Организация Open Compute Project Foundation (OCP) анонсировала сотрудничество с рядом IT-гигантов. Как сообщает пресс-служба, партнёры будут тестировать строительство ЦОД с использованием т.н. «зелёного» низкоуглеродистого бетона. Из числа крупнейших IT-компаний участие в эксперименте примут все ключевые гиперскейлеры, включая Google, AWS, Meta✴ и Microsoft. Инициатива согласуется с открытым письмом коалиции iMasons Climate Accord, призывающем к продвижению «зелёного бетона» в отрасли.

Гиперскейлеры намерены способствовать расширению использования «зелёного бетона» при строительстве дата-центров, вдохновляя другие компании своим примером. Meta✴ и Microsoft уже исследовали новые экологичные смеси, в том числе созданные с использованием ИИ. Microsoft также тестировала бетон с добавлением CO₂ и даже инвестировала в его производителя CarbonCure. Углекислый газ при использовании технологий CarbonCure делает бетон крепче, но позволяет компенсировать лишь малую часть выбросов в ходе производств цемента.

Источник изображения: Open Compute Project

В CarbonCure инвестировала и Amazon, которая также использовала смеси и низкоуглеродный цемент ASTM C1157 Hydraulic Cement от Ozinga. Утверждается, что в результате удалось добиться снижения углеродных выбросов на 64 % в сравнении со средним уровнем в индустрии. В AWS подчеркнули, что традиционный цемент для производства бетона несёт ответственность за значительную долю углеродных выбросов, но эти проекты демонстрируют, что для снижения негативного воздействия на окружающую среду можно применять заменители обычного цемента без ущерба характеристикам и надёжности бетона.

Источник изображения: Open Compute Project

В процессе производства традиционного бетона известняк нагревается вместе с глиной до приблизительно 1450 °C. В результате CO₂ выделяется напрямую в атмосферу, а печи для обжига как правило используют уголь или природный газа, что обеспечивает ещё более количество выбросов. «Зелёный бетон» предусматривает использование дополнительных цементирующих материалов, а «альтернативный» цемент получается из сырья, не проходящего этапов вроде термообработки. Технологий использования низкоуглеродного бетона немало, но масштабного применения в сфере строительства ЦОД они ещё не нашли.

При первой в своём роде демонстрации особенностей «зелёного бетона» в августе этого года в Иллинойсе (США) присутствовали не только крупные IT-компании, но и представители властей США, экологических организаций и научного сообщества. Испытанию подвергаются четыре состава бетона, лучший из которых позволяет снизить углеродный след более чем на 50 % в сравнении с классическим бетоном. Материалы для производства доступны на рынке, но пока редко применяются по ряду причин. Уже готов план дельнейших испытаний, в том числе лабораторных и полевых тестов.

У компаний Microsoft и NVIDIA, по сообщению The Information, возникли разногласия по поводу использования новейших ускорителей B200 на архитектуре Blackwell. NVIDIA настаивает на том, чтобы клиенты приобретали эти изделия в составе полноценных серверных стоек, тогда как Microsoft с этим не согласна.

Отмечается, что NVIDIA, удерживающая приблизительно 98 % рынка ускорителей для ЦОД, стремится контролировать использование своих продуктов. В частности, компания накладывает ограничения в отношении дизайна ускорителей, которые партнёры создают на чипах NVIDIA.

Во время презентации Blackwell глава NVIDIA Дженсен Хуанг (Jensen Huang) неоднократно указывал на то, что теперь минимальной единицей для развёртывания должен стать суперускоритель GB200 NVL72. То есть NVIDIA призывает клиентов приобретать вместо отдельных ускорителей целые стойки и даже кластеры SuperPOD. По заявлениям компании, это позволит повысить ИИ-производительность благодаря оптимизации всех компонентов и их максимальной совместимости друг с другом. Кроме того, такая бизнес-модель позволит NVIDIA получить дополнительную выручку от распространения серверного оборудования и ещё больше укрепить позиции на стремительно развивающемся рынке ИИ.

