יום רביעי , ספטמבר 20 2017
מבזקים
דף הבית > תוכנות > BIG DATA & BI Analytics > הכוח לבחור: שרתי Power הבחירה העוצמתית לסביבת לינוקס

הכוח לבחור: שרתי Power הבחירה העוצמתית לסביבת לינוקס

Watson שניצח את אלופי ה-Jeopardy! מבוסס על ארכיטקטורת Power

Watson שניצח את אלופי ה-Jeopardy! מבוסס על ארכיטקטורת Power

כפי שיודע כל חקלאי, הפרקטיקה של "חקלאות תעשייתית", המבוססת על זן יחיד (Monoculture) צופנת בחובה סכנה אמיתית. כל שינוי קטן בסביבת הגידול יכול להסתיים באסון אקולוגי ובנזק כספי עצום. תובנה זו נכונה גם בעולם המידע הארגוני, שמבוסס כיום בחוסר איזון זועק על שרתי x86, כלומר שרתים "סטנדרטיים" בטכנולוגית אינטל.

המשבר משחק לידיים של אינטל

לא תמיד החיבור בין המושגים "שרת סטנדרטי" ובין "ארכיטקטורת "x86 היה משמעותי. בשנות ה-80' וה-90' היו אלה ארכיטקטורות מתחרות שהובילו את המחשוב הארגוני. הארכיטקטורה של אינטל הייתה חלק מפלטפורמה משותפת על מיקרוסופט שנקראה Wintel בפי העם, וסיפקה את הצורך הגואה בתחנות עבודה משרדיות, משחקים וגישה לאינטרנט. יצרני השרתים היו בליגה אחרת, עם סדרי קדימויות אחרים, חומרה שונה ומערכות הפעלה שלא קיימו יחסי ידידות עם ארכיטקטורת אינטל. בין הספקים המסורתיים של ציוד ומערכות הפעלה לתשתיות ארגוניות בלטו IBM, דיגיטל, HP ו-SUN Microsystems, שכל אחת מהן הציעה ארכיטקטורה שונה, בדרך כלל מבוססת על מעבד RISC קנייני, ומהדורה קניינית של מערכת הפעלה ממשפחת Unix. התחרות הייתה ערה ודינמית, הלקוחות נהנו מיכולת לבחור, והיצרנים עסקו בלהיטות בפיתוח מואץ של החומרה. כאשר התעשייה נקלעה למשבר של שנת 2000, התחרות הייתה כבר בדעיכה והמושגים של שוק הסחורות (Commodities) השתלטו על תחום תשתיות המחשוב. שלב אחר שלב האקולוגיה התכווצה ואיתה חופש הבחירה בשרתי יוניקס. דיגיטל נמחקה מהמסחר, HP העבירה את פיתוח המעבדים לאינטל, SUN הפכה לחטיבת באורקל – ורק IBM ממשיכה לפתח ארכיטקטורת מעבדים ייעודית לשרתים תחת שם המותג Power.

שרתי אינטל נהנו מההפקר והפכו לברירת המחדל כאשר ההתפתחות המפתיעה של Linux הציעה מערכת הפעלה "Unix-ית", שמסוגלת לרוץ על מעבדי אינטל ולספק תכונות חיוניות של שרתים שלא סופקו על ידי Windows. כאשר חברות ללא רקע מוקדם בארכיטקטורת מחשבים, כמו סיסקו, החלו להציע מערכות אינטגרטיביות (Hyperconverged) הכוללות שרתים, אחסון ותקשורת מאוגדים כפלטפורמה מוכנה להתקנת יישומים בסביבה ווירטואלית (בדרך כלל של VMware), יצרנים אלה בחרו בשרתי אינטל משום שאלה זמינים בתצורות OEM זולות ונהנים ממוניטין של "פתיחות". אבל מאחר וליתרונות האלה אין כל קשר עם פרמטרים חיוניים לתשתית מידע ארגונית – כמו זמינות, יעילות אנרגטית, ניהוליות ותחזוקתיות – הלקוחות נאלצו להתפשר במקום שבעבר עמדה להם זכות הבחירה. השרתים "הקנייניים" של יוניקס, שסיפקו סביבת עבודה יעילה ובטוחה יותר הודות ליתרונות של RISC ולניסיון של המפתחים בדרישות הסביבה האירגונית, נדחקו לפינה בזמן שמעבדי ה-Commodities הוליכו את תחום השרתים למבוי סתום. מה שהיה אמור להיות "אשכול" (Cluster) פשוט של שרתים סטנדרטיים הפך במקרים רבים למחסן גרוטאות נטול שליטה ויקר לתחזוקה. פתרונות הווירטואליזציה אמנם סיפקו מענה חלקי לבעיה, במיוחד בארגונים ששמו את יהבם על Linux, אך בבסיס הקושי נשארה העובדה שארכיטקטורת x86 לא נוצרה לעומס עבודה של Data Center רציני.

