Facebook 正在打造下一代開(kāi)源硬件，將新技術(shù)融入其數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，F(xiàn)acebook使用大量強(qiáng)大科技——包括固態(tài)硬盤(pán)(SSDs), 圖形處理器(GPUs), 非易失性存儲(chǔ)器(NVM)和閃存簇(JBOFs)——以打造新的服務(wù)器和存儲(chǔ)裝置，加速基礎(chǔ)設(shè)施。

　　這些升級(jí)是Facebook打造強(qiáng)大數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的一部分，這一網(wǎng)絡(luò)將擴(kuò)展互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的邊界。

　　“接下來(lái)的十幾年，我們的體驗(yàn)將更加依賴(lài)于人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)這類(lèi)技術(shù)，”Facebook CEO 馬克·扎克伯格說(shuō)。“這對(duì)計(jì)算性能提出了更高要求，通過(guò)開(kāi)放計(jì)算項(xiàng)目(Open Compute Project，以下簡(jiǎn)稱(chēng)OCP)，我們正在開(kāi)發(fā)全球性的基礎(chǔ)設(shè)施，讓人人都能享受互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。”

　　Facebook在開(kāi)放計(jì)算峰會(huì)(Open Compute Summit，以下簡(jiǎn)稱(chēng)OCS)上公布了項(xiàng)目進(jìn)展。OCS是不斷擴(kuò)大的開(kāi)源硬件社區(qū)成員的聚會(huì)，他們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品在Facebook的數(shù)據(jù)服務(wù)器上煥發(fā)活力。峰會(huì)展示了許多基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)。包括：

　　重新打造的服務(wù)器尺度形態(tài)來(lái)在同等能源消耗數(shù)量下提升性能。

　　新的高性能數(shù)據(jù)分析服務(wù)器，由GPUs驅(qū)動(dòng)，而非CPUs。

　　改進(jìn)后的存儲(chǔ)設(shè)備分隔單位(storage sled)，在這里，最初的JBOD(just a bunch of disks)變成快得多的JBOF(just a bunch of flash)。

　　改進(jìn)非易失性存儲(chǔ)器(NVM)實(shí)驗(yàn)，為存儲(chǔ)分層提供更多選擇。

　　Jason Taylor

　　此次峰會(huì)標(biāo)志著OCP項(xiàng)目成立五周年，也促使人們反思自2011年Facebook為推動(dòng)其發(fā)布的設(shè)計(jì)創(chuàng)新而成立該項(xiàng)目以來(lái)，OCP 的發(fā)展情況。

　　“我們現(xiàn)在取得的進(jìn)步是值得關(guān)注的，”OCP 項(xiàng)目董事長(zhǎng)Jason Taylor 表示，他同時(shí)也是Facebook Infrastructure 部門(mén)副總裁之一。“OCP就是一個(gè)讓工程師聚在一起，創(chuàng)造驚艷產(chǎn)品的地方。”

　　“我感受到了巨大的動(dòng)力，因?yàn)槲覀兂搅顺笮椭鳈C(jī)(hyperscale)，還進(jìn)入了金融和電信領(lǐng)域，”他說(shuō)。

　　服務(wù)器：下一代設(shè)計(jì)

　　Facebook 徹底革新了服務(wù)器設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施，從傳統(tǒng)的雙服務(wù)器處理器轉(zhuǎn)為基于單個(gè)英特爾Xeon-D處理器系統(tǒng)芯片(SoC)，該處理器耗能更少，還解決了幾個(gè)架構(gòu)問(wèn)題。

　　The Mono Lacke服務(wù)器的主板裝入到一個(gè)叫Yosemite的組裝單位中，Yosemite的每一個(gè)滑動(dòng)單元底架上可以安裝4個(gè)SoC，即4個(gè)Mono Lake。Facebook 工程師Vijay Rao 和Edwin Smith在Facebook 工程博客上描述了這一新設(shè)計(jì)。

　　 如圖

　　“我們就新處理器的設(shè)計(jì)與英特爾緊密合作，同時(shí)重新設(shè)計(jì)自家的服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施以打造一個(gè)滿足我們需求的系統(tǒng)，也能為行業(yè)其他公司所廣泛采用。”他們?cè)诓┛椭袑?xiě)道。“結(jié)果表明，配備更低功耗的CPUs 的單處理器服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載上比雙處理器服務(wù)器表現(xiàn)更好，也更適合數(shù)據(jù)中心負(fù)載…與此同時(shí)，我們重新設(shè)計(jì)的服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施，在同等電源基礎(chǔ)上，容納每個(gè)機(jī)架雙倍的CPUs數(shù)量。”

