Het nieuwe gezicht van servers

Vorige week hoorden we drie aankondigingen die samen een grote invloed kunnen hebben op hoe servers er de komende jaren uit zullen zien. Ten eerste heeft Intel updates aangekondigd voor bijna zijn hele lijn van serverprocessors. Toen kondigde HP aan dat het de eerste servers in zijn Project Moonshot-familie van microservers verscheept, die meerdere verschillende soorten kleine servers mogelijk moeten maken. Ten slotte onthulde IBM zijn Flash Ahead-initiatief, een plan om het gebruik van flash-opslag op servers op te voeren, geleid door een nieuwe familie van all-flash opslagsystemen. Individueel was elk interessant, maar samen genomen suggereren ze dat de serverwereld dramatisch aan het transformeren is.

Een ding om op te merken is dat in tegenstelling tot pc's, serververkopen redelijk sterk blijven. Gartner zegt dat de serverinkomsten naar verwachting in 2013 met 3, 5 procent zullen groeien, met zendingen met 4, 9 procent. Maar daarbinnen zijn er enkele grote veranderingen. Meer en meer ontwerpen de grootste web-schaalbedrijven hun eigen servers, vaak met de grote Taiwanese ODM's (originele ontwerpfabrikanten) die speciaal voor hen aangepaste servers maken.

Intel's nieuwe processors

Van de aankondigingen van vorige week was de nieuwe serverlijn van Intel in sommige opzichten de meest conventionele. Het bedrijf liet nieuwe chips zien over een enorm bereik voor servers, van Atom-chips gericht op microservers tot de Xeon E7, gericht op enorme machines met vier tot acht sockets.

Het bedrijf kondigde aan dat specifieke versies van zijn Atom 1200-processor, bekend als Centerton, nu beschikbaar zijn en onderdeel waren van de lancering van HP Moonshot. Dit is een 32nm dual-coreprocessorfamilie met een reeks snelheden van 1, 6 GHz tot 2, 0 GHz en met een thermisch ontwerpvermogen (TDP) van 6, 1 tot 8, 5 watt; het kan tot 8 GB RAM aan, meer dan veel concurrerende microserver-chipontwerpen.

Dit zal later in het jaar worden gevolgd met een 22nm versie-chip genaamd Avoton, gebouwd op een nieuwe microarchitectuur bekend als Silvermont. Intel zegt dat dit een prestatieverbetering van 50 procent zal bieden en een geïntegreerde Ethernet-controller zal omvatten. Het bedrijf kondigde ook Briarwood aan, een 32 nm-versie gericht op de opslagmarkt, en Rangely, een aankomende 22 nm-versie gericht op netwerk- en communicatie-infrastructuur.

Voor kleine traditionele servers had Intel het over de volgende versie van zijn Xeon E3-familie, een 22 nm gebaseerd op de Haswell-architectuur die naar verwachting de komende maanden in de Core desktop- en laptop-onderdelen zou verschijnen. Net als de bestaande E3 op basis van de Sandy Bridge-architectuur, is de nieuwe E3-1200 v3 meestal een desktop-chip bestemd voor kleine servers met één socket. Het zal later dit jaar beschikbaar zijn in dual- en vier-core versies. Intel zegt dat de laagste TDP 13 watt zal zijn, vergeleken met eerdere versies.

De processor die ik het meest zie in servers die zijn gericht op de traditionele zakelijke markt is de Xeon E5, ontworpen voor servers met één of twee sockets. Het werkpaard van de lijn is de Xeon E5, die verantwoordelijk is voor de meeste servers van dat bedrijf. De huidige versie is gebaseerd op een ontwerp dat bekend staat als Sandy Bridge-EP en gaat tot zes cores. Intel zei vorige week dat een 22nm-versie, bekend als Ivy Bridge-EP, beschikbaar zal zijn in het derde kwartaal en tot acht cores zal hebben.

Tot slot kondigde Intel voor de high-end een nieuwe versie van zijn Xeon E7 aan met maximaal 10 cores, gericht op servers met vier en acht sockets. Deze processor, bekend als Ivy Bridge-EX, komt in het vierde kwartaal en zal tot 12 TB RAM mogelijk maken in een configuratie met acht processors.

Wat dit naar een ander niveau brengt, is de aankondiging van Intel van een plan voor een nieuwe rackschaalarchitectuur met een ontwerp dat afzonderlijke modules op subsysteemniveau omvat voor CPU, geheugen, opslag en netwerken, met zijn eigen fotonica en serverfabriek. Het idee, zoals typisch is voor dergelijke ontwerpen, is een dichter maar flexibeler serverontwerp. We hebben veel individuele makers gezien die hun eigen racksystemen aankondigden, en recent een meer open aanpak (genaamd Open Rack), dus het zal interessant zijn om te zien of Intel vooruitgang kan boeken met zijn eigen ontwerp.

