Centro de microdatos DOME

Un microDataCenter contiene computación, almacenamiento, energía, refrigeración y redes en un volumen muy pequeño, a veces también llamado "DataCenter-in-a-box". El término se ha utilizado para describir diversas versiones de esta idea en los últimos 20 años. A finales de 2017 se mostró una versión muy integrada en la conferencia SuperComputing 2017: el microDataCenter DOME. ^{[ 1 ]} Sus características clave son su refrigeración por agua caliente, su arquitectura totalmente de estado sólido y el hecho de estar construido únicamente con componentes y estándares comerciales.

DOME es un proyecto financiado por el gobierno neerlandés entre IBM y ASTRON, en forma de una asociación público-privada , para desarrollar hojas de ruta tecnológicas dirigidas al Square Kilometer Array (SKA), el radiotelescopio planificado más grande del mundo . ^{[ 2 ] [ 3 ]} Se construirá en Australia y Sudáfrica a finales de la década de 2010 y principios de la de 2020. Uno de los 7 proyectos de DOME es MicroDataCenter (anteriormente llamado Microservers ), que son pequeños, económicos y computacionalmente eficientes. ^{[ 4 ]}

El objetivo del MicroDataCenter es que pueda utilizarse tanto cerca de las antenas SKA para el procesamiento inicial de datos, como dentro de las supercomputadoras que realizarán el análisis de macrodatos . Estos servidores pueden desplegarse en grandes cantidades y en entornos con condiciones ambientales extremas, como desiertos donde se ubicarán las antenas, y no solo en centros de datos refrigerados.

Una idea errónea común es que los microservidores solo ofrecen un rendimiento bajo. Esto se debe a que los primeros microservidores se basaban en Atom o en los primeros núcleos ARM de 32 bits. El objetivo del proyecto DOME MicroDataCenter es ofrecer un alto rendimiento a bajo coste y con bajo consumo energético. Una característica clave de un MicroDataCenter es su tamaño compacto: un factor de forma muy pequeño que permite distancias de comunicación cortas. Esto se basa en el uso de microservidores , eliminando todos los componentes innecesarios mediante la integración de la mayor cantidad posible de componentes de un servidor de computación tradicional en un único SoC (Servidor en un chip). Un microservidor no ofrece el máximo rendimiento posible de un solo hilo, sino que proporciona un punto de diseño optimizado energéticamente con un rendimiento medio-alto. En 2015, comenzaron a aparecer en el mercado varios SoC de alto rendimiento; a finales de 2016, se disponía de una gama más amplia, como el Hydra de Qualcomm. ^{[ 5 ]}

A nivel de servidor, la  tarjeta microservidor basada en T4240 de 28 nm ofrece el doble de operaciones por julio en comparación con un  servidor basado en Finfet XEON-E3 1230Lv3 de 22 nm optimizado energéticamente, a la vez que proporciona un rendimiento agregado un 40 % superior. La comparación se realiza a nivel de placa de servidor y no a nivel de chip. ^{[ 6 ]}

En 2012, un equipo de IBM Research Zürich, liderado por Ronald P. Luijten, comenzó a desarrollar un diseño de computadora de 64 bits con alta densidad computacional y eficiencia energética, basado en componentes estándar y que ejecutaba Linux . ^{[ 7 ] [ 8 ]} Un diseño de sistema en chip (SoC), donde la mayoría de los componentes necesarios cabrían en un solo chip, se ajustaba mejor a estos objetivos, y surgió una definición de "microservidor" donde esencialmente una placa base completa (excepto la RAM, la memoria flash de arranque y los circuitos de conversión de energía) cabría en un chip. Se investigaron soluciones basadas en ARM , x86 y Power ISA , y una solución basada en el procesador de doble núcleo P5020 / cuádruple núcleo P5040 de Freescale , basado en Power ISA , resultó ser la mejor opción en el momento de la decisión en 2012.

El concepto es similar al de las supercomputadoras Blue Gene de IBM , pero el microservidor DOME está diseñado con componentes comerciales estándar y ejecutará sistemas operativos y protocolos estándar, para mantener bajos los costos de desarrollo y de componentes. ^{[ 9 ]}

El microservidor completo se basa en el mismo formato que el zócalo FB-DIMM estándar . La idea es alojar 128 de estas tarjetas de procesamiento dentro de un cajón de 2U de rack de 19" junto con conmutadores de red para almacenamiento y comunicación externos. La refrigeración se proporcionará mediante la solución de refrigeración por agua caliente Aquasar , pionera del superordenador SuperMUC en Alemania. ^{[ 10 ]}

El diseño del primer prototipo se presentó a la comunidad de usuarios de DOME el 3 de julio de 2014. El chip SoC P5040, 16  GB de DRAM y algunos chips de control (como el PSoC 3 de Cypress , utilizado para monitorización, depuración y arranque ) conforman un nodo de computación completo con unas dimensiones físicas de 133 × 55  mm. Los pines de la tarjeta se utilizan para un puerto SATA , cinco puertos Ethernet de Gbit y dos de 10 Gbit , una interfaz para tarjeta SD , una interfaz USB 2 y alimentación. La tarjeta de computación funciona con un consumo de energía de 35 W, con un margen de hasta 70 W. El coste de los materiales es de aproximadamente 500 dólares para un solo prototipo. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 11 ] [ 12 ]}

A finales de 2013 se seleccionó un nuevo SoC para el segundo prototipo. El nuevo T4240 de Freescale, con 12 núcleos y 24 hilos , es significativamente más potente y funciona con un consumo energético comparable al del P5040 , con un TDP de 43 W. Esta nueva tarjeta para microservidores ofrece 24  GB de DRAM y se alimenta y refrigera mediante un disipador de calor de cobre. Se está fabricando y validando para su implementación a mayor escala en un módulo 2U completo a principios de 2017. Para admitir la señalización nativa de 10 GbE, el conector DIMM se sustituyó por el conector SPD08.

A finales de 2016, se completó la versión de producción de la tarjeta microservidor basada en T4240. Utilizando el mismo formato y el mismo conector (y por lo tanto compatible con el enchufe), se completó aproximadamente al mismo tiempo una segunda placa prototipo de servidor basada en el SoC NXP (anteriormente Freescale) LS2088A (con 8 núcleos ARMv8 A72). ^{[ 9 ] [ 12 ] [ 10 ] [ 13 ]}