16 minute read
schneider electric voegt operations-model toe aan open compute
Impact van open source-hardware wordt voelbaar
Schneider Electric voegt operations-model toe aan Open Compute
Advertisement
de technologie die wordt ontwikkeld door zogeheten web-scale datacenters van bijvoorbeeld facebook en google wordt steeds belangrijker. deze enorme datacenters kunnen niet uit de voeten met standaard it-hardware. daarom ontwikkelt men in eigen beheer betere oplossingen voor bijvoorbeeld networking die men vervolgens via het open compute-project als open source publiceert.
Ook eisen op het gebied van power en koeling spelen hierbij een belangrijke rol. Reden voor Schneider Electric om zich bij het Open Compute aan te sluiten. De eerste bijdrage van Schneider wordt gevormd door het zogeheten Data Center Operations Maturity Model. Het is vaak moeilijk voor te stellen hoe groot en complex de technische infrastructuur is van bedrijven als Google, Microsoft of Facebook. Al een aantal jaren is duidelijk dat standaard technologie voor dit soort ondernemingen niet voldoende is om aan de enorme vraag te voldoen.
prestaties en personeel Hierbij speelt een aantal problemen. De eerste is performance. Off-theshelf hardware is simpelweg niet snel genoeg en kent een throughput die niet toereikend is voor dit soort bedrijven. Er speelt echter meer. De architectuur waarop commercieel verkrijgbare IT-hardware is gebaseerd, is veelal ook niet geschikt voor web-scale datacenters. Deze partijen knopen tientallen datacenters aan elkaar tot één groot virtueel datacenter. Dat is belangrijk om - bijvoorbeeld - als Google ruim binnen een seconde antwoord op een zoekvraag te kunnen geven. Maar het is ook noodzakelijk uit oogpunt van redudantie. Mocht ergens apparatuur uitvallen of zelfs een compleet datacenter storingen vertonen, dan mag dit voor de gebruiker niet merkbaar zijn. De onderliggende architectuur van bijvoorbeeld switching en storage moet dit echter wel haalbaar maken. Daarnaast hebben we te maken met kosten. Wie met tientallen datacenters werkt, heeft erg veel personeel nodig om die volledige infrastructuur in de lucht te houden. Dat is bijvoorbeeld de reden waarom Facebook met Six Pack is gestart. Klassieke IT-afdelingen kennen aparte medewerkers of groepen die zich bezighouden met het beheren van servers en netwerkapparatuur. Dat heeft alles te maken met de verschillen in functioneren van dit soort apparaten, verschillende besturingssystemen, andere beheertools en dergelijke. Maar wat nu als we switches ombouwen tot servers die switchen als hoofdtaak hebben? Vergelijk het met servers die een applicatie draaien of een database of website hosten. Zo kunnen we ook een server maken die switchingsoftware draait. Dan zou het beheer van zowel de server-hardware als de netwerkapparatuur door een en dezelfde groep mensen kunnen worden gedaan. Het zijn immers allemaal Linux-servers.
server als switch Dat is wat Facebook met projecten als Wedge en Six Pack doet. Het bedrijf heeft eigen netwerk-switches (SixPack) ontwikkeld die niet alleen razendsnel zijn, die passen binnen de architectuur van het social netwerk-bedrijf, maar die bovendien in feite servers zijn. Het zijn allemaal Linux-systemen waarop een specifieke applicatie draait. In dit geval voor switching. Hierdoor kan Facebook drastisch besparen op het aantal medewerkers en de specifieke kennis die zij in huis moeten heb-
ben. Het bedrijf heeft veel van dit soort projecten lopen. De ontwerpen die hierbij tot stand komen, maakt het via het Open Compute-project beschikbaar als open source. Met andere woorden: andere bedrijven kunnen dit design gebruiken om hier verbeteringen op aan te brengen, zelf hardware mee te ontwikkelen, add-ons te maken en dergelijke. Met name Aziatische hardware-bouwers zijn op deze trend afgekomen, waardoor Facebook - maar hetzelfde geldt voor alle web-scale datacenters - dus niet zelf zijn hardware hoeft te bouwen, maar er in feite een soort ecosysteem van nieuwe hardware-leveranciers ontstaat. Die ontwikkelen bovendien weer eigen software die bovenop dit soort hardware kan worden gebruikt en er ontstaat ineens een geheel nieuwe klasse van datacenteroplossingen.