Источник изображения: NVIDIA

Однако у Microsoft, которая оперирует огромным количеством разнообразных ускорителей и других систем в составе своей инфраструктуры, возникли возражения в отношении подхода NVIDIA. Сообщается, что вице-президент NVIDIA Эндрю Белл (Andrew Bell) попросил Microsoft приобрести специализированные серверные стойки для ускорителей Blackwell, но редмондский гигант ответил отказом. По заявлениям Microsoft, решения NVIDIA затруднят корпорации внедрение альтернативных ускорителей, таких как AMD Instinct MI300X.

Ещё один вариант OCP-стойки с СЖО (Источник изображения: Microsoft)

Дело в том, что форм-факторы стоек NVIDIA и стоек Microsoft различаются на несколько дюймов. Из-за этого могут возникнуть сложности с изменением конфигурации и модернизацией, предусматривающей использование конкурирующих компонентов. Так, Microsoft использует единую базовую платформу и для ускорителей NVIDIA, и для ускорителей AMD. Microsoft эксплуатирует вариант стоек OCP и старается максимально унифицировать инфраструктуру своих многочисленных дата-центров. NVIDIA, в конце концов, согласилась с доводами Microsoft и пошла на уступки, но это, похоже, не последнее подобное разногласие между компаниями.

Американская компания Cloudflare, предоставляющая услуги CDN, по сообщению ресурса The Register, приняла решение отказаться от интегрированных BMC-контроллеров на серверных материнских платах. Предполагается, что это в числе прочего снизит затраты на развёртывание масштабных платформ для дата-центров.

BMC, или Baseboard Management Controller, контролирует работу платформы и выполняет ряд важных функций, таких как управление питанием, мониторинг датчиков, возможность удаленного обновления прошивки, регистрация событий, формирование отчетов об ошибках и т.д.

Источник изображения: The Register

Современные серверные материнские платы с поддержкой DDR5 и PCIe 5.0 насчитывают 14 или более слоёв. Вместе с тем для BMC достаточно от восьми до десяти слоёв. Поэтому целесообразно отделить модуль BMC от основной материнской платы, выполнив его в виде отдельного узла OCP DC-SCM (DataCenter-ready Secure Control Module).

Модули DC-SCM можно использовать повторно, что снижает стоимость серверов и сокращает объём «электронного мусора» при обновлении оборудования для ЦОД. Поскольку DC-SCM является отдельным компонентом, к серверу можно добавлять новые модули с целью апгрейда функций без необходимости замены материнской платы.

Cloudflare предлагает собственную версию DC-SCM под названием Project Argus в рамках Open Compute Project (OCP). В основу положен контроллер Aspeed AST2600. При использовании совместимой прошивки OpenBMC обеспечивается богатый набор функций, необходимых для удалённого управления сервером. Project Argus уже используется в 12-м поколении серверов CloudFlare, а производственным партнёром компании выступает Lenovo.

Сегодня на наших глазах в мире процессоростроения происходит серьёзная смена парадигм: от унифицированных архитектур общего назначения и монолитных решений разработчики уходят в сторону модульности и активного использования специфических аппаратных ускорителей. Разумеется Arm не осталась в стороне — на мероприятии 2023 OCP Global Summit компания рассказала о новой инициативе Arm Total Design.

Эта инициатива должна помочь как создателям новых процессоров за счёт ускорения процесса разработки и снижения его стоимости, так и владельцам крупных вычислительных инфраструктур. Последние всё больше склоняются к специализации и дифференциации в процессорных архитектурах новых поколений, но ожидают также энергоэффективности, дружественности к экологии и как можно более низкой совокупной стоимости владения.

