Các datacenter tương lai sẽ sử dụng cùng công nghệ với chiếc điện thoại
trong tay bạn
Cuộc cách mạng di động giờ đây đã mở rộng ra khỏi biên giới của các thiết bị nhỏ nhỏ mà chúng ta cầm trong tay hoặc bỏ vào túi quần. Nó đang dần tiến vào một lĩnh vực mà ít ai có thể ngờ tới: trung tâm dữ liệu (data center). Trong bối cảnh chúng ta ngày càng sử dụng nhiều dịch vụ đám mây hơn, nhu cầu về trung tâm dữ liệu cũng khác đi so với nhiều năm trước. Người ta cần những máy chủ mạnh hơn, thông minh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn để giúp việc sử dụng các app, duyệt tin nhắn, email, thông báo, mạng xã hội... được dễ dàng hơn. Đó là chưa kể đến Internet of Things, khi hàng tỉ thiết bị gia dụng được kết nối Internet thì lượng dữ liệu cần được xử lý sẽ lớn hơn nữa. Đó là khi mô hình trung tâm dữ liệu được xây dựng dựa trên PC theo kiểu truyền thống không còn hiệu quả nữa.
Sự cách tân đến từ thiết bị di động
Peter Levine là một đối tác của Andreessen Horowitz, đơn vị đã đầu tư vào nhiều dịch vụ đám mây khác nhau: từ những dịch vụ lưu trữ trực tuyến như Actifio, Box, Bracket cho đến các nền tảng phát triển phần mềm online như Github. Levine cũng là cựu CEO của XenSource (giờ đã được Citrix mua lại), đồng thời là Phó chủ tịch chiến lược và hoạt động nền tảng tại Veritas Software. Hiện ông đang là giảng viên tại Trường Cao học Stanford, và theo lời Levine thì đây chính là những dịch vụ mà thiết bị di động không chỉ tạo áp lực mà còn thật sự định hình lại các trung tâm dữ liệu. Chính mobile đã loại bỏ đi những suy nghĩ cũ kĩ và tạo ra những cơ hội mới mẻ.
Không ai có thể tưởng tượng rằng khi IBM PC lần đầu ra mắt với hai chiếc dĩa mềm hồi năm 1981 sẽ lại trở thành sự thay đổi lớn nhất đối với datacenter kể từ thời mainframe. Trước đó, hầu hết các trung tâm dữ liệu đều sử dụng máy tính dạng minicomputer chạy UNIX. Khi kiến trúc datacenter kiểu mới ra đời dựa trên máy tính cá nhân chứ không phải là các cỗ máy to kềnh, chi phí sử dụng trung tâm dữ liệu dần giảm đi.
Tính tới bây giờ, mô hình đó vẫn không thay đổi mặc dù công nghệ thì càng lúc càng hiện đại hơn. Chúng ta còn được nghe nói đến những kĩ thuật tiên tiến như ảo hóa máy chủ, hệ điều hành Linux, Windows Server và hàng tá những thứ khác. Những yếu tố này đã góp phần tạo nên một "tiêu chuẩn" về chi phí, hiệu năng và sự chuẩn hóa cho các data center.
Một data center của Google tại Châu Á
Quay lại với thị trường di động hiện nay, đó là nơi mà rất nhiều thành tựu công nghệ được dồn chung vào một nơi - từ đó tạo ra một loạt các linh kiện mới được thiết kế chỉ dành cho những thiết bị dạng này: bộ nhớ flash, CPU thu nhỏ, chip mạng mini và nhiều thứ khác tương tự. Dần dần, các nhà cung cấp trung tâm dữ liệu đã thấy được lợi ích của những linh kiện đó, thế nên họ quyết định mang chúng lên các máy chủ với kích cỡ lớn hơn. Nói cách khác, những trung tâm dữ liệu giúp cho điện thoại của chúng ta hoạt động trơn tru giờ đây đang được làm mới bằng chính những thứ nằm bên trong chiếc smartphone nhỏ bé.
Phần cứng di động đang dần xuất hiện trong các máy chủ và trung tâm dữ liệu
Hồi năm ngoái, HP đã ra mắt loạt máy chủ mới mang tên Moonshot để dùng trong các datacenter. Những máy chủ này tiêu thụ ít năng lượng hơn 89% so với các máy chủ truyền thống, tiết kiệm 80% không gian và giảm 77% giá thành. Để đạt được những con số này, HP đã áp dụng thiết lập dạng module cho các máy chủ dạng blade (hay còn gọi là "phiến). Những máy tính blade sẽ cùng chia sẽ với nhau bộ nguồn, hệ thống mạng và hệ thống làm mát gắn trên bộ khung vỏ bên ngoài (gọi là chassis, hoặc enclosure). Và tất nhiên, HP trang bị vi xử lý ARM cho các máy chủ này (bên cạnh các tùy chọn CPU Intel, AMD...) bởi vì hiệu quả tiêu thụ điện và tỏa nhiệt ấn tượng, cùng lý do mà các hãng di động chọn dùng chip ARM trong smartphone, tablet.