operations maturity model Power en koeling speelt bij web-scale datacenters uiteraard ook een belangrijke rol. De energierekeningen zijn immers gigantisch. Sowieso zijn dit soort bedrijven zich erg bewust van het belang van de technische infrastructuur van hun faciliteiten. Zijn zien als geen ander het belang van een stabiele en optimaal functionerende technische infrastructuur. Daarom is het nieuws dat bedrijven als Emerson en Schneider Electric zich hebben aangesloten bij Open Compute ook zo interessant. Eerder al hebben bedrijven als Microsoft designs ingediend bij Open Compute die betrekking hebben op racks, koeloplossingen en voedingssystemen. Daarmee was al duidelijk geworden dat dit project zich niet alleen met de IT-hardware in het datacenter wil bezighouden, maar ook met de onderliggende fysieke infrastructuur. Schneider Electric voegt daar nu een aanpak aan toe die kan dienen als een objectieve tool voor meten en beoordelen. Het Data Center Operations Maturity Model maakt het mogelijk om de vaak nog weinig gestructureerde manier van beheren van de technische infrastructuur te verbeteren. Tot nu toe zijn wel best practices en dergelijke beschikbaar, maar ontbreekt het aan een meer objectieve maatstaf. Dit model zou dit gat kunnen invullen. Het model wordt momenteel binnen de Open Computeorganisatie bekeken. Het is te vinden in de wiki van de groep..
robbert hoeffnagel
Raritan’s Hybride Transfer Switch De transferswitch opnieuw uitgevonden
tranferswitches zijn de aangewezen oplossing om apparaten met een enkele voeding toch op een a- en een b-feed aan te sluiten. “maar tot voor kort was er niet één op de markt die goed functioneerde”, stelt paul bekema, sales engineer bij raritan. voor raritan reden om de transferswitch opnieuw uit te vinden.
In professionele datacenters draait alles om een uptime van honderd procent, 24 uur per dag, zeven dagen per week. Dat is dan ook de reden dat de stroomvoorziening dubbel wordt uitgevoerd met een A- en een B-feed, en dat minimaal één feed een back-up heeft. Maar ondanks deze focus op ‘100% uptime’ zijn er in het datacenter altijd nog apparaten aanwezig met een enkele voeding die dus niet kunnen worden aangesloten op een A- en een B-feed. Volgens Paul Bekema van Raritan zijn het deze apparaten die de ‘beschikbaarheid van het geheel’ in gevaar brengen. Als voorbeel-
den geeft de Sales Engineer verouderde servers die om goede redenen in bedrijf moeten blijven, en ‘perifere, ondersteunende apparatuur’. “Vaak gaat het om apparatuur om het datacenter te beheren, zoals sensorboxen om de luchttemperatuur of luchtvochtigheid te meten, of gsm-modems voor het versturen van waarschuwingen per sms. Als de modem geen voeding heeft, ontvang je ook geen waarschuwing als de temperatuur te hoog oploopt waardoor gevaarlijke situaties kunnen ontstaan. Maar bijvoorbeeld ook webcams – die heel essentieel kunnen zijn – beschikken meestal maar over één voeding.” ats en sts Met transferswitches kunnen apparaten met een enkele voeding toch van een redundante voeding worden voorzien. Deze switches zorgen ervoor dat een apparaat met een enkele voeding zijn voeding krijgt uit ofwel de A-feed, ofwel de B-feed. Valt de A-feed weg, dan schakelt de transferswitch voor de voeding van de aangesloten apparatuur automatisch over naar de B-feed en weer terug als de A-feed weer stabiel is. De productcategorie ‘transferswitches’ kent twee bekende vertegenwoordigers, met beide zo hun eigen voor- en nadelen: • de Automatic Transfer Switch (ATS), die zorgt voor een relay-gebaseerde schakeling tussen de feeds. Dit is een redelijk goedkope oplossing die hoge stromen kan verwerken. Een groot nadeel van de ATS is de massatraagheid van het relay waardoor de overschakeling naar een andere feed langzaam verloopt, wat zeker een probleem kan opleveren als gebruik wordt gemaakt van oudere servers met een gedegradeerde voeding. Een ander bekend nadeel van de ATS is het ‘verkleven’ van