　　新的設(shè)計(jì)提升了處理器和處理器之間、處理器和內(nèi)存之間的通信效率。

　　“我們將CPU簡(jiǎn)化至正好能滿足我們要求，”這兩位工程師表示，“我們移除了QPI鏈接，縮減了英特爾的成本?？紤]到我們的服務(wù)器將基于同一的插槽，這也解決了我們NUMA問(wèn)題。我們將其設(shè)計(jì)為整合芯片集的系統(tǒng)芯片，更加簡(jiǎn)單。這種接口一致的CPU散熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)更低。與此同時(shí)，我們重新設(shè)計(jì)的服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施，在同等電源條件下，容納每個(gè)機(jī)架雙倍的CPUs數(shù)量。”

　　這使得Facebook制造出一個(gè)可以在每個(gè)機(jī)架上獲得更高性能的服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)確保每個(gè)機(jī)柜能量消耗密度保持在11千瓦以下。

　　強(qiáng)大的人工智能數(shù)據(jù)分析服務(wù)器

　　Facebook 在會(huì)上還分享了GPUs最新進(jìn)展，近年來(lái)，GPU在高性能計(jì)算中發(fā)揮了重要作用。GPUs 最初是用于提升桌面PC性能，處理圖形運(yùn)算，但是現(xiàn)在卻幫助提升全球一些性能最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　Facebook 使用GPUs給人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析帶來(lái)更強(qiáng)大的計(jì)算能力。其人工智能實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)去解決新問(wèn)題。這就需要強(qiáng)大的計(jì)算能力。

　　“我們已經(jīng)在人工智能技術(shù)方面投入了很多。”Facebook 工程和基礎(chǔ)設(shè)施(Engineering and Infrastructure)部門(mén) 全球老大Jay Parikh說(shuō)，“目前，人工智能應(yīng)用于Facebook的Newsfeed，幫助我們提供更好的廣告服務(wù)。也能幫助用戶(hù)在日常生活中更安全地使用Facebook。”

　　Facebook 的 Big Sur

　　Big Sur 系統(tǒng)使用了英偉達(dá)Tesla 加速計(jì)算平臺(tái)，擁有8個(gè)高性能GPUs，每個(gè)功率達(dá)300瓦特，在多個(gè)PCI-e連接之間靈活配置。Facebook已經(jīng)優(yōu)化了這些新型服務(wù)器的發(fā)熱和功耗控制，使其可以與數(shù)據(jù)中心中配備標(biāo)準(zhǔn)CPU的服務(wù)器協(xié)同工作。

　　Big Sur 系統(tǒng)優(yōu)化了性能和反應(yīng)時(shí)間，幫助Facebook處理更多的數(shù)據(jù)，極大地縮短了其訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間。

　　“性能有了極大的提升，”Parikh說(shuō)，“我們?cè)跀?shù)月間就部署了數(shù)千臺(tái)這種機(jī)器。使得我們有能力將該技術(shù)應(yīng)用于公司更多的產(chǎn)品實(shí)例。”

　　存儲(chǔ)：Just a buch of Flash

　　多年來(lái)，F(xiàn)acebook已經(jīng)在用閃存來(lái)加速服務(wù)器引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)，提升緩存效率。隨著公司基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模，F(xiàn)acebook創(chuàng)造了一種新型“模塊”，在服務(wù)器運(yùn)算中整合更多的閃存。Facebook已經(jīng)改進(jìn)了初代開(kāi)放計(jì)算機(jī)——即Knox——的存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器，使用固態(tài)硬盤(pán)(SSDs)取代存儲(chǔ)硬盤(pán)存儲(chǔ)(HDDs)，存儲(chǔ)單元從磁盤(pán)簇(JBOD)轉(zhuǎn)到了閃存簇(JBOF)。

　　Facebook和英特爾合作開(kāi)發(fā)這種新型的閃存簇單元，稱(chēng)之為L(zhǎng)ighting，反應(yīng)了使用NVMe帶來(lái)了速度提升，NVMe是為SSDs優(yōu)化的高速PCI總線接口。下面我們通過(guò)Parikh 在開(kāi)放計(jì)算峰會(huì)上展示的幻燈片來(lái)看看具體的參數(shù)。

　　參數(shù)

　　作為一個(gè)分散式(disaggregated)存儲(chǔ)設(shè)備，Lightning 支持各種不同的應(yīng)用。“這為我們正在開(kāi)發(fā)的應(yīng)用帶來(lái)了一個(gè)高性能存儲(chǔ)式的新型建造模塊。”Parikh說(shuō)。Parikh表示將來(lái)會(huì)有更多存儲(chǔ)方面的創(chuàng)新，尤其是創(chuàng)新地使用非易失性存儲(chǔ)器(NVM)。

