پروژه محاسبات باز چیست و چرا آینده روشنی پیش روی آن است

این ارقام که توسط IHS Markit منتشرشده است جدا از هزینه‎های سخت‌افزاری مصرف‌شده توسط اعضای اصلی این پروژه یعنی فیس‌بوک، اینتل، رک اسپیس، مایکروسافت و گلدمن ساکس که همگی به شکلی از پروژه محاسبات باز استفاده می‎کنند محاسبه‌شده است و طبق برآورد گارتنر ارزشی معادل 178 میلیارد دلار در سال 2017 داشته است.

دلایل سازگاری با OCP

وقتی فیس‌بوک سخت‌افزار مورد نیاز را برای اولین مرکز داده اختصاصی خود در Prineville طراحی کرد، قصد داشت در سه شاخص عمده انرژی، مواد و پول صرفه‌جویی کند. در این طرح با حذف ضایعات منبع تغذیه و با افزایش ارتفاع سرورها که فضای بیشتری برای هیت‌سینک‎های بزرگ‌تر و کارآمدتر فراهم می‎کرد و این امکان به وجود می‎آمد تا با استفاده از فن‎هایی با قطر بیشتر با انرژی کمتری هوای بیشتری را منتقل کرد، امکان مصرف بهینه‎تر انرژی فراهم شد. همچنین با خارج کردن صفحات غیرضروری، رنگ، لوگوها، اسلات‎های توسعه بلااستفاده و تجهيزاتی از قبیل کارت‌های گرافیک و حتی پیچ‎های نصب نزدیک به 2.7 کیلوگرم از مواد هر سرور را کاهش داد. وقتی شما هزینه زیادی برای مصرف برق و قطعاتی که استفاده نمی‎کنید پرداخت نکنید، همین اقدامات باعث کاهش مجموع هزینه‎ها خواهد شد. در راس این‌ها صرفه‌جویی در منابع انسانی قرار دارد. بدون پیچ‎های نصب، اتصال و جداسازی رک سرورها سریع‎تر انجام می‎شد، استانداردسازی باعث صرفه‌جویی زمان در مواجهه با ادوات ‎شد و به‌طورکلی مستقر کردن سیستم‎ها سریع‎تر انجام می‎شد.

موانع سازگاری با OCP

در مطالعات انجام‌شده توسط IHS Markit مشخص شد که سه مانع بازدارنده برای هم‌سو شدن با سخت‌افزار OCP نگرانی‎هایی در مورد امنیت، یافتن منابع و یکپارچه‌سازی است. یکی از خطرات احتمالی ارائه مشخصه‎های مورد نیاز برای ساخت سخت‌افزار OCP این است که بر اساس این دستورالعمل‎ها هرکسی می‎تواند نمونه‎ای از آن را بسازد و قبل از تحویل، کسی ممکن است آن را دستکاری کند. به‌عبارت ‌دیگر امنیت زنجیره تامین به یک مشکل تبدیل خواهد شد.

امنیت

در همایش OCP که در مارس 2018 در سن‌خوزه برگزار شد، رهبران OCP گفتند، با ایجاد یک پروژه امنیتی جدید با تمرکز بر ایجاد یک رابط سخت‌افزاری استاندارد و پروتکل‎هایی برای اطمینان از یکپارچگی کد بوت، به امنیت زنجیره تامین رسیدگی می‎کنند. مایکروسافت قبلا با پروژه Cerberus خود که یک سخت‌افزار RoT (سرنام Roots of Trust) برای میان‌افزار مادربورد مطابق با NIST 800-192 است، در این برنامه مشارکت کرده است.
بر این اساس، آن‌ها طرحی برای توسعه APIهای امنیتی دارند که یک میان‌افزار امنیتی برای سخت‌افزار اختصاصی امنیتی، روش‎های مطمئن ارائه میان‌افزار و ابزارهايی برای ایمن‌سازی و بررسی ذخیره‌سازهای قابل‌تغییر، شامل فلش برای بایوس، میکروکنترلرها و دستگاه‎های منطقی قابل‌برنامه‌ریزی پیچیده (CPLD) می‎شود. به این شكل، شرکت‎هایی که قصد تحویل سخت‌افزار OCP را دارند می‎توانند مطمئن باشند که تنها میان‌افزاری را اجرا خواهد کرد که آن‌ها انتظار اجرای آن را دارند. نگرانی دست‌اندرکاران این پروژه تنها درباره سخت‌افزار جدید نیست، آن‌ها به تجهيزات دست‌دوم هم فکر می‎کنند. برای امن باقی نگه‌داشتن بازار خرده‌فروشی آن‌ها به دنبال ارائه ابزارهايی برای بازیابی سخت‌افزار از مناطق نامطمئن و ردیابی و تغییر مالکیت آن هستند.