טיפול שורש בסקלאביליות של עיבוד מקבילי

אי אפשר ולא צריך להכחיש את העובדה, שארכיטקטורת x86 מילאה וממשיכה למלא תפקיד חשוב בשוק השרתים, שכמו בכל תחום כלכלי נזקק לבסיס המשתמשים הרחב של מוצרי Commodity עליו אפשר להרים את הקצה הגבוה של פירמידה. גם IBM ממשיכה לתמוך בארכיטקטורה הפופולרית עבור לקוחות שלא צריכים יותר מ"שרת סטנדרטי". אבל תמיכה זו מגיעה תוך הכרה במגבלות הארכיטקטורה – ויותר מכך האופציה להתעלות לעליהן כאשר אין הצדקה לפשרות – כפי שקיים בהרבה יישומים ארגוניים. מפתחי ארכיטקטורות Power, שהחזיקו בידם את המפתח לפתרון הבעיות של "עיבוד מקבילי סימטרי" כתוצאה מעבודה חלוצית רבת שנים והישגים על "מחשבי על" (Super-Computers), השכילו למקד את השיפורים המחזוריים בשבב המעבד כדי לטפל אפקטיבית באתגרים הספציפיים לשרתים ארגוניים. "להמחשה, הביצועים הסגוליים (כלומר מנורמלים למספר הליבות ולמהירות השעון) של מעבדי הדור השמיני של יבמ, Power 8, גבוהים בכ-25% ביחס לדור השביעי", אומרת מיוארה פרייסלר, מומחית ליישומי מערכות Power ב-IBM ישראל. "להשוואה, בגרף המקביל של מעבדי x86 רואים סטגנציה ואפילו ירידה מסוימת ברמת הביצועים הסגוליים ככל שגדל מספר הליבות על השבב. אלה סממני בעיה מהותית, שממשיכה לשכון בשורשי ארכיטקטורה שנועדה במקור למשימות של תחנת עבודה אישית. המדענים במעבדות המחקר של IBM ירדו לשורשי הקושי של עיבוד מקבילי (Parallel Processing) ולהטמיע ב-Power תצורת ריבוי ליבות יעילה ביותר – בדיוק משום היותם ממוקדים בהרצת עומסי עבודה כבדים תחת משטר של ווירטואליזציה".

ההבדלים הארכיטקטוניים יוצרים פערים ממשיים מבחינת הביצועים, עלויות התפעול ואיכות השירות. "הגישה הנכונה לריבוי ליבות מאפשר למערכות Power להריץ יותר תהליכי תוכנה (Threads) בכל שקע מעבד וכך להסתפק בפחות להבים (Blades), פחות ארונות (Racks), פחות הספק חשמלי ופחות קירור עבור רמת ביצועים נדרשת", אומרת מיוארה. "ולכך יש להוסיף גם את היתרונות של אחריות פיתוח הוליסטית מרמת השבב ועד למערכת הניהול של ה-Data Center. מהנדסי IBM ביחידות הפיתוח השונות עובדים בסינרגיה סימולטנית על כל האספקטים של הפתרון, משום שזו חברת פתרונות, לא יצרנית שבבים. פיתוחי החומרה והתוכנה הולכים יד ביד. לדוגמה, תוכנת הווירטואליזציה, שנקראת ה-Hypervisor, מותאמת לארכיטקטורת Power ברמה של תהליכי ליבה (Kernel) וכך היא משיגה יעילות גבוהה כפליים מכל פיתרון וירטואליזציה שתמצאו בעולם ה-x86. התאימות המושלמת בין תת-מערכות באה לביטוי גם בביצועי מערכות האחסון, הן אלה שפותחו ב-IBM והן במוצרי צד ג', ובמיוחד כאשר מיישמים את גישת Software Defined Storage לאופטימיזציה של האחסון. התיכנון כולו הוא מערכתי, הוליסטי, ומכוון לדרישות הייחודיות של Data Center ארגוני."