HP's Moonshot

HP's aankondiging vorige week van de beschikbaarheid van de eerste vermeldingen in de Project Moonshot-servers was enigszins anticlimactisch, omdat we al wisten dat deze producten de Intel Atom 1200 (soms "Centerton") -chips zouden gebruiken. Toch is het concept zeker boeiend.

In het eerste aanbod, bekend als de Moonshot 1500-serverbehuizing, wordt een 4, 3U-apparaat gebruikt dat geschikt is voor 45 Atom-gebaseerde servercartridges. HP gebruikt Moonshot-servers al op haar website en zei dat het draaien van de hele site op dergelijke servers alleen de energie zou moeten verbruiken die nodig is voor 12 60-watt gloeilampen. Over het geheel genomen zei het bedrijf dat Moonshot-servers tot 89 procent minder energie, 80 procent minder ruimte en 77 procent minder zouden moeten gebruiken dan traditionele servers.

HP zal toekomstige servercartridges aanbieden op basis van verschillende architecturen, waaronder andere Intel-processors, die van AMD, en misschien wel het meest interessante, ARM-gebaseerde serverleveranciers, waaronder AppliedMicro, Calxeda en Texas Instruments.

Rond de aankondiging zei AppliedMicro dat zijn X-Gene de eerste ARM 64-bit SoC zal zijn, met acht krachtige cores die werken op maximaal 2, 4 GHz. Calxeda zei dat zijn servers vier ECX-1000-processors zullen hebben, die werken op 1, 4 GHz, elk met 4 GB DRAM adresseerbaar geheugen.

We hebben recentelijk enkele ARM-gebaseerde servers gezien, maar het kan best een grote leverancier zoals HP kosten om dit veel mainstream te maken. ARM-servers hebben tegenwoordig vaak een beperktere geheugencapaciteit dan Intel-servers (aangezien de meeste 32-bits zijn, met een top van 4 GB), maar 64-bits versies van ARM-processors komen met veel beter adresseerbaar geheugen. De backers van ARM praten over het leveren van serverprestaties met veel minder stroomvereisten, hoewel Intel en AMD ook werken om het stroomverbruik van de X86 te verminderen.

Tot nu toe lijken dergelijke microservers het meest te worden verwacht voor toepassingen zoals het runnen van websites, die doorgaans IO-intensiever zijn dan processorgebonden. Als de economie echter aan grotere toepassingen zou kunnen werken, zou het een echte game-wisselaar kunnen zijn.

IBM gaat helemaal mee

Tot slot heb ik afgelopen donderdag een evenement bijgewoond waarbij IBM verklaarde dat flash-geheugen op een "omslagpunt" staat, waardoor alle flash-systemen economisch en praktisch zijn voor een verscheidenheid aan toepassingen. Het bedrijf kondigde aan dat het $ 1 miljard zal besteden aan onderzoek en ontwikkeling aan flash-gebaseerde oplossingen, en zei dat het een dozijn "centra van competentie" opricht om proof-of-concept scenario's uit te voeren om de prestaties van flash te laten zien.

Maar het meest tastbare product was een nieuwe reeks opslagplaatsen voor flashgeheugen op basis van technologie die het bedrijf van Texas Memory Systems had overgenomen. Dit zijn 1U-eenheden die in een serverrek passen, waarbij elke eenheid 12 modules van 2 TB kan bevatten. Dat betekent dat elke eenheid tot 20 TB flash-geheugen kan opslaan bij RAID 5 of 24 TB flash bij RAID 0. Een enkel rack kan maximaal een petabyte aan flash-opslag bevatten. Dat is veel.

Specifieke modellen omvatten de FlashSystem 820 en 810 op basis van "eMLC" flash en de FlashSystem 720 en 710 op basis van duurdere SLC-flash. (IBM zegt dat enterprise MLC flash goed is voor 30.000 lees-schrijfcycli, terwijl SLC goed is voor 100.000 van dergelijke cycli. Het eigenlijke NAND-flashgeheugen is afkomstig van Toshiba.)

Steve Mills, Senior Vice President en Group Executive van IBM voor software en systemen, merkte op dat de CPU-prestaties de afgelopen 10 jaar acht tot tien keer zijn verbeterd, DRAM-prestaties zeven tot negen keer, netwerksnelheid 100 keer en bussnelheid 20 keer, maar de schijfsnelheid is slechts 1, 2 keer beter. Met flits, zei hij, zou je een consistentere latentie kunnen krijgen - tot 100 microseconden, en dus meer consistente prestaties.