Источник изображений здесь и далее: Arm

В основе инициативы Arm лежит анонсированная ещё в августе на HotChips 2023 процессорная платформа Arm Neoverse Compute Subsystem (CSS). Neoverse CSS N2 (Genesis) представляет собой готовый набор IP-решений Arm, включающий в себя процессорные ядра, внутреннюю систему интерконнекта, подсистемы памяти, ввода-вывода, управлениям питанием, но оставляющий место для интеграции партнёрских разработок — различных движков, ускорителей и т.п.

По сути, речь идёт о почти готовых процессорах, не требующих длительной разработки процессорной части с нуля и всех связанных с этим процессом действий — верификации, тестирования на FPGA, валидации дизайна и многого другого. По словам Arm такой подход позволяет сэкономить разработчикам до 80 человеко-лет труда инженеров.

Дизайн Neoverse CSS N2 довольно гибок: финальный процессор может включать в себя от 24 до 64 ядер Arm, работающих в частотном диапазоне 2,1–3,6 ГГц. Предусмотрено по 64 Кбайт кеша инструкций и данных, а вот объёмы кешей L2 и L3 настраиваются и могут достигать 1 и 64 Мбайт соответственно. Ядра реализуют набор инструкций Arm v9 и содержат по два 128-битных векторных блока SVE2. Имеется поддержка инструкций, характерных для ИИ-задач и криптографиии.

Подсистема памяти может иметь до 8 каналов DDR5, а возможности ввода-вывода включают в себя 4 блока по 16 линий PCIe или CXL. Также возможно объединение двух чипов CSS N2 в едином корпусе, что даёт до 128 ядер на чип. В качестве внутреннего интерконнекта используется меш-сеть Neoverse CMN-700.

В дизайне Neoverse CSS N2 имеются и вспомогательные ядра Cortex-M7. Они работают в составе блоков System Control Processor (SCP) и Management Control Processor (MCP), то есть управляют работой основного вычислительного массива, в том числе отвечая за его питание и тактовые частоты.

Инициатива Arm Total Design расширяет рамки Neoverse Compute Subsystem: речь идёт о создании полноценной экосистемы, обеспечивающей эффективную коммуникацию между партнёрами программы Neoverse CSS и предоставление им полноценного IP-инструментария и EDA, созданных при участии Cadence, Rambus, Synopsys и др.

Также подразумевается поддержка ведущих производителей «кремния» и разработчиков прошивок, в частности, AMI. В число участников проекта уже вошли такие компании, как ADTechnology, Alphawave Semi, Broadcom, Capgemini, Faraday, Socionext и Sondrel. Ожидается поддержка от Intel Foundry Services и TSMC, позволяющая говорить об эффективной реализации необходимых для мультичиповых решений технологий AMBA CHI C2C и UCIe.

Будучи объединённым под одной крышей инициативы Arm Total Design, такой конгломерат ведущих разработчиков и производителей микроэлектроники и системного ПО для него, сможет в кратчайшие сроки не просто создавать новые процессоры, но и гибко отвечать на вызовы рынка ЦОД и HPC, наделяя чипы поддержкой востребованных технологий и ускорителей.

В качестве примера можно привести совместный проект Arm, Socionext и TSMC, в рамках которого ведётся разработка универсального чиплетного процессора, который в различных вариантах компоновки будет востребован гиперскейлерами, поставщиками инфраструктуры 5G/6G и разработчиками периферийных ИИ-систем.

Компании Iceotope и Meta✴ продемонстрировали возможность иммерсионного (погружного) охлаждения систем хранения данных (СХД) на основе HDD. В ходе эксперимента было показано, что такой подход обеспечивает ряд преимуществ перед традиционным воздушным охлаждением.

В тесте использовалась стандартная коммерческая СХД высокой плотности формата 4OU, содержащая 72 жёстких диска, два односокетных серверных узла, две платы расширения SAS, сетевую карту, модуль распределения питания и другие компоненты. При этом система охлаждения была модифицирована путём добавления специального диэлектрического контура, теплообменника и насоса. Накопители были погружены в непроводящую жидкость.