>>> לפתרונות האחסון המתקדמים מבית IBM הקלק כאן 

התמקדות על צורכי ה-Mainstream 

היום מהווה ארכיטקטורת Power 8 בסיס למשפחת שרתי Power Systems, שהפכה לנושאת דגל ה-Mainstream של יבמ. כידוע, משפחת שרתי "רמת הכניסה", System x, המבוססת על מעבדי אינטל, נמכרה ל-Lenovo בעוד פסגת הפירמידה ממשיכה להיות משפחת מחשבי Mainframe שידועה בתור System z. "צריך להבין שבעיצוב פתרון IT יש לוודא הלימה בין ארכיטקטורת השרתים לתמהיל היישומים שירוצו ב-Data Center", אומרת מיוארה. "יישומים שונים מעמיסים בצורה שונה חלקים שונים בארכיטקטורה, שחלקם כלל לא רלוונטיים לשרתים בעולם הארגוני. מתכנני x86, למשל, ממוקדים בשיפור הביצועים של גרפיקה, משחקים ומולטימדיה ופחות במשימות של מחשוב ארגוני, משום שהשוק הצרכני הוא "הפרה החולבת" שלהם. לעומת זאת, בעיצוב מעבדי Power 8 הדגש הושם על יעילות הווירטואליזציה בסביבת מחשוב ענן, על יישומי אנליטיקה משולבים בתהליכי העבודה, על טיפול זריז במסות נתונים בנוסח Big Data, על תמיכה במשתמשים ניידים וברשתות חברתיות ועל אבטחה מול אתגרי הסייבר. אלה התחומים שהנהלת IBM הציבה כיעדים עסקיים ומהם נגזרים הפרמטרים הטכניים הרלוונטיים."

שרתי Power, הודות לארכיטקטורה היעילה שלהם, מובילים בכל מבחני הביצועים שנערכו על ידי גופי בחינה ניטרליים, ובכל סביבות העבודה ורמות העומס, החל בפתרונות "קלים" לעסקים קטנים וכלה בתשתיות אולטרה-מהירות עבור מערכת Watson המדהימה, המכונה הראשונה שהצליחה להוכיח כי "אינטליגנציה מלאכותית" אינה אוקסימרון (יותר על Watson בהמשך). אך לארגונים ולעסקים חשובה לא פחות רמת "איכות השירות", שמתבטאת בזמינות, אמינות, חסינות מול אתגרי אבטחה, ניהוליות ויכולת גידול ללא זעזועים ככל שהמערכת צריכה לתת מענה לעומסי עבודה גדלים (Scalability). "בסקר שערכה חברת ITIC ב-2013 דיווחו המשתמשים במערכות Power זו השנה הרביעית ברציפות על איכות שירות ברמות שלא מוכרות על שום פלטפורמה אחרת", אומרת מיוארה. "שביעות הרצון הגבוהה מרשימה במיוחד כאשר היא מגיעה מאירגוני Enterprise וחברות בינלאומיות, לקוחות שרגילים לרמות שירות של Mainframe. מסתבר שבעיצוב הארכיטקטורה של Power, למרות ההבדלים התהומיים בהשוואה לפלטפורמה המסורתית של מחשוב ארגוני, הקריטוריונים המשמעותיים ביותר ללקוח הארגוני נשארו ללא פגם במוקד הטכנולוגיה. ארגונים דיווחו כי הם מוכנים להעביר עומסי עבודה קריטיים לשרתי Power משום ש"אפשר לבנות עליהם ביזנס". ללא מגבלות על אופקי הצמיחה, ללא חשש להמשכיות עסקית, ותוך שמירה על ניהוליות, אבטחה וזריזות תפעוליות. וכן, בשורה התחתונה תכונות אלה אומרות עלויות בעלות כוללות (TCO) נמוכות יותר, או בניסוח שקול, ROI אטרקטיבי יותר."