de contacten door de ‘inrush current’. Hierdoor blijven contacten ‘hangen’ en wordt er dus niet overgeschakeld. Door dit risico op verkleving moeten Automatic Transfer Switches relatief snel worden vervangen. de Static Transfer Switch (STS), die voor de schakeling naar een andere feed gebruikmaakt van halfgeleider thyristoren of silicon controlled rectifiers (SCR’s). Het grote voordeel van dit type Transfer Switch is de snelle omschakeling waardoor de STS ook geschikt is voor apparaten die niet meer over een optimale voeding beschikken. Ook het risico op verkleving speelt hier niet. Toch kent de STS meer nadelen dan voordelen. Zo zorgt de hoge overgangsweerstand voor warmteontwikkeling waardoor bijvoorbeeld servicegevoelige ventilatoren nodig zijn om de STS te koelen. Door de warmteontwikkeling ligt het energieverbruik aanzienlijk hoger dan bij een ATS. Daar komt bij dat een STS gemiddeld zes keer duurder in aanschaf is dan een ATS.
hybrid transfer switch De genoemde nadelen van de STS en ATS vormden voor Raritan de aanleiding om de transferswitch opnieuw uit te vinden, met als resultaat de Hybrid Transfer Switch. “De hybride transferswitch voegt de technologieën zoals die worden gebruikt door de ATS en STS samen, en heft de nadelen op”, aldus Bekema. “Hybride transferswitches schakelen sneller dan een ATS, en dat zonder dat de contacten verkleven en zonder het temperatuurprobleem van de STS.” Hybride transferswitches maken gebruik van elektromechanische relays én van SiliconControlled Rectifiers (SCR’s). Als een powerfeed uitvalt, worden de contacten met behulp van de SCR’s razendsnel overgeschakeld waarna de relays automatisch meeschakelen. “De inrush current wordt volledig opgevangen door de SCR’s waardoor de relays niet inbranden en de contacten netjes schoon blijven en niet gaan kleven”, legt Bekema uit. Als de relays zijn bijgeschakeld, worden de SCR’s uitgeschakeld. “Op die manier wordt warmteontwikkeling voorkomen waardoor geen actieve koeling nodig is en een reductie van het energieverbruik wordt gerealiseerd. Een gemiddelde STS verbruikt tussen de 60 tot 100 watt aan energie; wij reduceren dat tot 13 watt.
inkomende power feed monitoren De Hybrid Transfer Switch van Raritan meet 4800 keer per seconde het voltage en de frequentie van de inkomende power. Als uit de metingen blijkt dat de kwaliteit van de ingang onder een door de gebruiker in te stellen drempelwaarde komt, zal de transferswitch overschakelen op de andere feed en ook weer terugschakelen als de ‘voorkeursfeed’ weer stabiel is. “Daarbij schakelen we op een slimme manier”, benadrukt Bekema. “De fases van de A- en de B-feed hoeven niet synchroon te lopen waardoor je niet op de ‘0’ hoeft te wachten en een snelle omschakeltijd is gegarandeerd.” De ‘schakelgrafieken’ zijn in de webgebaseerde gebruikersinterface te bekijken. Hier is onder andere te zien hoe lang de overbruggingstijd is geweest, waarom er is overgeschakeld en wat de sinus was op het moment van de omschakeling. “Deze informatie helpt je bij het slim beheren van je datacenter. Je kunt je datacenter beheren door te meten en analyseren wat er fout is gegaan.”