✴/Iceotope/ASME " height="441" width="709" />

Источник изображения: Meta✴/Iceotope/ASME

Говорится, что применение иммерсионного охлаждения для HDD возможно благодаря тому, что современные диски с заполнением гелием имеют герметичную конструкцию. Результаты эксперимента показали, что в случае погружного охлаждения разница температур между всеми 72 накопителями составила всего 3 °C — независимо от расположения HDD в шасси. Накопители способны надёжно функционировать при температуре жидкости на входе в стойку до +40 °C.

Нажмите для увеличения / Источник изображения: Iceotope

Другим преимуществом иммерсионного подхода является то, что он позволяет сократить уровень вибрации, которая может приводить к некорректной работе накопителей или даже провоцировать их выход из строя. В целом, для работы системы погружного охлаждения требуется менее 5 % мощности, потребляемой самой СХД.

Компания Meta✴ в ходе саммита OCP (Open Compute Project) рассказала о планах по внедрению жидкостного охлаждения в своих ЦОД. Речь идёт об использовании гибридной системы AALC (Air-Assisted Liquid Cooling), предусматривающей совмещение компонентов воздушного охлаждения и жидкостного контура.

Отмечается, что по мере развития машинного обучения и метавселенных всё острее встаёт проблема эффективного отвода тепла от оборудования. Дело в том, что внедряемые алгоритмы требуют больших вычислительных мощностей, что приводит к увеличению энергозатрат. Система AALC предназначена для охлаждения серверов в ЦОД, которые изначально могли быть и не спроектированы под использование СЖО. Отметим, что QCT уже представила аналогичное, полностью интегрированное решение.

Источник изображений: Meta✴

AALC совместима со стойкой Open Rack v3 (ORV3), которая, впрочем, может интегрироваться и с другими вариантами СЖО. Система AALC в исполнении Meta✴ использует водоблоки для самых горячих компонентов, которые подключаются к отдельной стойке с помпами и прочим оборудованием. На задней панели или двери стойки располагается теплообменник, позволяющий охлаждать жидкость за счёт воздуха, циркулирующего в ЦОД. Прототипы решения справляются с охлаждением оборудования мощностью до 40 кВт на стойку.

ORV3 также предлагает общую архитектуру стойки и подсистемы питания для устранения разрыва между нынешними и будущими ЦОД. Обеспечивается широкий спектр вариантов использования, включая поддержку Grand Teton. Модуль питания для общей на всю стойку шины 48 В DC не имеет жёстко определённого расположения и может устанавливается в любом месте стойки, что обеспечивает гибкость конфигурации. При этом он может быть не один, так что пиковая мощность может достигать 30 кВт на стойку.

Усовершенствованный ИБП обеспечивает работу в течение 4 мин. при мощности 15 кВт (против 1,5 мин. у решения предыдущего поколения). Этот блок также может монтироваться в любом месте стойки, а дополнительно возможно применение второго резервного блока. Всё это позволит Meta✴ уже сейчас развёртывать в ЦОД высокоплотную инфраструктуру для ИИ и иных требовательных к питанию и охлаждению решений.

В ходе саммита OCP (Open Compute Project) анонсирована открытая спецификация Caliptra 0.5, призванная повысить безопасность процессоров, ускорителей, накопителей и практически любых систем-на-чипе (SoC). Речь идёт об аппаратной реализации технологии Root of Trust (RoT). Она предназначена для проверки целостности и подлинности прошивок и другого встроенного, а также системного программного обеспечения.

RoT гарантирует, что только доверенное ПО может исполняться на чипе. Отмечается, что традиционно средства RoT отделены от SoC и обычно обеспечиваются материнской платой. Однако новые бизнес-модели, предполагающие периферийные и облачные вычисления, предъявляют повышенные требования к обеспечению безопасности. Спецификация Caliptra 0.5 как раз и решает данную проблему.