>>> הקלק כאן לפתרונות תשתית מבוססות Power8

הפלטפורמה הטבעית ל-Big Data

"לדוגמה, יישומי Big Data מחייבים רוחב פס עצום בגישה לזיכרון, תמיכה בזיכרון גדול מאוד ובכונני מצב מוצק בטכנולוגיית Flash. ניתן להתמודד טוב יותר עם אתגרים האלה כאשר הארכיטקטורה הגמישה מאפשרת הוספת מעבדי עזר (Co-Processor) ייעודיים ויחידות זיכרון מודולריות, בעיקר כדי להשיג ביצועים גבוהים בעיבוד מידע "לא מובנה" (Unstructured). טכנולוגית CAPI הייחודית של IBM שהוטמעה ב-Power 8 עוקפת את המחסומים המסורבלים של טרנסאקציות I/O קלאסיות ומאפשרת גישה מהירה לזיכרון לצורך עיבוד מקבילי חלק ונטול תקורות ניהול ה-Bus. להמחשה, כאשר העברנו תהליך אנליטי על מסד NoSQL מאשכול שרתים המשובץ בעשרות מעבדי x86 לשרת Power 8 קומפקטי (4U) יחיד, די היה בתוספת צנועה של דיסק Flash כדי לקבל שיפור ביצועים משמעותי. ועוד לא דיברנו על הקיטון הדרמטי בשטח הרצפה, צריכת החשמל ודרישות הקירור, על הפשטות שמתבטאת באמינות וניהוליות משופרות, ועל החיסכון הישיר בעלויות רכישה ורישיונות תוכנה".

ביצועים גבוהים, עם כל חשיבותם, אינם חזות הכל – משום שתמיד קיימת האופציה של Brute Force. "מה שלא הולך בכוח ילך ביותר כוח". אלא שלהפעלת כוח ברוטלי יש מחיר גבוה בחישוב TCO. "גם אם פתרון המבוסס על שרתים "סטנדרטיים" נראה אטרקטיבי במבט ראשון, חשבון לטווח בינוני וארוך יגלה שהעלויות ממשיכות לגדול הרבה אחרי שהחיסכון הראשוני נשכח", אומרת מיוארה. "פתרון לא אופטימלי פירושו יותר שטח ליותר שרתים, יותר צריכת חשמל ודרישות קירור, יותר עלויות תחזוקה ויותר נפילות לא מתוכננות. אלה הוצאות שמגמדות את החסכון הראשוני, אך גרועות אף יותר הן ההפרעות לרצף העבודה, השבתות לא מתוכננות וקשיים בהבטחת המשכיות עסקית. לעומת זאת, פתרון המבוסס על ארכיטקטורת שרתים ייעודית, שהתפתחה במשך יותר מ-20 שנה תחת עינם הפקוחה של מנהלי מערכות מידע בארגונים הגדולים בעולם, מבטיח נצילות גבוהה, ניהוליות וסקלאביליות. רק כך אתם מבטיחים שתשתית החומרה אכן תאפשר מיצוי היתרונות של סביבת לינוקס בליבת התוכנה העסקית."