یکپارچگی نرم‌افزاری و سخت‌افزاری

یکپارچگی سخت‌افزار و نرم‌افزار در حال ساده‎تر شدن است. به‌ویژه در سطح سیستم‌عامل که بعد از محلق شدن مایکروسافت به هیئت OCP و مشارکت در طراحی رک‎ها و سرورها حالا این شرکت خدمات Azure را به مشتريانش ارائه می‎کند. هنوز در سطوح دیگر کارهای ناتمامی‎ باقی‌مانده است که باید انجام شود که از آن جمله می‎توان به میان‌افزاری اشاره کرد که سرورهای OCP را قادر می‎سازد تا راه‌اندازی شوند.
اینجا است که ابتکار جدید دیگری از OCP که همانا پروژه میان‌افزار سیستم باز یا Open System Firmware Project است به میدان می‎آید. این پروژه روی منبع باز کردن کدهایی کار می‎کند که تراشه‎های سرور را مقداردهی اولیه می‎کند و به این شكل می‎توان از آن‌ها در طیف گسترده‎ای از پلتفرم‎ها و انواع مختلفی از پردازنده‎ها استفاده کرد. با کار روی پروژه‎هایی مثل UEFI و Linux Boot امکان پشتیبانی از تمام سیستم‌عامل‌های ابری و معماری پردازنده‎های به‌کاررفته در مراکز داده شامل GPU ها، FPGA ها و سایر سخت‌افزارهای بهینه‌سازی شده برای کاربردهایی مثل یادگیری ماشینی فراهم خواهد شد. با استفاده از سخت‌افزار محاسبات باز، به‌طور فزاینده‎ای کاربردهای مختلفی در مجازی‌سازی شبکه پیدا می‎شود و همچنین در اینجا نیز یکپارچه‌سازی نرم‌افزار و سخت‌افزار باز نیز شکل خواهد گرفت. سازندگان تجهيزات شبکه سنتی مثل سیسکو سیستمز یا جایپر نتورکز از این شیوه استفاده کرده و نرم‌افزارهای اختصاصی را برای سخت‌افزارهای اختصاصی ارائه می‎کنند. OCP به‌منظور یکپارچه‌سازی سخت‌افزار خود با نرم‌افزار OPNFV (سرنام Open Platform for NFV) مشغول همکاری با سازمان Linux Foundation است و این دو اخیرا برای آزمایش مشترک محصولات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری مطابق با مشخصات مربوط همکاری خود را افزایش داده‎اند.

ادوات OCP را از کجا می‎توان خریداری کرد؟

یافتن منابع برای سخت‌افزار پروژه محاسبات باز در حال ساده‎تر شدن است. به وب‎سایت این پروژه یک بخش محصولات (http://www.opencompute.org/products/) اضافه‌شده که شما می‎توانید مشخصات تجهيزات و اطلاعات تماس با فروشندگان پروژه محاسبات باز را بررسی کنید. بیش از 100 محصول مرجع وجود دارد که مورد تایید OCP قرارگرفته است. برچسب تاییدیه OCP تنها روی محصولاتی قابل‌استفاده است که به‌طور کامل با مشخصات فعلی OCP سازگار بوده و توسط اعضای طلایی (Gold)، نقره‌ای (silver) و پلاتنیوم (Platinum) این پروژه ساخته‌شده باشد. محصولات موردپذیرش OCP می‎تواند توسط هرکسی ساخته‌شده باشد، اما آن‌ها باید به‌طور کامل با ضوابط و مشخصه‎های OCP مطابقت داشته باشند و فایل‎های طراحی آن‌ها باید به‌صورت منبع باز قابل‌دسترس باشد.