Net zo belangrijk, zei hij dat de totale systeemkosten voor een groot systeem met flash tot 30 procent lager zouden kunnen zijn dan een systeem met standaardopslag vanwege lagere milieu- en energiekosten, hoger opslaggebruik, een behoefte aan minder servers en dus minder onderhouds- en softwarelicentiekosten.

Hij merkte op dat hoewel goedkope schijven binnen een enterprise-opslagsysteem misschien slechts $ 2 per gigabyte kosten, krachtige schijven $ 6 per gigabyte kunnen kosten. Voor de allerbeste, prestatiegerelateerde toepassingen, kunnen harde schijven $ 30 tot $ 50 per gigabyte kosten, omdat toepassingen alleen de buitenste randen van de schijven gebruiken om de reistijd van de harde schijfkop te verkorten. De gemiddelde prijs van IBM's nieuwe FlashSystems zou daarentegen ongeveer $ 10 per GB zijn, waardoor ze efficiënter zijn. (Het is duidelijk dat de prijs van enterprise-opslag veel hoger is dan die van onbewerkt geheugen of schijven van consumentenkwaliteit.)

Een demo vergeleek een systeem met vier van de FlashSystem 820-eenheden op een Power 780-server met 128 cores en DB2 tegen een vergelijkbare configuratie met 18 racks met 5000 harde schijven of met 8 racks meer conventionele opslag, inclusief 2500 harde schijven en 128 SSD's. IBM beweerde dat het flitssysteem 37 keer minder stroom gebruikte en 11 keer minder kostte. Het flitssysteem bood meer dan 43.000 transacties per sectie en meer dan 1, 3 miljoen IOP's. IBM beweerde dat een volledig rack van de servers tot 22 miljoen IOP's kon bieden.

Verschillende klanten spraken over het gebruik van vroege versies van het systeem, waaronder vertegenwoordigers van Sprint, Kroger, Thomson Reuters en Vion Corporation (die systemen verkoopt aan overheidsinstanties). Het was niet verrassend dat ze het hadden over het verbeteren van de responstijd en tegelijkertijd het verminderen van ruimte en stroomverbruik.

Over het algemeen waren ze het erover eens dat er nog steeds een grote plaats is voor traditionele opslag, maar de all-flash arrays zijn op meer plaatsen zinvol dan algemeen wordt aangenomen.

De veranderende servermarkt

Alles bij elkaar wijzen deze drie aankondigingen (en andere soortgelijke plannen waar we de afgelopen maanden van hebben gehoord) op hoe de servermarkt de komende jaren kan veranderen. Deze zullen op hun beurt leiden tot allerlei nieuwe vragen voor bedrijven die servers willen inzetten.

Er zijn veel nieuwe rack- en fabric-aankondigingen: AMD heeft zijn Freedom Fabric als onderdeel van de overname van SeaMicro; Intel had de aankondigingen van deze week; en de Open Compute-organisatie heeft zijn Open Rack-standaard. Afzonderlijke serverleveranciers hebben hun eigen gepatenteerde oplossingen, waaronder HP zowel met de Moonshot-servers als met de al lang bestaande rack-oplossingen, die concurreren met aanbiedingen van IBM, Dell en Cisco. Dit zal meer concurrentie in deze ontwerpen brengen.

We hebben al nieuwe soorten serverprocessors gezien - niet alleen high-end chips, maar nu meer mainstream-processors en zelfs low-power-processors gericht op microservers. De reguliere markt wordt misschien niet zo gedomineerd door x86 als het is geweest, omdat nieuwe ARM-gebaseerde serverchips op de markt komen. Bedrijven moeten bepalen welk type processor het meest geschikt is voor specifieke toepassingen.

Flash-opslag wint terrein, hoewel in het datacenter, meestal als een server-side add-in board of als een lager niveau in een multi-gelaagde opslagarray. Nu worden alle flash-oplossingen concurrerender. Ondertussen, met serverprocessors die meer RAM aankunnen, zien we waarschijnlijk meer volledig in-geheugen oplossingen.

Tot voor kort hadden de meeste bedrijven die een server kochten grotendeels een vrij beperkt aantal keuzes: rack- of standaardservers; dubbele of viervoudige stopcontacten; Cisco, Dell, HP, IBM of een kleinere leverancier; en welke Intel-processor aan de eisen voldoet. Nu zullen er meer opties en meer keuzes zijn en het resultaat zal veranderen hoeveel datacenterservers zijn ontworpen.