מיוארה פרייסלר, מומחית ליישומי מערכות Power ב-IBM ישראל

מיוארה פרייסלר, מומחית ליישומי מערכות Power ב-IBM ישראל

וזוהי רק ההתחלה

רק כדי להמחיש את גודל ההשקעה בפיתוח ארכיטקטורת Power נציין כי, בניגוד לרושם המוטעה ש-IBM ממתמקדת היום רק בתוכנה ושירותים, חטיבת החומרה והטכנולוגיות מתוקצבת בקרוב למחצית ההוצאה השנתית של התאגיד על מו"פ, סכום שהגיע ב-2013 ל-6 מיליארד דולר. "זה סכום עתק, שמבטא את המחויבות של הנהלת החברה להמשך פיתוח הארכיטקטורה של Power לאורך זמן", אומרת מיוארה. "יתר על כן, אנו רואים רצון של IBM להפוך את ארכיטקטורה Power לנגישה יותר על ידי שילוב כוחות יצירתיים בקהילה, שיקחו חלק בהעשרת האקולוגיה בכל חוליות שרשרת המזון, החל בעיצוב השבבים, דרך כניסה לייצור חומרה עיקרית והיקפית, וכלה בפיתוח ממשקי יישומים ותוכנות עזר. כמובן של-Linux כמערכת הפעלה פתוחה יש תפקיד מפתח במימוש החזון." תמרור בולט בהתפתחות זו הוא ההכרזה על מיזם Open POWER Foundation, הקמת קהילה של מפתחים, מהנדסים, תוכניתנים ויצרני מחשבים, שיעבדו על ארכיטקטורת Power כטכנולוגיה "פתוחה". חברת Google, הנמנית על קבוצת המייסדים של Open POWER Foundation, כבר הציגה את "השרת על כרטיס Power" שהיא פיתחה במיוחד עבור מנוע החיפוש הפופולרי.

דוגמה אחרת לאופקים החדשים שנפתחים הודות לארכיטקטורה היא הנגשת מערכת Watson כשירות למשתמשי ענן. כידוע, Watson הוא המחשב הראשון שעבר את מבחן טיורינג להכתרה בתואר "אינטליגנציה מלאכותית". היישום הראשון של Watson, זה שניצח את אלופי העולם במשחק הטריוויה Jeopardy!, היה על אשכול של יותר מ-90 שרתי Power 7. בגרסת הענן, Watson יספק שירות למיליוני משתמשים על פלטפורמת SoftLayer שיבמ רכשה לאחרונה. "מדובר בפתרון Big Data עצום, ללא תקדים הן ביחס למאגר הנתונים שבבסיסו והן ביחס למספר האנליזות שהוא מסוגל להריץ במקביל עבור מנויי השירות", אומרת מיוארה. "וכל זה מתאפשר הודות לאופטימיזציות הממוקדות שהוטמעו בארכיטקטורת Power 8."

Big Data זה לחשוב בגדול

אין הרבה יישומים עסקיים תובעניים בכושר עיבוד ואיחזור מידע כמו Watson, לכן כל חברה שחושבת להשתמש בפתרון Big Data דומה חייבת להכין את ה-Data Center ספציפית לעבודה הזאת. וכאשר מדובר במשימות שכוללות בכותרת את התואר Big, די ברור מי החברה שתמיד חשבה (ודיברו עליה) במושגי Big. אבל גם מעבר ליתרונות המסורתיים שיבמ מביאה לעולם האנליטי חשוב לזכור שהסטנדרטיזציה אינה מהווה הצדקה לוותר על זכות הבחירה. היום יותר מתמיד המשתמש העסקי צריך לדרוש פתרון "חכם" ולא להסתפק בשרתי Commodity מוגבלים".

 

*כתבה זו הוכנה בסיועה של IBM וחומרים שסופקו על ידה

אודות יהודה אלידע

עורך ראשי. במהלך חצי יובל השנים האחרונות ביסס יהודה אלידע את מעמדו המוביל בין העורכים והפרשנים של טכנולוגיות מידע בישראל, הודות לרקע מדעי (MSc בפיזיקה ממכון ויצמן), ניסיון ניהולי (15 שנה בשיווק וניהול חברות בישראל ובחו"ל), גישה אנליטית ומחויבות לעיתונאות אחראית. יהודה אלידע ייסד, ניהל וערך את המהדורה הישראלית של PC Magazine ואת NET Magazine וב-12 השנים האחרונות הוא העורך הראשי של IT מגזין, מוסף המחשבים של גלובס, בנוסף לאחריותו על התכנים המקצועיים של פורטל IT News.