Het Open Compute Project startte in 2011 met als missie om datacenterhardware opnieuw uit te vinden. De balans die bij het eerste lustrum van het project kan worden opgemaakt, is positief. Het initiatief heeft onder andere geleid tot energiezuinige OCP-servers, efficiënte OCP-switches en zelfs ‘Open Racks’. Voor de powerinfrastructuur is tot op de dag van vandaag echter nauwelijks aandacht, terwijl toch een aanzienlijke kostenbesparing is te realiseren door die infrastructuur te vereenvoudigen.
Een belangrijke conclusie die na vijf jaar OCP kan worden getrokken, is dat it-afdelingen voor de levering van servers en netwerkapparatuur niet meer zijn gebonden aan de gevestigde spelers. De OCP-specificaties zijn de afgelopen jaren door alle hardwarefabrikanten opgepakt, ook door relatieve nieuwkomers en door de fabrikanten van zogenaamde ‘white labeled’-apparatuur zoals Quanta, Wistron en Inventec. Volgens 451 Research winnen de ‘merkloze servers’ gestaag aan populariteit. In 2015 maakte nog maar zo’n 4 procent van de door 451 Research ondervraagde bedrijven gebruik van white-boxes, maar nog eens 6 procent zou de aanschaf van white-boxes overwegen.
Keuzevrijheid is het toverwoord geworden. De verwachting is dat niet alleen de ‘hyperscale guys’ met OCP aan de slag gaan, maar dat de OCP-gebaseerde producten ook hun weg vinden naar de kleinere datacenters. Dit jaar zullen de eerste early adopters met OCP-producten aan de slag gaan waarna in 2017 meer bedrijven volgen.
Impact op stroomvoorziening
Waar echter nog vaak aan voorbij wordt gegaan, is de impact die het Open Compute Project heeft op het ontwerp van de infrastructuur die nodig is om de power tot aan het Open Rack te brengen. Op het gebied van de stroomvoorziening zijn namelijk fundamenteel andere keuzes gemaakt, die de infrastructuur eenvoudiger moeten maken en onder andere betrekking hebben op de:
- plaats van de stroom- en netwerkaansluitingen. Die bevinden zich bij een Open Rack niet aan de achterzijde maar aan de voorzijde van het rack. Het verplaatsen van de aansluitingen is ingewikkelder dan het in eerste instantie lijkt. Afhankelijk van hoe de kabels lopen, kan dit mogelijk alleen door de verbindingen een voor een te verbreken, te her-routeren en opnieuw te verbinden en opnieuw te testen.
- ‘battery backup units’. In de visie van het Open Compute Project is het niet nodig om een uninterruptible power supply (ups) op een ‘power feed’ te plaatsen, en kunnen de battery backup units (bbu’s) in het Open Rack worden opgenomen.
- voeding van de servers. Om downtime te voorkomen, worden servers traditioneel voorzien van twee voedingen zodat een server in de lucht blijft als een van de voedingen uitvalt. Bij OCP-designs worden voedingen binnen het rack gedeeld waardoor je voor veertig servers geen tachtig voedingen meer nodig hebt, maar bijvoorbeeld zes grote voedingen.
Door deze fundamenteel andere keuzes moet goed worden nagedacht over het ontwerp van een 1N- of 2N-powerarchitectuur. Een traditioneel ‘2N-design’, waarbij alles vanaf de stroomaansluiting tot aan de ups’en en power distribution units dubbel wordt uitgevoerd, is wellicht niet nodig en onnodig kostbaar als uiteindelijk de stap wordt gezet richting ‘100 procent OCP’.
Reference designs
Er zijn echter meerdere alternatieven voor het traditionele design, met elk een ander kostenplaatje. Vooralsnog ontbrak het echter aan gedetailleerde documentatie waarin duidelijk uit de doeken wordt gedaan waaraan de powerarchitectuur voor OCP moet voldoen. Ook claims over de kostenbesparingen die zijn te realiseren door van een traditioneel 2N-design over te stappen op een ‘OCP-design’, zijn veelal ongefundeerd.
Om deze redenen heeft mijn werkgever enkele ‘reference designs’ opgesteld die publiekelijk beschikbaar zijn en waarvan de kosten kunnen worden doorgerekend met een online ‘TradeOff Tool’.
Bij de ‘Open Compute Specific 1N’-opzet is er sprake van slechts één ‘pad’ van de stroomaansluiting naar de ‘it-load’, een minimaal aantal breakers en OCP-servers met 1N-voedingen in de racks. Een 1N bbu in het racks vervangt de centrale ups.
Dit design stemt overeen met het gedachtegoed van het OCP dat het design vooral eenvoudig en kostenbesparend moet zijn. Het is echter niet aannemelijk dat deze architectuur breed zal worden geaccepteerd. Doordat lang niet alle componenten redundant zijn uitgevoerd, zal onderhoud aan meerdere componenten binnen deze powerinfrastructuur immers downtime tot gevolg zal hebben.
Om ongehinderd onderhoud te kunnen uitvoeren, of storingen op te kunnen vangen zonder dat die impact hebben op de beschikbaarheid, is een 2N-design nodig. Bij een dergelijk ontwerp wordt gebruikgemaakt van twee stroomaansluitingen en twee gescheiden paden naar de it-load toe. Slechts één van die paden wordt echter voorzien van een enkel uitgevoerde BBU die zich bevindt in het rack, en ook in dit scenario is er geen sprake van een centrale ups. In tegenstelling tot bij het 1N-scenario worden de voedingen van de OCP-servers, die zich bevindingen in de racks, bij dit design wel dubbel uitgevoerd.
De ‘Open Compute Specific’-architecturen gaan er vanuit dat de it-load volledig draait op OCP-hardware. Zeker bedrijven die nu de eerste stappen op OCP-gebied zetten, zullen nog enkele jaren te maken hebben met omgevingen waar traditionele hardware draait naast hardware die is gebaseerd op de open OCP-specificaties. Voor bepaalde kritische applicaties zullen bedrijven zelfs nog langer vasthouden aan traditionele servers.
Uiteenlopende prijskaartjes
Aan de verschillende scenario’s hangen uiteenlopende prijskaartjes, onder andere als gevolg van de variatie in het aantal componenten dat wordt toegepast. Hoe eenvoudiger de infrastructuur, hoe hoger de besparing. Zo liggen de kapitaalinvesteringen bij een ‘Open Compute 1N’-opstelling – waarbij een groot aantal componenten niet redundant is uitgevoerd – 45 procent lager dan bij een traditionele 2N-opstelling. De prijs per watt daalt van 2,52 naar 1,39 euro, zo blijkt uit berekeningen die zijn uitgevoerd met de online TradeOff Tool genaamd ‘Traditional vs. Open Compute Capital Cost Calculator’.
Als wordt gekozen voor de variant voor gemengde omgeving met meer redundantie, dan daalt de prijs per watt van 2,52 euro naar ongeveer 1,95. Dit is nog altijd een aanzienlijke besparing die ook is te realiseren binnen traditionele datacenters, en die blijft liggen als er bij de overstap naar OCP-hardware geen aandacht is voor de onderliggende powerinfrastructuur.