Paul Bekema
meten per outlet
In de nieuwe versie van Raritan’s Hybrid Transfer Switch wordt het ook mogelijk om de powerconsumptie per outlet te meten waardoor het mogelijk wordt om het vermogensverbruik van de aangesloten apparatuur individueel te meten. Bekema: “Onze PDU’s hebben we als het ware geïntegreerd in onze Hybrid Transfer Switch, waardoor alle controlemogelijkheden zoals die worden geboden door onze PDU’s ook beschikbaar zijn in onze transferswitches. Doordat je tot op serverniveau weet wat er gebeurt, wordt de beheersing fijnmaziger en kun je fijnmaziger energieverbruik analyseren.” Ook biedt de Hybrid Transfer Switch mogelijkheden voor het remote uitschakelen van outlets. Bovendien hebben alle transferswitches de mogelijkheid voor het aansluiten van externe sensoren om zaken als temperatuur en luchtvochtigheid te kunnen meten. “Net als onze PDU’s is de Hybrid Transfer Switch een ‘slimme oplossing’ voor power- en omgevingsmanagement binnen datacenters en daarmee een wezenlijk onderdeel van je environmental monitoringsysteem”, besluit Bekema. “Je hebt geen apart monitoringsysteem nodig, want dat zit er al in.”.
ferry waterkamp freelance journalist
eind vorig jaar werd er op de bijeenkomst van de ieee 802.3 ethernet working group in san antonio (texas, vs) een ‘call for interest’ (cfi) gelanceerd voor 25gbase-t. hier waren 48 deelnemers en medestanders aanwezig, waaronder vertegenwoordigers van microsoft, intel, cisco en siemon. het doel was om de belangstelling te peilen voor het vormen van een studiegroep om een 25gbase-t-project te onderzoeken. valerie maguire van siemon, ieee 802.3lid en studiegroepdeelnemer, vertelt hoe deze potentieel nieuwe ethernet-norm in aanmerking kwam voor onderzoek en welke vorderingen er intussen zijn gemaakt.
Afgelopen november in San Antonio hebben leden van de IEEE 802.3 Ethernet Working Group uiterst zorgvuldig gekeken naar de redenen om 25GBASE-T als nieuwe norm te introduceren. Dit was een grondig onderzoek, waarbij werd gekeken naar marktfactoren, antwoord werd gegeven op de vraag 'waarom nu?' en de technische haalbaarheid werd beoordeeld. Het resultaat was dat de aanwezigen in overgrote meerderheid stemden vóór de vorming van een 25 Gb/s-studiegroep, waarbij 37 individuen, die 25 bedrijven vertegenwoordigen, vrijwillig wilden deelnemen en hun steun toezegden. Wat heeft tot dit groene licht geleid?
marktfactoren De toepassingsmogelijkheden voor 25GBASE-T werden eerst duidelijk gedefinieerd als behorende tot de zone van het 30m-bereik, waarbij deze norm zich bevindt tussen 10GBASE-T als de bovenkant van de gebruikelijke bedrijfsvereisten en de aanstaande 40GBASE-T, die vooral geschikt is voor het datacenter. De marktfactoren waarnaar is gekeken, zijn trends voor cloud versus bedrijfsservers, de meest recente informatie over prognoses voor serverpoortsnelheden, de mediamix, potentiële topologieën en kostenoptimalisatie.