Đến tháng 6 năm nay, ba công ty Cirrascale, E4 và Eurotech đã quyết định sử dụng GPU của NVIDIA kết hợp với CPU ARM để phục vụ cho mục đích tính toán hiệu năng cao (HPC). Đây là lần đầu tiên kiến trúc ARM được đưa vào lĩnh vực điện toán cao cấp này, còn trước đây các hãng chủ yếu sử dụng vi xử lý x86/64 của Intel hoặc AMD. Những con chip x86/64 trước đây tiêu thụ quá nhiều điện khiến chi phí vận hành các cỗ máy HPC rất cao, và nhân ARM sẽ giúp giải quyết vấn đề đó. Hệ thống máy tính HPC thường được dùng cho việc nghiên cứu khoa học, thiết kế công nghiệp, khai thác, thăm dò dầu khí và nhiều tác vụ nặng nề khác.
Được biết ba công ty nói trên sẽ xây dựng các mẫu máy tính ở dạng rack máy chủ dựa theo bảng mạch Applied Micro X-Gene, trên đó có một con chip rất đặc biệt. Nó sở hữu 8 nhân ARM do Applied thiết kế chạy ở xung nhịp 2,4GHz, ngoài ra còn có 4 nhân Cortex-A5 để phục vụ cho việc kiểm soát và trao đổi dữ liệu giữa các máy tính trong mạng. Mạch này được trang bị thêm 4 cổng Gigabit Ethernet và hỗ trợ nhiều kết nối khác để cắm card tăng tốc hoặc ổ SATA.
Một máy chủ của Cirrascale
Nói đến GPU, đây sẽ là những bộ xử lý đồ họa cao cấp do NVIDIA sản xuất và chúng sẽ được đặt gần bo mạch X-Gene nhằm tối ưu hóa việc trao đổi dữ liệu với CPU. NVIDIA đã cho phép các lập trình viên biên dịch mã nguồn của mình để khai thác nền tảng tính toán song song CUDA, thế nên hiệu năng xử lý của hệ thống sẽ được tăng lên, công việc của CPU cũng nhẹ bớt vì đã được sang sẻ với GPU. NVIDIA cũng đang tích cực làm việc với ARM để tối ưu đưa hiệu năng tính toán lên một mức cao hơn.
Chip to, chip nhỏ
Tất cả những thứ nói trên nghe có vẻ điên rồ, nhưng thực chất không phải như vậy. Cũng đúng thôi, nếu mà trung tâm dữ liệu cần sức mạnh xử lý cao hơn thì người ta sẽ nghĩ đến các CPU to hơn, bộ nhớ to hơn, chứ đâu phải là những thứ ngày càng nhỏ lại. Với những con chip lớn, người ta có thể nhét thật là nhiều bóng bán dẫn vào để tính toán, quá hợp lý luôn!
Tuy nhiên, còn hai vấn đề nữa mà các data center thường phải đau đầu giải quyết bên cạnh hiệu năng, đó chính là năng lượng và vấn đề tản nhiệt. Với những con chip mạnh hơn, thường thì chúng sẽ hút nhiều điện hơn và sẽ tỏa ra nhiều nhiệt hơn, chính vì thế người ta đang tìm cách tránh xa giải pháp phóng to những linh kiện cần thiết cho hoạt động của server.
Đây là máy chủ "Copper" của Dell dùng vi xử lý ARM. Dell cho biết mỗi một "nút" (node, tức một server nhỏ trong một hệ thống máy chủ lớn) của ARM Copper tiêu thụ tối đa chỉ 15W điện. Một hệ thống máy chủ hỗ trợ tối đa 48 "nút" (có 12 khay trượt, mỗi khay trượt lại có 4 "nút" server) và chúng sẽ liên kết với nhau để tăng sức mạnh xử lí. Toàn bộ hệ thống server khi hoạt động sẽ có công suất tiêu thụ dưới 750W, không quá cao cho một cỗ máy mạnh mẽ.
Bạn có bao giờ thấy một cái điện thoại xài quạt tản nhiệt hay chưa? Bạn có bao giờ thấy những ống dẫn nhiệt dài dài trên tablet hay chưa? Chắc chắn là chưa, bởi vì những thiết bị như thế được thiết kế để hoạt động ở biên độ nhiệt rất lớn, ngoài ra chúng cũng có hiệu quả tiêu thụ năng lượng được tối ưu nữa. Chính từ việc giảm chi phí điện năng và chi phí tản nhiệt, các data center có thể giảm giá bán dịch vụ cho các khách hàng của mình, họ cũng sẽ "thân thiện hơn với môi trường".