Источник изображений: Caliptra

В разработке решения приняли участие AMD, Google, Microsoft и NVIDIA. Спецификация будет поддерживаться различными аппаратными изделиями следующего поколения — CPU, GPU, SSD, NIC и иные ASIC. Отмечается, что Caliptra 0.5 RTL (IP-блоки на базе RISC-V с необходимой обвязкой) распространяется через CHIPS Alliance (Common Hardware for Interfaces, Processors and Systems) — консорциум, который работает над созданием целого спектра открытых решений для SoC и высокоплотных упаковок чипов.

«Существует потребность в улучшенной прозрачности и согласованности низкоуровневой аппаратной безопасности. Мы открываем исходный код Caliptra вместе с нашими партнёрами для удовлетворения этих потребностей», — отмечает Microsoft. Также компания совместно с Google, Infineon и Intel представила Project Kirkland, направленный на создание защищённого канала связи между CPU и TPM с использованием программных средств.

Источник: Microsoft

Спецификация Caliptra 0.5 доступна здесь для оценки. На основе отзывов будет выработан окончательный стандарт, отвечающий различным потребностям в зависимости от варианта использования. Кроме того, доступен исходный код, что поможет членам сообщества интегрировать решение в свои микросхемы. Говорится также, что выход спецификации знаменует собой важный шаг вперёд в сторону общеотраслевого сотрудничества в области информационной безопасности.

Такой масштабный проект, как метавселенная, создаваемая ныне Meta✴, будет включать в себя огромное количество серверов в дата-центрах по всей планете, которые будут обслуживать единое виртуальное пространство. Функционирование столь сложного проекта, естественно, не может не зависеть от точной синхронизации часов, и чем точнее этот процесс, тем лучше.

С целью обеспечения идеальной точности синхронизации Meta✴ будет использовать в своих серверах «карты времени» Orolia. Они используют открытый протокол и разработаны в сотрудничестве с самой Meta✴. Модули Orolia Spectratime mRO-50 пользуются компактными рубидиевыми атомными часами, чья точность уступает лишь гораздо более дорогим цезиевым собратьям, используемым в качестве первичного стандарта частоты.

Плата Orolia/Meta✴ имеет форм-фактор FHHL и интерфейс PCI Express x4

Благодаря использованию новых плат синхронизации Meta✴ надеется добиться снизить максимальное расхождение часов в разных ЦОД до уровня менее 100 мкс. Ранее Meta✴ удалось снизить этот параметр с 10 мс до 100 мкс благодаря использованию сигналов GNSS. В 2021 году был показан прототип PCIe-адаптера, которым компания поделилась с инициативой Time Appliance Project (TAP), действующей в рамках Open Compute Project (OCP).

Модуль рубидиевых атомных часов Orolia mRO-50

На основе разработок Meta✴ Time Card в итоге и был создан адаптер точного времени Orolia ART Card. Сейчас пришло время для второго поколения, которое получило название ART2. Сам модуль Orolia Spectratime mRO-50 генерирует стабильный сигнал частотой 10 МГц, отклонения которой не превышают 4×10^-10 при изменении температуры и 1×10^-11 в день в процессе трёхмесячной эксплуатации.

«Зелёная» экономика, переход на которую стремится осуществить всё больше стран, требует радикального сокращения вредного воздействия техносферы на окружающую среду. Один из эффективных способов достижения этой задачи связан с включением в полезный оборот побочных продуктов экономической деятельности. В случае дата-центров таким продуктом является тепло.

Великобритания, Дания и другие страны направляют тепло от ЦОД в отопительные системы домов, а Норвегия обогревает им омаровые фермы и планирует обязать дата-центры отдавать «мусорное» тепло на общественные нужды. Французская компания Qarnot решила посмотреть на эту задачу под другим углом, разработав в 2017 г. концепцию электрообогревателя для жилых и офисных помещений на процессорах AMD и Intel.

