2007年,惠普试验室着手研发具有更高能效比的高可扩展计算系统,并开始了广泛的尝试,2011年 11月,惠普首次对外正式公布了登月计划——Project Moonshot,同期发布了其第一代,不过实验意味更为浓重的解决方案RedStone。2013年4月9日,第二代Moonshot产品,以更加成熟的商品化姿态亮相,正式命名为Moonshot System。在中国举行的发布会上,惠普高层表示,“这是惠普迈出的一小步,但却是服务器行业迈出的一大步”。
阿姆斯特朗在月球上留下的脚印,惠普希望Moonshot System在服务器的发展史上,留下有着同等意义的足迹
显然,惠普高层的表态,已经向世人揭示了惠普对于“登月计划”的定义——开拓全新的服务器领地,就像人类踏上地球以外的星球一样,预示着一个崭新服务器时代的开启。在接受专访时,惠普高层多次将Moonshot System与当初的刀片服务器相提并论,后者在12年前开创了一种新的服务器形态,并逐步发扬光大,如今已经成为数据中心计算系统的重要架构。而惠普对于Moonshot System的期望也是如此,那么它的前景又将如何呢?——这将是本文着重探讨的话题。
Moonshot System的设计与沿革——脱胎于ProLiant SL4500
有关Moonshot服务器的开发源由,在本人早前的一篇文章《AMD的ARM之路 前景几何?》中有详细的分析,在此不再赘述,而是直接从第一代Moonshot服务器说起。
利用现有的ProLiant SL6500机箱,Redstone可装入4个服务器集群框架,每个框架有72个计算节点(微服务器,4个一组),总共可以在一个4U的机箱内放入288个节点,机架密度达到了72/U,远远高于现有的刀片服务器
第一代Moonshot服务器RedStone,基于ProLiant SL6500机箱开发,每个节点(微服务器)1颗EnergyCore ECX-1000处理器,4个服务器节点组成一个服务器模组(HP称之为“Server Cartridge”),一台SL6500可装载72个服务器模组,总共有288个计算节点。每个EnergyCore ECX-1000处理器有4个Cortex-A9核心,所以一台服务器就有1152个核心,这种密度在当前的数据中心里是不可想象的。为此惠普也专门将其 与传统的x86服务器解决方案做了综合比较,在满足应用需求的情况下,能耗降低89%,机架占用空间减少94%,成本降低63%,而复杂度也降低了 97%。
那么到了第二代Moonshot呢?惠普似乎有了更大的野心,目光已经不再 仅仅局限于能耗、空间、成本、复杂度等指标,而提出了“软件定义服务器”的理念。有关这一理念,将在下文具体分析,现在还先看看商品化后正式发布的第二代 Moonshot服务器(下文统称Moonshot System)的具体设计。
Moonshot System并没有沿用SL6500的机箱,这是因为SL6500本身是大节点设计,根据原本的规格,可容纳8台半宽的1U服务器。RedStone时代 将其进行了改良,一个框架为2U半宽的规格,其内容纳了18个服务器模组(每个模组4个节点),显然,这种大机箱里带小机箱的设计无法满足超大密度可扩展 设计,从而需要一个从机箱设计开始就为高密度节点集成的新型服务器。因此,Moonshot System全面借鉴了ProLiant SL4500服务器的设计。
ProLiant SL4500是2012年第三季度HP推出的新型高可扩展服务器,由于Moonshot System的设计肯定在RedStone发布之后就开始了,所以不能排除SL4500在设计之初就已经将Moonshot System考虑在内的可能。将两者的设计相比较,可谓异曲同工。
SL4500的初衷是高密度存储设计,只配以1至3个计算节点。以单个3.5英寸SATA硬盘最高容量4TB计算,不同数量的计算节点配置,可获得240TB、200TB和180TB的容量,而如果把硬盘替换成一个计算节点呢?像不像Moonshot System?
Moonshot System服务器外观与内部总局,从机箱(Moonshot 1500)尺寸上看,与SL4500基本一致,其内部的设计和SL4500也非常相象。这里需要指出的是,Moonshot 1500与SL4500机箱的高度均为4.3U,并不是一个标准的高度,对此HP并没有给出明确的原因,但应该是散热方面的考虑(想想45个微服务器模组 或60块3.5英寸硬盘的发热量),HP为此还准备了一个0.66U高的机架挡板(HP 0.66U Spacer Blank Kit),并强调了基于散热考虑推荐使用,另外还准备了一个13U的机架适配器(HP 13U FIO Rack Adapter Kit),可将3台Moonshot 1500机箱打包一组上架,当使用47U机柜时,可装载10台Moonshot System服务器
Moonshot System所采用的Moonshot 1500机箱,根据不同应用而设计的各类微服务器模组是其最大的亮点,在服务器模组互联方面,Moonshot沿用了RedStone的2D- Torus(二维环路)Fabric的网格拓扑架构,其中一个环路连接是“南-北”纵向的3个服务器模组,另一个环路连接“东-西”横向的15个服务器模 组,每个方向有4个高速互联通道,提供最高可达7.2Tb/s的服务器模组之间的互联带宽,不过互联的协议取决于服务器模组的供应商,可在PCI-e、以 太网、SAS等协议中选择
Moonshot System内部集成的交换机模组,目前提供45x1G的接口速度。理论上一个45G模组即可支持所有的45个服务器模组,但HP提供了双交换机模组设 计,以保证高可用性或满足特殊的隔离需求,以及更高的互联带宽。未来,为应对180个服务器节点(45x4)的配置,交换机模组也将升级至180G(意味 着双模组聚合总带宽将达到3.6Tb/s)。与之对应,Moonshot 1500机箱背板的网络上行模组目前为6x10G配置,未来将达到4x40G
Moonshot System第一代“Gemini”(双子星)服务器模组采用英特尔Atom处理器,大小和一个标准的女士手袋差不多,配备1颗Atom S1260处理器(双核、主频2GHz)、1 条8GB DDR3-1333 SO-DIMM(在PCB的另一侧)、1个Broadcom 5270 双1Gb端口以太网控制器,以及1 个Marvell 9125存储控制器,总功耗不超过15W。在操作系统方面,目前支持三款:Ubuntu 12.04、Red Hat Enterprise Linux 6.4与SLES 11 SP2,不过据称Windows Server 2012可以在当前平台上启动,所以理论上也是可以使用的,但最好咨询一下HP与微软方面的技术人员。HP方面给出的说法是,未来几个月将会正式支持 Windows Server 2012
有关Moonshot System的具体硬件规格,在4月初其正式发布后,已经有不少文章予以报道,在此就不多说了。总结一下,我认为最新的Moonshot System可以说是脱胎于ProLiant SL4500系列,原来多达60块3.5英寸硬盘的装载设计,为Moonshot System提供了很好的模块化设计基础——通过专用的总线架构,Moonshot System将60块3.5英寸硬盘变成了45个服务器模组,将计算节点的空间变成了交换机模组。由此可以想像一下,它是不是一种新的服务器?就像当初的 刀片服务器一样,各刀片服务器通过相关的总线插在机箱的中板上,再通过刀片机箱背板的交换机与外界沟通。与之对照,Moonshot System中,根据不同应用而设计的服务器模组就相当于新的“刀片”,对于HP来说,无疑开创了一种新的服务器形态,那么它对于服务器产业本身又带来了 怎样的启示呢?