פיצוץ של נתונים
נראה, כי העלייה הבלתי נתפסת בכמות ההתקנים החכמים לא עומדת להיעצר בקרוב. ב-2013 נשלחו לשוק יותר ממיליארד טלפונים חכמים, מאות מיליוני טאבלטים נמכרו, וההתקנים החכמים – כל דבר שבין מכשירי טלוויזיה למחשוב לביש – הופכים במהירות לדבר שבשגרה. מה שמניע חלק ניכר מההתקנים הללו, ועוד רבים אחרים, היא טכנולוגיית הגרפיקה וה-CPU מבית היוצר של החברה הבריטית ARM.
אחת התוצאות של שגשוגם של ההתקנים החכמים והעלייה במהירויות הפס הרחב והרשתות היא שכמות הנתונים המופקים גדולה היום מאי פעם, וגדלה יותר ויותר מידי שנה. ההערכות קובעות שבשנת 2017 תיווצר כמות נתונים של 10 אקסה-בייט (Exabytes) מדי חודש רק על-ידי טלפונים חכמים. כדי לנסות ולהבין את המשמעות של כמות כזו נשתמש באנלוגיה – אם כל בייט היה מייצג גרגר חול, הרי שמדובר בכמות גדולה יותר מכל גרגרי החול על פני כדור הארץ כולו.
כמויות עצומות של נתונים יופקו גם מהתקנים חכמים אחרים המונעים על-ידי ARM, החל מקופסאות ממיר ועד להתקנים לבישים, שלא לדבר על הפס הרחב הנדרש עבור וידאו מקוון או עבור הרשתות החברתיות באינטרנט. כל התקן חכם יהיה חלק מה”אינטרנט של החפצים” (או “האינטרנט של הדברים”), ואם זה חכם, זה גם מחולל נתונים. ואם ננסח זאת בפשטות, עיבוד נתונים יעיל, בתוך מרכזי נתונים, עתיד להיהפך חשוב במיוחד, כפי שתעשיית הביג דאטה הולכת ומגלה בימים אלה.
הספק וקירור יהיו שיקולי מפתח
מחשבים הפועלים בתוך מרכזי נתונים נהגו בעבר להשתמש בטכנולוגיה המבוססת על x86 לצורך עיבוד נתונים רגיל ושגרתי. עד היום זה עבד היטב, גם עם צפיפות המחשוב ההולכת וגדלה והשבבים שנהיים יותר ויותר מהירים, אולם עלויות הקירור וההספק ההולכות ומאמירות מחבלות בפוטנציאל הביצועים הטמון במרכזי הנתונים. שני הגורמים הללו ממלאים תפקיד מרכזי בקביעת התכנון והמבנה של מרכזי הנתונים המודרניים, עד כדי כך שכל חיסכון כאן יהיה כנראה חשוב יותר מהעלייה ברמת הביצועים עצמה.
במקום להשתמש בשרתים המיועדים לכל מטרה שיכולים להספיק לכל סוגי עיבוד הנתונים, יותר ויותר חברות בוחנות את האפשרות של שרתים ספציפיים-ליישום המיועדים לשרת צורך מדויק. עומסי עבודה כמו אחסון של נתונים שאינם בשימוש (אחסון “קר”), יצירת מטמון של מסד נתונים (memcaching) ו”ביג דאטה” אינם מצריכים שרתי x86 מונוליתיים עצומים עם היתרונות שלהם בתחום פקודות העיבוד המורכבות וההסתמכות על פס רחב של זיכרון. תחת זאת, שרתים דלי הספק, המותאמים במיוחד לצרכים, “יעשו את העבודה” ממש באותה מידה ויספקו חיסכון משמעותי בעלות הבעלות הכוללת. זה המקום שבו ארכיטקטורת ARM RISC פשוטה ו”רזה” יותר נכנסת שוב לתמונה.
מומחיות בתחום העיבוד דל ההספק, שהצטברה בשנים של ניסיון בתכנון ארכיטקטורות המניעות התקנים ניידים, מקנה לחברת ARM יתרון חשוב במה שנוגע לחיסכון באנרגיה. ארכיטקטורת ה-ARMv8-A מציעה תאימות מלאה ל-64 ביט, וכאשר משתמשים בה בתצורה מרובת ליבות ומרובת שבבים היא מועמדת מצוינת להפעלה של חוות השרתים ומרכזי הנתונים מהסוג שאחריו נוהות החברות מבוססות הענן כדוגמת פייסבוק וגוגל.
היתרון של ARM
היתרון של ARM בתחום של עיבוד דל הספק הוא ממשי, עם דרישות הספק וקירור – שני מרכיבים מרכזיים בעלות הבעלות הכוללת – שיורדות בשיעור של עד 80% בהשוואה לפתרונות המתחרים מבית אינטל המשתמשים בעיבוד x86. ברור לכל שהגיוני להשתמש בחומרה המתאימה עבור עומס העבודה הנכון בכל רגע נתון. מעבדי ARM מתוכננים במיוחד לגדול על פי הצורך עם ריבוי ליבות ולכן הם פועלים ביעילות מרבית במה שמכונה מרכזי נתונים מסוג hyperscale שהפופולריות שלהם נמצאת היום בצמיחה.