In het Dell'Oro Controller and Adapter Report van juli 2014 wordt de toekomstige trend naar toename van cloudservers voorspeld. De verwachting is dat verzendingen van cloud- en bedrijfsservers in volume gelijk zullen zijn in 2018, terwijl een kwart van de verzonden serverunits in 2014 al bestemd is voor cloudtoepassing. De overtuiging is dat cloud computing snel zal groeien alvorens te stabiliseren, waarbij een klein aantal organisaties het grootste deel van deze markt zal uitmaken. Marktanalyse van de snelheid waarmee applicaties en opslag naar cloudservers migreren, laat zien dat de transitie naar 10Gb-ethernetsnelheden die door glasvezel, direct-attach twinaxiale en balanced twisted-pair koperbekabeling wor-
Valerie Maguire
den ondersteund, in de datacenters bijna is voltooid en dat 40G- en 100G-implementaties gebruikelijker worden. Men verwacht dat 25GBASE-T een aantrekkelijke en kostengeoptimaliseerde stap is op het pad van de snelheidsmigratie naar 40GBASE-T voor ondersteuning van edge-verbindingen van datacenters. Ondertussen is bij on-premise servers 1000BASE-T nog altijd het belangrijkst, terwijl 10GBASE-T groeit en men verwacht dat 40GBASE-T in de toekomst aanzienlijk zal toenemen. Hier zal 25GBASE-T alleen voor implementatie in aanmerking komen zodra gestandaardiseerde en kant-en-klare hardware van meerdere leveranciers leverbaar is en de behoeften aan capaciteit en bereik zijn bepaald.
De mix van typen serverpoorten die door Dell'Oro zijn voorspeld, liet verdere groei zien voor 10GBASE-T terwijl in het bedrijfsdata-
center de transitie vanuit 1000BASE-T voortgaat. Terwijl er nog steeds plaats zal zijn voor direct-attach QSFP+ en SFP+ koper- en glasvezelverbindingen, suggereren prognoses voor de groei van verbindingen dat balanced twisted-pair koper 10GBASE-T in het algemeen de belangrijkste plaats zal blijven innemen.
Ten aanzien van datacentertopologieën werd erkend dat er niet één definitieve bekabelingsconfiguratie voor elk datacenter is. Terwijl ToRswitch-to-serververbindingen (Top of Rack) mogelijk voor sommige gebruikers geschikt zijn, zullen voor tal van applicaties en datacenters MoR- en EoR-switch-to-serververbindingen (Middle of Row en End of Row) de juiste keuze zijn omdat ze verbeterde kostenefficiëntie, beter ruimtegebruik en toegenomen interoperabiliteit mogelijk maken. Een 25GBASE-T PHY heeft het bereik om een veel breder scala aan architecturen te ondersteunen dan directattach twinaxiale verbindingen om cabinet-tocabinet-, MoR- en EoR-switch-to-serverstructuren op een eenvoudige manier mogelijk te maken. Kostenoptimalisatie was een belangrijk item in de CFI-discussie en 25Gb/s-transmissie werd gezien als een goede mogelijkheid om zowel
het aantal poorten als de totale bandbreedte voor serverinterconnects te optimaliseren. Verder werd opgemerkt dat bestaande enkelvoudige 25Gb/s-technologie voor andere mediatypen eenvoudig kan worden geoptimaliseerd en hergebruikt voor 25GBASE-T-ondersteuning binnen transceiverapparatuur. Op basis van de marktfactoren concludeerden de aanwezigen op de plenaire slotvergadering van de IEEE 802.3 Ethernet Working Group dat 25GBASE-
T een bruikbaar upgradepad biedt tussen 10 Gig en 40 Gig via een compatibele infrastructuur. Hiermee wordt een geoptimaliseerd switchpoortgebruik mogelijk via een breed scala aan server-to-switch-architecturen, worden grote, modulaire switches en hogere poortaantallen mogelijk en kunnen poorten worden gebruikt die anders zouden worden beperkt door de 5m-bereiklimiet van direct-attach twinaxiale oplossingen.