　　“在存儲(chǔ)行業(yè)，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器還在持續(xù)擴(kuò)大，但是可靠性和反應(yīng)時(shí)間并未變得更好，IOPS (每秒讀寫(xiě)次數(shù))也沒(méi)有提升。”Parikh 表示，“閃存小有進(jìn)步，但是耐久性也沒(méi)有極大地提升。我們陷入這樣一個(gè)模式：規(guī)模在不斷擴(kuò)大，但是從性能的角度看，我們并未獲得真正需要的。”

　　Facebook在新型的NVM應(yīng)用方面，尤其是英特爾和鎂光共同開(kāi)發(fā)的3D XPoint技術(shù)，看到了潛在答案。Parikh 呼吁開(kāi)放計(jì)算社區(qū)將重點(diǎn)放在該技術(shù)上，或能解決存儲(chǔ)行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。

　　Parikh說(shuō)，我們可以(基于這些選擇，指NVM，F(xiàn)lash等不同技術(shù))開(kāi)始思考我們的存儲(chǔ)問(wèn)題，把存儲(chǔ)需求進(jìn)行分級(jí)(按照性能，容量)布局，帶給我們更多的價(jià)格和性能杠桿，實(shí)現(xiàn)性能或者儲(chǔ)能的拓展，或者對(duì)成本進(jìn)行優(yōu)化。他表示NVM 是介于DRAM 和NAND 之間一個(gè)值得關(guān)注的。

　　Facebook 正在MyRocks開(kāi)源項(xiàng)目測(cè)試NVM 配置，該項(xiàng)目是基于MYSQL和RocksDB 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)之上。

　　前路漫漫：為到來(lái)的數(shù)據(jù)洪流進(jìn)行擴(kuò)展

　　Facebook不遺余力地推動(dòng)更快、性能更強(qiáng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的原因在于用戶(hù)增長(zhǎng)，目前，F(xiàn)acebook用戶(hù)數(shù)達(dá)到10.6億、WhatsApp 10億、Facebook Messenger 8億、Instagram 4億。扎克伯格在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的野心也是推動(dòng)因素之一，F(xiàn)acebook 20億美元收購(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)先驅(qū)Oculus就是明證。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)可提供沉浸式3D體驗(yàn)，很多分析人士認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的黃金期即將到來(lái)。扎克伯格相信Facebook可賦予其社交網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。

　　“很快，我們將生活在一個(gè)人人都可以身臨其境般分享和體驗(yàn)全部場(chǎng)景的世界，”扎克伯格在近期的世界移動(dòng)通信大會(huì)(MWC)上說(shuō)。“想象一下，你可以在任何時(shí)候你都可以坐在篝火前，與朋友待在一起;或者在任何時(shí)間都可以與朋友們?cè)谒饺穗娪霸嚎措娪?。想象下在全球任意一個(gè)角落開(kāi)會(huì)或舉辦大會(huì)。所有這些都將成為現(xiàn)實(shí)，這也是為什么Facebook這么早在大力投資虛擬現(xiàn)實(shí)，我們真的很希望提供這些社交體驗(yàn)。”

　　這對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了極高的要求，完整的虛擬現(xiàn)實(shí)視頻容量大小是現(xiàn)在的高清視頻的20倍之多。

　　“超大的文件或成為高質(zhì)量、大規(guī)模地推廣360視頻或虛擬現(xiàn)實(shí)的障礙，”Facebook的Evgeny Kuzakov and David Pio 寫(xiě)道，他們近期概述了虛擬現(xiàn)實(shí)文件的解碼和壓縮技術(shù)的進(jìn)展。Facebook 在360視頻上正從等距柱狀投影布局(equirectangular layouts)遷入使用立方體版式(cube format )，文件大小減少了25%。

　　但是，F(xiàn)acebook意識(shí)到虛擬現(xiàn)實(shí)視頻實(shí)時(shí)推送需要更快的網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)acebook無(wú)法獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。所以Facebook仿照開(kāi)放計(jì)算的模式，提出了Telecom Infra Project 項(xiàng)目，與Equinix、英特爾、諾基亞、SK電訊、T-Mobile和德國(guó)電信共同開(kāi)發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)，加速全球網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。

　　“為了迎接全球(視頻和虛擬現(xiàn)實(shí))的數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)電信基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)不及人們所需，”Parikh 表示，“對(duì)迎接這些新的技術(shù)挑戰(zhàn)、發(fā)現(xiàn)新的機(jī)遇來(lái)說(shuō)，加快電信基礎(chǔ)設(shè)施的創(chuàng)新步伐，很有必要。”(來(lái)源|機(jī)器之心 編譯|陳剛、微胖)

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