开源硬件从超大规模数据中心向传统企业扩展 原创

自2011年Facebook成立OCP以来，包括惠普、戴尔、微软在内的近200家企业成为了OCP（Open Compute Project）的成员，该组织已经发布了数十款服务器、交换机以及其他系统和主板的开源设计。

目前，4家规模最大的超大互联网公司提供商中已有3家（Google、Facebook和Microsoft）加入OCP 。此外，OCP也正逐渐渗透到传统企业中，他们不仅积极探索OCP，而且已经实施了一些重要的OCP部署并致力于实现这些部署的持续发展。

今年有超过3500名工程师注册参加了OCP大会，其中有约178受访者称，他们每年在数据中心设备上的花费为25.6亿美元，预计到2022年将增加至近110亿美元。在本次大会上，众多创新设计亮相，推动超大规模数据中心向深度和广度发展。成员企业代表们表示，他们希望这些新项目只是芯片开源的一个开始。

微软和合作伙伴发布了开源RTL，用于一种新的数据压缩机制，而英特尔公布了另一个实现安全块的类似项目。这些举措表明，参与开放计算项目（Open Compute Project，OCP）的数据中心巨头们，正在朝着芯片开源迈出第一步。

当下，摩尔定律正在放缓，深度学习等工作负载不断增加，这迫使工程师们全力以赴追求性能提升。OCP大会参展厂商高管表示，由于目前有十几款热门处理器和加速器正在研发中，因此希望OCP委员会能够在明年之前起草相关的标准。

微软服务器设计总经理Kushagra Vaid表示：“在云服务提供商中，我们开创了贡献RTL的先例。对于一项新的压缩标准来说，你需要为整个行业做出贡献，你需要大量的芯片。”

Project Zipline是对所谓“数据洪流”的一种响应措施，根据最近的一项研究显示，预计到2025年每年产生的数据量将达到175ZB。Project Zipline定义了优化数据中心的霍夫曼编码的一种变体，在模式匹配的IP块中实现的。Project Zipline将微软测试文件大小减少了了92％-96％，同时可以在微秒级处理吞吐量达每秒数十GB。

Vaid坦言，推出新的压缩技术需要一定的时间。到目前为止，Project Zipline得到了AMD、Arm，Broadcom、Cadence、Intel、Marvell、Mellanox和Synopsys等厂商的支持。

在另一个项目Project Cerberus中，OCP的目标是将使用Project Cerberus创建的处理器信任根扩展到服务器的所有组件中，这就需要Facebook、Intel和微软等厂商定义一个新的协议和IP块。这种方法让目前Cerberus主板上使用的NXP控制器成为主控制器，与每个外围芯片中的从属块进行通信。英特尔发言人表示，这几家厂商将开放这些外围块的源代码。

重新思考服务器主板

在会上，微软工程师Siamak Tavallaei描述了一种针对模块化主板的新概念：将服务器主板分解为多个模块，以降低成本并缩短设计时间。该项目负责人Siamak Tavallaei已经公布了这一概念的高级描述内容，并且已经有十几家企业有兴趣在今年夏天设计出原型。

这种方法让处理器和内存变成了一个模块，可以在定义好芯片后立即开始设计。各种CPU模块都可以采用一种安全控制器模块，这种模块运行固件、监控温度、控制风扇和其他基本事务。

采用基于PCIe Gen 4的I/O线缆，可以有助于减少电路板空间并缩短处理器与I/O之间的距离。距离缩短可以节省高达60％的PCB材料，并在机箱中腾出更多空间，用于容纳更多端口、PCIe插槽、甚至是GPU等加速器。

各种服务器机架创新液冷方案亮相大会

随着处理器和加速器变得体积更大，散热更多，各种替代性的冷却系统也开始风靡。在今年的大会上，参会者看到了各种各样的热管、泵和更奇特的冷却技术。

台湾的WiWynn公司展示了一种两相（液体到蒸汽）浸没系统，可以冷却48-V Facebook Diablo Pass服务器的100个节点。

除了一些网络巨头正在自主研发的解决方案之外，市场中现有多达十几种液冷产品，甚至是浸入式系统，现在也有多达八个竞争公司展示了他们的单相或者双相系统。

浸入式系统厂商Submer表示，他们目前在测试4兆瓦的系统，预计将在几天内公布10兆瓦的首个部署案例。

在LinkedIn的展位上，Zutacore展示了多个解决方案，从用于1U服务器的管道，到用于机架和热交换装置（看起来就像是有着金属外壳的汽车散热器）的液冷系统。

Emerald Pool：一台服务器可容纳8个加速器

Facebook的Emerald Pool是一种针对可容纳8个加速器的机械和电气参考服务器设计，目前采用的是PCIe Gen 3总线。Facebook正在酝酿明年推出大量的加速器。

例如，Facebook正在与Broadcom和Verisilicon合作开发一款用于视频转码器的ASIC，它可以处理各种任务，包括处理来自手机的不稳定上传，到Facebook Watch的下一个系列。Facebook技术战略总监Vijay Rao表示，它兼容H.264、VP9和AV1等多种编码器。芯片方面需要在10W的60帧/秒的速度下处理两个4K流，并且并行编码多个流，此外还需要支持ffmpeg和VAPI标准。

对于AI推理任务来说，Facebook希望芯片能够达到至少5 TOPS/W的性能。目前Facebook正在与Esperanto、Habana、Intel、Marvell和Qualcomm围绕用于推理任务的开源Glow编译器展开合作。

Arm仍在试图切入数据中心服务器市场

微软正在将AMD Naples服务器添加到自己的数据中心x86阵容中，但到目前为止，微软还无法将Arm服务器投入生产环境。如何让复杂云软件堆栈中的依存关系变得易管理，Vaid希望可以在一年时间内解决这个问题。

Marvell的ThunderX2是高通取消Centriq之后唯一的候选芯片。但是，微软有望在新的Ampere芯片上市之后对其进行测试。

华为展示了自己1月份推出的双路Arm服务器，现在华为提供了每个插槽有64个定制Arm核心的样品。

微软致力于简化SSD控制器

在存储方面，Facebook和微软正在测试英特尔Optane存储，但是并没有披露测试结果。微软展示了一款功耗为400W的256TB 1U闪存阵列，计划在下个月投入生产时采用32个英特尔代号Ruler的16TB 3D NAND卡。

Vaid展示了一个Project Denali主板，它将大多数固件作业推送到服务器，将SSD控制器缩小到仅管理NAND介质的简单芯片，从而节省资金并简化管理。

Facebook的12.8T交换机采用Broadcom芯片

在网络方面，Mediatek的Nephos部门公布了自己的6.4Tbits/s交换芯片所赢得的10个设计奖项，其中一些设计已经在位于中国和美国的数据中心运行。Nephos已经生产出了一款12.8Tbits/s多芯片器件，采用TSMC的7纳米工艺及InFO封装。

Innovium公司表示，他们正在生产自己的12.8T芯片，今年该芯片设计被思科两款交换机采用。Broadcom公司也在发售自己的12.8T Tomhawk-3，但还没有采用7纳米芯片。与此同时，诺基亚也在参与一个面向用于电信边缘网络的标准机箱OCP项目，目前主板和机械设计已经开源贡献给Open Edge。

Facebook则展示了最新的交换机设计——Minipack，该涉及采用了Broadcom的Tomahawk-3芯片和设备，为25G光纤端口提供服务。此外，Facebook还公布了一个新的数据中心拓扑结构，将四层折叠改为三层堆叠，以节省成本并减少跳数，提升数据中心的运行效率。