אבל חומרה אטרקטיבית היא רק חלק אחד מהפאזל. ההצלחה המתמשכת של מרכזי נתונים מבוססי x86 קשורה בקשר הדוק לתוכנה המופעלת על השרתים. ה-RISC (ארכיטקטורה של צמצום פקודות במעבד) של ARM משתמשת בסוג שונה של ספריית תוכנות, מה שאומר שלעתים יהיה עלינו לכתוב מחדש עומסי עבודה ויישומים פופולריים כדי לנצל נכונה את החומרה. זה יכול להיות תרגיל יקר וגוזל זמן עבור יצרניות התוכנה, שמסתבך עוד יותר בגלל המחסור ביישומים מקוריים תואמי -64bit ARM, מה שאומר שבהיבט הזה תמיכה מצד חברות מובילות בתעשייה, כדוגמת מיקרוסופט, תהיה גורם מפתח. עם זאת, ניתן לטעון, ובצדק, שהבעלים של מרכזי נתונים מחזיקים בידם פעמים רבות צברי תוכנה ועומסי עבודה ממוטבים עבור חומרות. זה אומר שאם הם יחליטו לעבור לתשתיות מבוססות ARM, שינוי התוכנה לא יהווה בעיה של ממש עבורם.
ARM מבינה שהשתלבות ארוכת טווח במרחב מרכזי הנתונים לא תתרחש בן-לילה. חשוב לבחון את ההזדמנויות הטמונות במרכזי הנתונים בצורה הוליסטית, כלומר, מעבר למצוינות בתחום החומרה. אי לכך, יצרה החברה את מפרט ה-SBSA (ארכיטקטורת מערכת מבוססת שרת) עבור מחשוב -64ביט המתהווה והיא מקווה שזה יאפשר פריסה פשוטה יותר עבור בעלי מרכזי הנתונים שרואים יתרון ברור לשימוש במעבדים דלי ההספק. בנוסף, דוחפת ARM ליותר סטנדרטיזציה עבור מערכות הפעלה, כך שהכנסת “טלאים” חדשים לא תוביל לאותו “כאב ראש” שנגרם כאשר מספר מערכות הפעלה נפרדות מופעלות בסביבה אחת. גם קלות הפריסה והניהול הם מכשולים עיקריים שעליהם יצטרכו ARM ושותפותיה להתגבר במטרה לשנות את הסטטוס קוו. חברות כדוגמת HP ו-AMD הבחינו ביתרונות הברורים של טכנולוגיית מרכזי נתונים מבוססי ARM בתחום ההספק והביצועים. AMD פיתחה את המעבד Opteron A1100 המבוסס על ליבות
ARM® Cortex®-A57 לתכלית זו. המערכת על-גבי שבב (SoC) של AMD מסוגלת לספק פי 2.5 יכולת עיבוד בהשוואה למעבד שרת מקביל המבוסס על x86 באותה רמת הספק. נתונים כאלה ילכדו ללא ספק את תשומת לבה של כל חברה המתעניינת בניהול נתונים.
עיבוד קטן, מדרגי וחסכוני בהספק יסלול את הדרך קדימה
חשוב לציין ש-ARM תהיה בחירה טובה לא רק בתחום השרתים. הצורך ההולך וגדל בניהול נתונים דורש יותר השקעה ברשתות ובתשתיות – תחום שבו התכנונים מבוססי ARM כבר הפכו לשם דבר. סביר להניח שהרשתות והעיבוד יהיו קשורים זה בזה בקשר הדוק יותר בעתיד, שכן תפוקת הנתונים הולכת ונהיית שיקול מרכזי. לדוגמה, ככל שיחוברו יותר התקנים לאינטרנט – קוויים ואלחוטיים – כל התנועה הזו תצריך עיבוד במקום כלשהו, סביר להניח שזה יקרה בחוות שרתים, וכאן יצוצו עוד ועוד הזדמנויות לאינטגרציה של חומרה דלת-הספק. מרכזי הנתונים ישתנו כדי להתאים עצמם לפרדיגמה החדשה הזו.
הגישה של שיתוף פעולה בה מצדדת ARM עובדת טוב יותר גם מנקודת המבט של מערכות על-גבי שבב (SoCs). השותפות היצרניות חופשיות להוסיף תכונות תומכות לבחירתן, בין אם מדובר ב-10Gig Ethernet כפולה, כמו במקרה של ה-Opteron A1100 מבית AMD, או בליבות עתירות ביצועים בהתאמה מיוחדת שיטפלו במגזר הגדול יותר של שוק מרכזי הנתונים, כפי שמציעה Broadcom.
הטיעונים לבחור ב-ARM עבור מרכזי הנתונים הם פשוטים ומניחים את הדעת. הארכיטקטורה דלת ההספק, עלות הבעלות הכוללת הנמוכה, המדרגיות “ללא תפר” והביצועים המצוינים לוואט – כל אלה מבטיחים שמדובר בהתאמה מצוינת עבור מספר גדול של יישומי מרכזי נתונים מודרניים. ישנם מיליארדי מעבדים מבוססי ARM בשטח. יהיה צורך במיליארד נוספים כדי לשרת את “עמוד השדרה” של האינטרנט. בעזרת ניהול ויישום מדויקים, ובסיוע הקשת הרחבה של שותפותיה בתעשייה, כל הסיבות מצביעות על כך שהטכנולוגיה של ARM תגדיל את טביעת הרגל שלה בענף היוקרתי של מרכזי הנתונים. אז למה לשלם יותר אם לא חייבים?
כריסטיאן פלאוטנר הוא סגן נשיא למחקר ופיתוח – ARM