انواع سخت‌افزار پروژه محاسبات باز

در ابتدای کار و زمانی که این مفهوم تازه به دنیای فناوری وارد شده بود، تمرکز اولیه روی سرورها و منابع تغذیه پروژه محاسبات متن‎باز قرار داشت، اما به مرور زمان این تمرکز به سمت رک‎ها، فضای ذخیره‎سازی و شبکه‎سازی پروژه محاسبات باز گسترش پیدا کرد. در ادامه این سازمان برای تکمیل‎تر شدن و دقیق‎تر شدن این پروژه پیشنهادهایی که در قالب اضافه کردن یکسری خصایص و مشخصات در راستای بهبود سخت‎افزار وای‎فای باز (open Wi-Fi) ارائه شدند را مورد تایید قرار داد و به کار گرفت. 
ارائه‎دهندگان این پروژه از همان ابتدای کار به دنبال ‎پیاده‎سازی ساده‎ای در قالب یک دستگاه بودند، اما با گذشت زمان این سرورها در حوزه‎های مختلف با سایر روندهای موجود ترکیب شدند (یا در تعامل با سایر روندها به کار گرفته شدند) تا سرورها این ظرفیت را داشته باشند تا بارکارهای (workload) مختلفی را انجام دهند. نیل روزافزون شرکت‎ها به سمت محاسبات کاربردی یادگیری ماشین و بهره‎مندی از آن‎ها در راستای بهبود فرآیندهای تجاری از جمله فاکتورهایی بودند که بر طرح‎های ارائه شده تاثیرگذار بودند. 
در این میان، فیس‎بوک تصمیم گرفت سیر حرکتی فعالیت‎ تجاری خود را ادامه داده و سرور محاسبات باز را عرضه کند. در همایش پروژه محاسبات باز که در سال جاری میلادی (2018) در سن‎خوزه ایالات متحده برگزار شد، این شرکت نسل سوم زیرساخت یادگیری ماشین خود موسوم به Big Basin v2 را در معرض دید شرکت‎کنندگان قرار داد. این زیرساخت از پردازنده‎های گرافیکی تسلا وی 100 انودیا که مدل جدیدتری نسبت به کارت گرافیک P100 است که پیش‎تر در Big Basin v1 به کار گرفته شده بود استفاده می‎کند. عملکرد پردازنده‎های جدید در مقایسه با اسلاف پیش از آنها دو سوم بیشتر شده است. فیس‎بوک می‎گوید: «به لطف برخی اصلاحات انجام شده در طراحی Big Basin موفق شدیم تعداد پردازنده‎های مورد استفاده را افزایش داده، عملکرد فعلی را حفظ کرده و آن‎را بیشتر کنیم.»
همچنین فیس‌بوک از یک سامانه جديد به نام Fabric Aggregator رونمایی کرد که به‌منظور متصل کردن مراکز داده مجاور در یک منطقه و مراکز داده بین منطقه‎ای طراحی ‌شده بود. Fabric Aggregator که با استفاده از سوییچ OPC 100G و نرم‌افزار FBOSS (سرنام Facebook Open Switching System) فیس‌بوک ساخته ‌شده، به کسب‌وکارهایی که از شبکه‎هایی شبیه فیس‌بوک استفاده می‌کنند، اجازه می‎دهد تا ترافیک درون منطقه‎ای و برون منطقه‎ای خود را مدیریت کنند. مایکروسافت نیز به سهم بازار سویچینگ باز امیدوار است. نرم‌افزار "شبکه‌سازی باز در فضای ابری" SONiC (سرنام Open Networking in the Cloud) این شرکت راه خود را به دستگاه‎های جدیدی که از سوی شرکت Mellanox Technologies طراحی شده هموار کرده است. این نرم‎افزار به سازمان‎ها اجازه می‎دهد سوییچ‎های هسته مرکزی شبکه‎های داخلی خود را به آژر کلاود بیاورند. این رویکرد می‎تواند راهی برای تحقق بخشیدن به جذب بازار فروشندگان سخت‌افزار به سمت استفاده از خدمات ابری این شرکت منتهی شود. اما این تنها سیاست راهبردی مایکروسافت در ارتباط با محاسبات باز نیست، مایکروسافت همچنین به دنبال آن است از طریق نوآوری خاصی در ارتباط با پروژه محاسبات باز تغییری در ساختار بازار فناوری‎های ذخیره‎ساز به وجود آورد. سازندگان دستگاه‎های ذخیره‎ساز فلش و زیرسامانه‎های ذخیره‎ساز با ورود فناوری‎های هوشمندی که قادر هستند فرآیند آدرس‎دهی را مدیریت کرده، ضایعات (garbage collection) را جمع‎آوری کرده و سطحی از نظارت دائمی را ارائه کنند مخالف هستند. اضافه کردن این هوشمندی به زیرسامانه‎های ذخیره‎ساز ممکن است برای ایستگاه‎های کاری یا دستگاه‎های مصرفی رویکردی توجیه‎پذیر باشد، اما اگر کنترلر اطلاع نداشته باشد داده‎ها از چه مکانی در حال وارد شدن هستند، آن‎گاه در ارتباط با عملکردهای مرتبط با خدمات ابری همچون جمع‎آوری ضایعات ممکن است شاهد کند شدن کارها و ناپایداری باشیم. این مشکل از آن جهت رخ دهد که حافظه پنهان سامانه ذخیره‌ساز به‎طور معمول داده‎هایی که از برنامه‎ها و ماشین‎های مجازی مختلف در زمان‎های مختلف به دست می‎آورد را با یکدیگر مخلوط می‎کند. مایکروسافت با پروژه Denali خود می‎خواهد این امکان را برای سازندگان دستگاه ذخیره‌سازی OCP فراهم کند تا این هوش را به مرحله بالاتری برسانند. از درایو حافظه جامد گرفته تا میزبان این امکان فراهم خواهد شد تا رفتار درایو با ظرفیت‎های کاری خاص مطابقت پیدا کند.