel, da AMD e, talvez o mais interessante, fornecedores de servidores baseados em ARM, incluindo AppliedMicro, Calxeda e Texas Instruments.

Por volta do anúncio, a AppliedMicro disse que seu X-Gene será o primeiro SoC de ARM de 64 bits, com oito núcleos de alto desempenho que operam em até 2, 4 GHz. A Calxeda disse que seus servidores terão quatro processadores ECX-1000, rodando a 1, 4 GHz, cada um com 4 GB de memória endereçável.

Vimos alguns servidores baseados em ARM recentemente, mas pode ser necessário um grande fornecedor, como a HP, para tornar isso muito mais popular. Os servidores ARM hoje em dia geralmente têm mais capacidade de memória limitada do que os servidores Intel (já que a maioria é de 32 bits, com 4 GB), mas as versões de 64 bits dos processadores ARM vêm com uma memória endereçável muito melhor. Os apoiadores da ARM falam em fornecer desempenho ao servidor com muito menos requisitos de energia, embora a Intel e a AMD também estejam trabalhando para reduzir o uso de energia X86.

Até o momento, esses microsservidores parecem ser amplamente esperados para aplicativos como sites em execução, que tendem a ser mais intensivos em IO do que o processador vinculado. Se a economia pudesse funcionar em aplicações maiores, poderia ser uma verdadeira mudança de jogo.

IBM Goes All Flash

Finalmente, na quinta-feira passada, participei de um evento em que a IBM declarou que a memória flash está em um "ponto de inflexão", tornando todos os sistemas flash econômicos e práticos para uma variedade de aplicações. A empresa anunciou que gastará US $ 1 bilhão em pesquisa e desenvolvimento em soluções baseadas em flash e disse que está estabelecendo uma dúzia de "centros de competência" para executar cenários de prova de conceito para mostrar o desempenho do flash.

Mas o produto mais tangível foi uma nova linha de matrizes de armazenamento em memória flash com base na tecnologia que a empresa adquiriu da Texas Memory Systems. São unidades de 1U que se encaixam em um rack de servidor, com cada unidade capaz de armazenar 12 módulos de 2 TB. Isso significa que cada unidade pode armazenar até 20 TB de memória flash no RAID 5 ou 24 TB de flash no RAID 0. Um único rack pode armazenar até um petabyte de armazenamento flash. Isso é muito.

Modelos específicos incluem o FlashSystem 820 e 810 baseado no flash "eMLC" e o FlashSystem 720 e 710 baseado no flash SLC de preço mais alto. (A IBM diz que o flash MLC corporativo é bom para 30.000 ciclos de leitura e gravação, enquanto o SLC é bom para 100.000 desses ciclos. A memória flash NAND real vem da Toshiba.)

Steve Mills, vice-presidente sênior da IBM e executivo do grupo de software e sistemas, observou que nos últimos 10 anos, o desempenho da CPU melhorou oito a 10 vezes, o desempenho da DRAM sete a nove vezes, a velocidade da rede 100 vezes e a velocidade do barramento 20 vezes, mas a velocidade do disco é apenas 1, 2 vezes melhor. Com o flash, ele disse, você pode obter uma latência mais consistente - até 100 microssegundos e, portanto, um desempenho mais consistente.

Igualmente importante, ele disse que o custo geral do sistema para um sistema grande com flash pode ser até 30% menor que um sistema com armazenamento padrão devido aos custos ambientais e de energia mais baixos, maior utilização do armazenamento, necessidade de menos servidores e, portanto, menor taxas de manutenção e licença de software.

Ele observou que, embora os discos baratos em um sistema de armazenamento corporativo possam custar apenas US $ 2 por gigabyte, os discos de alto desempenho podem custar US $ 6 por gigabyte. Para os aplicativos mais avançados relacionados ao desempenho, os discos rígidos podem custar entre US $ 30 e US $ 50 por gigabyte, porque os aplicativos usam apenas as bordas externas das unidades para reduzir o tempo de deslocamento do cabeçote do disco rígido. Por outro lado, o preço de mercado dos novos FlashSystems da IBM seria de cerca de US $ 10 por GB, o que os torna mais eficientes. (Obviamente, o preço do armazenamento corporativo é muito mais alto que a memória bruta ou os discos de consumo).

Uma demonstração comparou um sistema com quatro das unidades FlashSystem 820 em execução em um servidor Power 780 com 128 núcleos e DB2 contra uma configuração semelhante com 18 racks com 5000 discos rígidos ou oito racks de armazenamento mais convencional, incluindo 2500 discos rígidos e 128 SSDs. A IBM afirmou que o sistema flash consumia 37 vezes menos energia e custa 11 vezes menos. O sistema flash forneceu mais de 43.000 transações por seção e mais de 1, 3 milhão de IOPs. A IBM alegou que um rack completo dos servidores poderia fornecer até 22 milhões de IOPs.

Vários clientes falaram sobre o uso de versões anteriores do sistema, incluindo representantes da Sprint, Kroger, Thomson Reuters e Vion Corporation (que vende sistemas para órgãos governamentais). Não surpreendentemente, eles falaram sobre melhorar o tempo de resposta e reduzir o espaço e o consumo de energia.

Em geral, eles concordaram que ainda há um grande local para armazenamento tradicional, mas os arrays totalmente flash fazem sentido em mais lugares do que o geralmente percebido.

O mercado de servidores em mudança

Juntos, esses três anúncios (e outros planos semelhantes que ouvimos nos últimos meses) apontam para como o mercado de servidores pode mudar nos próximos anos. Por sua vez, isso levará a todo tipo de novas perguntas para empresas que desejam implantar servidores.

Há muitos novos anúncios de rack e malha: a AMD tem seu Freedom Fabric como parte de sua aquisição do SeaMicro; A Intel recebeu os anúncios desta semana; e a organização Open Compute possui seu padrão Open Rack. Os fornecedores de servidores individuais têm suas próprias soluções proprietárias, incluindo a HP com os servidores Moonshot e com suas soluções de rack de longa data, que competem com as ofertas da IBM, Dell e Cisco. Isso trará mais concorrência a esses projetos.

Já vimos novos tipos de processadores para servidores - não apenas chips de última geração, mas agora mais processadores convencionais e até de baixa potência voltados para microsservidores. O mercado mainstream pode não ser tão dominado pelo x86 como tem sido, à medida que novos chips de servidor baseados em ARM chegam ao mercado. As empresas terão que determinar que tipo de processador se mostrará mais apropriado para aplicativos específicos.

O armazenamento em flash vem ganhando espaço, embora no data center, principalmente como uma placa de expansão do lado do servidor ou como uma camada mais baixa em uma matriz de armazenamento com várias camadas. Agora, as soluções totalmente em flash estão ficando mais competitivas. Enquanto isso, com os processadores de servidor capazes de lidar com mais RAM, é provável que vejamos soluções mais completamente na memória.

Até recentemente, a maioria das empresas que compravam um servidor tinha um número bastante limitado de opções: rack ou servidores padrão; soquetes duplos ou quádruplos; Cisco, Dell, HP, IBM ou algum fornecedor menor; e qual processador Intel se encaixa na conta. Agora, haverá mais opções e mais opções, e o resultado mudará quantos servidores de data center são projetados.