Chuẩn chung sẽ là tương lai
Ngoài ra, một sự chuyển dịch lớn khác bên cạnh việc sử dụng linh kiện nhỏ gọn đó là việc loại bỏ đi các tiêu chuẩn độc quyền. Trước đây nhiều công ty sáng tạo ra các chuẩn của riêng họ để kết nối các máy tính, các hệ thống lưu trữ lại với nhau, điều đó buộc những nhà cung cấp trung tâm dữ liệu phải "dính" với một nhà sản xuất phần cứng duy nhất trong một thời gian dài. Các hãng phần cứng vui vì có doanh thu, nhưng các nhà cung cấp thì không vì họ không có nhiều lựa chọn để tối ưu hóa chi phí cho hoạt động kinh doanh của mình. Thay vào đó, toàn thế giới đang nhắm đến các chuẩn chung, những tiêu chuẩn đã được thiết lập thông qua chuỗi cung ứng linh kiện cho các thiết bị di động.
Nhưng bạn cũng cần lưu ý, việc kết hợp những thành phần nhỏ lại với nhau không có nghĩa là các data center phải hi sinh đi sức mạnh của mình. Những con CPU di động giờ đây đã có một sức mạnh nhất định, và khi kết hợp lại với số lượng lớn thì đôi khi chúng còn hoạt động hiệu quả hơn cả những CPU dùng cho máy tính.
Ngay cả Facebook, Google, Twitter cũng đã bắt đầu chạy những dịch vụ và ứng dụng của mình bằng những con chip nhỏ hơn, đồng nghĩa với việc kiến trúc của data center không còn phải chạy theo những thứ được định nghĩa bởi các công ty phố Wall nhiều năm về trước. Vì sao doanh nghiệp lại muốn sao chép kiến trúc hệ thống cũ kĩ của ngành tài chính, ngân hàng trong khi những tên tuổi lớn như Google, Facebook đã có thể đạt được mục tiêu của mình chỉ bằng cách sử dụng những phần cứng thông thường? Và họ thậm chí còn phục vụ cho cả tỉ người dùng nữa chứ không phải chỉ là vài nghìn hay vài triệu.
Trước đây Facebook cũng từng tham gia vào Dự án Điện toán Mở (Open Compute Project). Dự án này nhắm đến việc phát triển các rack chứa máy chủ theo những chuẩn chung, phần cứng, linh kiện cũng theo chuẩn chung, và ngay cả các kết nối giữa server với nhau cũng theo các chuẩn mà mọi công ty đều có thực hiện theo. Ngoài Open Compute Project thì trên thế giới cũng có nhiều dự án khác tương tự.
Ảnh hưởng tích cực đến các doanh nghiệp
Thiết bị di động không chỉ thay đổi những thành phần cấu tạo nên datacenter, nó còn giúp thiết lập nền tảng cho một loạt các công ty mới ra đời và phát triển. Những công ty này không cố gắng cạnh tranh trực tiếp với các ông lớn như Intel, thay vào đó họ tận dụng nhiều phần cứng khác nhau - ví dụ như CPU ARM, bộ nhớ flash, các thiết bị mạng tiên tiến - để xây dựng nên những hệ thống không tuân theo mô hình cũ. Họ cũng biết tận dụng phần mềm để đưa sức mạnh server lên một tầm cao mới trong khi vẫn tiết kiệm được chi phí cho đơn vị vận hành, một công đôi việc.
Nhờ vào những thay đổi tích cực nói trên mà giờ đây tất cả mọi doanh nghiệp nào có nhu cầu đều có thể sử dụng các dịch vụ datacenter với giá hợp lý thay vì phải đi tìm đến những công ty lớn. Điều đó cũng giúp cho nhiều phần mềm được "mây hóa", giảm chi phí vận hành cũng như tiết kiệm thời gian so với việc phải cài đặt và triển khai trên từng thiết bị một. Các công ty, tổ chức cũng có thể quên đi giai đoạn thử nghiệm nặng nề đầy tốn kém bởi giờ đây họ có thể dễ dàng thử nghiệm trên "mây" trước khi quyết định chi tiền ra mua dịch vụ. Chưa hết, thay vì phải đợi nhiều năm để có thể cập nhật phần mềm cho toàn công ty, đội ngũ quản trị hệ thống chỉ cần làm điều đó một lần trên máy chủ.
Nói tóm lại, lợi ích của việc sử dụng các công nghệ di động vào trung tâm dữ liệu là điều không thể chối cãi. Nó giúp các datacenter trở nên dễ tiếp cận hơn với các doanh nghiệp, các doanh nghiệp nhờ vậy có cơ hội giảm giá thành sản phẩm/dịch vụ đám mây, và cuối cùng người tiêu dùng cũng được hưởng lợi vì phải bỏ ít tiền hơn trong khi chất lượng dịch vụ tốt hơn. Chúng ta hãy tiếp tục chờ xem liệu công nghệ di động sẽ còn gây ra những ảnh hưởng nào nữa đến các trung tâm dữ liệu nhé.