technische haalbaarheid Tijdens het bespreken van de technische haalbaarheid van 25GBASE-T werd opgemerkt dat de applicatie kan worden gebaseerd op de gevestigde technologie voor 10GBASE-T die momenteel wordt toegepast en die wordt ontwikkeld om 40GBASE-T te ondersteunen. Een vergelijking van 10GBASE-T-, 40GBASE-T- en waarschijnlijk 25GBASE-T-transmissieparameters, zoals baudrate, onderdrukking (echo, NEXT loss en FEXT loss) en relatieve SNR-marges (signal-to-noise ratio), liet zien dat de complexiteit van 25GBASE-T over 30 m bekabeling ongeveer overeenkomt met 10GBASE-T over 100 m bekabeling met bekende mogelijkheden. Na deze overtuigende vergelijking werd gesteld dat de 25GBASE-Tapplicatie kan functioneren via dezelfde 2-connector ISO/IEC Class I/Class II en TIA cate-
gorie 8-kanalen die momenteel zijn gedefinieerd in Draft 1.1 van het IEEE P802.3bq 40GBASE-T-amendement. Presentaties in IEEE P802.3bq hebben de technische haalbaarheid aangetoond van 40GBASE-T met behulp van 10GBASE-T-signalering met een symbol rate van 3,2 GHz en daarom is het waarschijnlijk dat 25GBASE-T wordt ondersteund met behulp van dezelfde 10GBASE-Tsignalering met een symbol rate van ongeveer 2,0 GHz. Bovendien kan het bestaande circuit voor PHY-modellen (met fysiek kanaal) die in IEEE P803.3bq zijn ontwikkeld voor 40GBASE-T, worden toegepast om 25GBASE-T PHY zender-, ontvanger- en onderdrukkingsparameters, SNR-marges en energiebeheer in te schatten.
waarom nu? Deze vraag verdient zorgvuldige afweging en bij antwoorden op deze vraag die bij de CFI werden gegeven, werd benadrukt dat 25GBASE-T een cruciaal, en tot nu toe ontbrekend, punt is op de migratieroutekaart naar 40GBASE-T aangezien bedrijfsdatacenters beginnen met de transitie van 10GBASE-T naar hogere
snelheden. Het zou gebruikers in staat stellen om kapitaal- en R&D-investeringen in 10GBASE-T- en 40GBASE-T-infrastructuurtechnologie te benutten en tegelijkertijd upgradekosten te optimaliseren aangezien servers en switches geleidelijk datasnelheden verhogen.
Een 25GBASE-T-norm lijkt uitstekend te passen binnen het zeer succesvolle balanced twisted-pair ethernet-ecosysteem via koper. Deze norm deelt open en veelgebruikte specificaties, garandeert interoperabiliteit en biedt veiligheid. Gezien de marktfactoren, de technische haalbaarheid en de toegevoegde waarde die 25GBASE-T de branche zou kunnen bieden, was het wellicht niet verrassend dat de motie om een 25 Gb/s-studiegroep te vormen, zonder tegenwerping werd goedgekeurd tijdens de plenaire slotvergadering van de IEEE 802.3 Ethernet Working Group.
de toekomst van 25gbaset Vanwege het positieve resultaat van de Call for Interest wordt nu een 25GBASE-T-studiegroep gevormd. Deze studiegroep zal doelstellingen voor een 25GBASE-T-ethernetapplicatie vast-
stellen en dit werk kan waarschijnlijk worden opgenomen in het bestaande IEEE P802.3bq 40GBASE-T-project.
Het is goed om op te merken dat zowel 25GBASE-T als 40GBASE-T zijn bedoeld voor gebruik via TIA categorie 8-bekabeling. De ontwikkelingswerkzaamheden voor beide systemen sluiten aan bij de inspanningen van TIA om een TSB (Technical Systems Bulletin) op HPSC (High Performance Structured Cabling) te ontwikkelen. Het tot nu toe verrichte werk wijst erop dat 25 en 40GBASE-T overal in het datacenter zal werken via categorie 8-bekabeling tot 30 m, inclusief fat tree-, spineleaf- en onderling verbonden fat tree-architecturen, overal in een klassieke niveau 3-hiërarchie, full mesh, onderling verbonden meshes en gecentraliseerde switching. Het toevoegen van 25GBASE-T als een alternatief voor 40GBASE-T biedt nog meer keuze en flexibiliteit voor toekomstige datacenterimplementaties. Beslist iets om in de gaten te houden!.
valerie maguire director of standards & technology siemon