В 2018 г. Qarnot продолжила изыскания и выпустила криптообогреватель QC-1. А недавно она порадовала своих заказчиков следующим поколением отопительных устройств QB, которое создано в сотрудничестве с ITRenew. Новые модули используют OCP-серверы, которые ранее работали в дата-центрах гиперскейлеров. Оснащённые водяным охлаждением, они обогревают помещения пользователей и обеспечивают дополнительные мощности для периферийных облачных вычислений.

Изображение: Qarnot (via DataCenterDynamics)

Система отводит 96% тепла, производимого кластером серверов, которое попадает в систему циркуляции воды. IT-часть состоит из процессоров AMD EPYC/Ryzen или Intel Xeon E5 в составе OCP-платформ Leopard, Tioga Pass или Capri с показателем PUE, который, по словам разработчиков, стремится к 1,0. При этом вся система практически бесшумная, поскольку вентиляторы отсутствуют.

В компании заявляют, что с февраля уже развёрнуто 12 000 ядер, и планируется довести их число до 100 000 в течении 2022 года. Среди предыдущих заказчиков систем отопления Qarnot числятся жилищные проекты во Франции и Финляндии, а также банк BNP и клиенты, занимающиеся цифровой обработкой изображений.

По словам технического директора Qarnot Клемента Пеллегрини (Clement Pellegrini), QB приносит двойную пользу экологии, используя не только «мусорное» тепло, но и оборудование, которое обычно утилизируется. У ITRenew уже есть очень похожий совместный проект с Blockheating по обогреву теплиц такими же б/у серверами гиперскейлеров.

LiquidStack, дочернее предприятие BitFury, специализирующееся на разработке иммерсионных СЖО, и Microsoft продемонстрировали на OCP Global Summit стандартизированное решение с двухфазным погружным жидкостным охлаждением. Демо-серверы Wiwynn, разработанные в соответствии со спецификациями OCP Open Accelerator Infrastructure (OAI), были погружены в бак LiquidStack DataTank 4U, способный отводить порядка 3 кВт/1U (эквивалент 126 кВт на стойку).

LiquidStack сообщила, что она впервые оптимизировала серверы OCP OAI для охлаждения путем погружения в жидкость. По словам компании, её двухфазные иммерсионные СЖО DataTank предоставляют наиболее эффективное решение, которое требует немного пространства и потребляет меньше энергии, чем другие системы охлаждения, и вместе с тем повышает плотность размещения компонентов и их производительность.

Фото: LiquidStack

В демо-серверах использовались ИИ-ускорители Intel Habana Gaudi, погружённые в жидкий диэлектрик (от 3M) с низкой температурой кипения, который наиболее эффективно отводит тепло благодаря фазовому переходу. Данное решение должно помочь достижению показателя PUE в пределах от 1,02 до 1,03, поскольку оно практически не потребляет энергию. LiquidStack утверждает, что у её СЖО эффективность теплоотвода примерно в 16 раз выше, чем у типичных систем воздушного охлаждения.

Фото: LiquidStack

По мнению компании, системы высокопроизводительных вычислений (HPC) уже сейчас слишком энергоёмки, чтобы их можно было охлаждать воздухом. Поэтому следует использовать платы, специально предназначенные для жидкостного охлаждения, а не пытаться адаптировать те, что были созданы с расчётом на воздушные системы — при использовании СЖО вычислительная инфраструктура может занимать на 60% меньше места.

Изображение: Microsoft

LiquidStack и Wiwynn являются партнёрами. В апреле Wiwynn инвестировала в LiquidStack $10 млн. Также Wiwynn протестировала серверы с погружным жидкостным охлаждением в центре обработки данных Microsoft Azure в Куинси (штат Вашингтон). Microsoft, как и другие гиперскейлеры, уже некоторое время изучает возможности иммерсионных СЖО.