Средняя эффективность использования ЦОДа не достигает 10%

Что нам дала виртуализация серверов? Позволила делить один физический сервер на несколько виртуальных частей, запускать множество виртуальных машин на одной и, тем самым, сделала использование серверов более эффективным. 
До того, как концепт виртуализации был реализован на практике, в индустрии серверов и ЦОДов существовала проблема низкой эффективности использования физической инфраструктуры. И теперь проблема, казалось бы, решена. Но не тут-то было!

Как ни странно, виртуализация вовсе не решила проблемы низкой эффективности использования серверов. Более того, сегодня это одна из главных проблем в корпоративных ИТ и вообще в отраслях, так или иначе связанных с вычислениями. Если вы заметили, то всевозможные аналитические отчёты вовсе не пестрят сообщениями о том, каких уровней эффективности работы физической инфраструктуры удалось добиться той или иной компании. А все потому, что если ИТ-департамент решит обнародовать подобные цифры, то головы полетят с плеч, поскольку цифры эти неприлично низки. Это плохая новость, а хорошая новость в том, что такие цифры, которые не принято показывать, есть у всех. А значит это беда всей индустрии, над которой компании ИТ-сектора будут работать сообща.

В англоязычных исследованиях эта самая эффективность использования инфраструктуры фигурирует под названием utilization rate. Несмотря на то, что латинское слово utile носит чисто позитивную коннотацию, в русском языке применить «утиль» к инфраструктуре ЦОДа – не слишком благородная затея. Поэтому об утилизации дата-центров мы сегодня говорить не будем, а вот обсудить эффективность использования ЦОДов будет не лишним.

• Так как проблема отраслевая, то открывать собственные цифры решаются далеко не все компании. Это удел исключительно исследовательско-аналитических фирм и крупных компаний типа Google. Цифры, которые удалось обнаружить, вовсе не вселяют оптимизм.
• Исследование McKinsey в 2008 году показало, что эффективность использования дата-центров находится на уровне 6%
• Отчет Gartner в 2012 году показал, что средняя эффективность ЦОДов по индустрии – не более 12%.
• Аналитики Accenture в течении недели мониторили несколько машин Amazon EC2 и обнаружили, что эффективность использования физической инфраструктуры составляет 7%.
• Интересные данные пришли из Google. В течение трех месяцев отслеживалась эффективность двух серверных кластеров суммарно на 20 000 машин. Типичная ситуация показана в левой части графика – большую часть времени сервера нагружены лишь на 20-40%. Высокие показатели в правой части графика обусловлены тем, что кластер выполнял регулярные, пакетные операции.

Разумеется, видя эти цифры, гиганты ИТ-индустрии стараются всеми возможными способами их увеличить, поскольку эти показатели напрямую влияют на маржинальность компании. Сегодня большинство разговоров об эффективности использования и распределении нагрузки сводятся к так называемым «энергетически-пропорциональным вычислениям». Пионером здесь является Google, активно работающая над увеличением utilization rate. Ещё в 2007 году специалисты компании заметили, что наименее энергоэффективные составляющие серверов являются, в то же время, наиболее востребованными. Это компоненты, выполняющие повторяющиеся операции, несущие типичные нагрузки. Чтобы решить эту проблему, Google предлагает сделать сервера энергетически пропорциональными, то есть распределить электроэнергию по компонентам в соответствии с выполняемыми операциями, но сделать это равномерно. Результатом внедрения такой архитектуры, по расчетам компании, станет значительная экономия электроэнергии, а также повышение уровня эффективности использования серверных компонентов (по большей части – памяти и CPU) до 40%. 

Если принимать во внимание инфраструктурные тренды в информационных технологиях, то такое повышение эффективности использования дата-центра поможет индустрии сделать огромный шаг вперед. Сейчас основной вектор развития вычислительных мощностей можно упаковать в одну аббревиатуру – Everything as a Service. Под EaaS имеется в виду предоставление практически любых вычислительных услуг через облако. Это значит, что провайдерам типа Amazon нужно выжимать максимум прибыли из каждого доллара, затрачиваемого на машины, сдаваемые в аренду. Наладив процесс постоянного увеличения эффективности, провайдеры смогут освободить большие потоки средств, которые затем можно реинвестировать в инфраструктуру. То же самое справедливо и для частных корпоративных облаков. Виртуализация виртуализацией, а подняв эффективность на 10%, можно сэкономить большие деньги.

Но вендоры, производящие инфраструктурные компоненты для облачных провайдеров, тоже не стоят на месте и мы часто пишем о всевозможных изменениях, связанных с технологической структурой дата-центров. Речь идет о всевозможных микросерверах, беспроводной архитектуре, жидкостном охлаждении, интеллектуальных сетях, ARM-архитектуре и многих других технологиях, которые с одной стороны повышают эффективность серверов, а с другой стороны, делают их необыкновенно сложными устройствами. Сложными для поиска точки, к которой необходимо прилагать усилия. И практически все компании на рынке ищут собственный подход к вопросу увеличения эффективности использования физических компонентов. Например, Intel и Facebook работают над тем, чтобы масштабировать память и процессорную мощность независимо друг от друга. Потому, что процессор становится проблемой только после того, как заканчивается память. А значит, решать нужно именно вопрос эффективности использования памяти. Похоже, что максимальный прирост, который способны обеспечить производители в текущей, сравнительно однородной архитектуре – это 10-20%. А что будет, когда архитектура продолжит усложняться теми же темпами, какими она усложняется сейчас?

Вопрос, конечно, поставлен с некоторой долей пессимизма. Но хорошая новость в том, что виртуализация – это все-таки двухсторонняя улица. В том смысле, что кроме железной составляющей есть еще и софтверный слой. А в нем сейчас тоже происходит немало интересного. И одно из интереснейших направлений, которое мы уже недавно обсуждали – это контейнерная виртуализация, которая позволяет значительно увеличить эффективность использования виртуальных машин. Популяризация таких технологий как Docker позволяет говорить о контейнерах не только в Solaris и FreeBSD, но и в Linux-среде. Подробно о Docker я рассказывал в колонке «Docker: контейнеры, которые могут совершить софтверную революцию»

Контейнерная технология, которая в ближайшее время наверняка наберёт популярность, важна потому, что она вполне может оказать такое же экономическое воздействие на рынок облаков и виртуальных машин, какое оказали 40-футовые контейнеры на логистический рынок. Docker позволяет запускать приложения в изолированных контейнерах, которые, тем не менее, делят между собой операционную систему и библиотеки. Следовательно, нет необходимости выделять по виртуальному серверу на каждое приложение. Docker как бы нарезает на кусочки виртуальную машину, делит её на множество контейнеров, и это позволяет сильно сэкономить на вычислительных мощностях — просто за счёт оптимизированного распределения ресурсов. Эффективность использования виртуальных машин, таким образом, сильно возрастает.

Так или иначе, современные дата-центры ожидает весьма динамичное развитие. Судя по тому, что индустрия переходит от стадии увеличения мощностей к стадии их эффективного использования. А это – вспомните любую технологическую отрасль – всегда время больших перемен.