Ovaj tekst bi mogao da ima i naslov “Šta je razlika između računarstva i fizike?”.
Savremeno računarstvo još nije navršilo jedan vek*, ali ima bogatu i kondenzovanu, ubrzanu evoluciju. Prošlo je dugačak put od izračunavanja balističkih tablica i drugih vojnih primena, preko obrade zarada i upravljanja kompletnim poslovanjem, naučno-istraživačkih i industrijskih proboja, pa sve do masovne obrade podataka putem neuralnih mreža.
U računarstvu možemo opaziti cikličnost – promenu dominantne paradigme na svakih 20-ak godina:
If you ask ChatGPT about “composable hardware infrastructure” you get something like this: Composable hardware infrastructure represents a significant evolution in data center architecture, providing a more flexible, efficient, and scalable approach to managing IT resources. Fair enough, but what does it mean?
U svetu računarstva, softverski fundamenti i najvažnije komponente su operativni sistem i paketske mreže. Zanimljivo je da oni dele određene dizajn karakteristike, o čemu ćemo i diskutovati. Istorijski, mreže su nastale ubrzo nakon operativnih sistema, i to od strane istih istraživača-inženjera. Pod OS-om smatramo operativni sistem sa svim glavnim karakteristikama modernih UNIX/Linux sistema (proces kao osnovna apstrakcija, virtuelna memorija, hijerarhijski fajl sistem, …). Pod Mrežom smatramo paketske mreže, konkretno Ethernet/IP mreže.
HCI (Hyper-Converged Infrastructure) rešenje donekle radikalno menja data centar arhitekturu time što “eliminiše” centralni mrežni storidž. Ovo omogućava konsolidaciju storage i compute data centar resursa. Naravno, oba resursa su virtuelizovana. Posledica je drastično pojednostavljivanje arhitekture data centra (posledično i upravljanja) i povećanja efikasnosti (veći stepen konsolidacije, manji TCO i sl.).
HCI kao rešenje postoji već 10-ak godina. Ali čak ni tada HCI nije bio nov koncept. Hyper-scale servis provajderi (Google i sl.) su koristili “HCI” već neko vreme u produkciji, naravno koristeći sopstveni softverski stek (interna rešenja). Osnovna ideja komercijalnih HCI rešenja je bila da učini da privatni data centri da (arhitekturalno) “zaliče” na data centre hyper-scale provajdera, u kontekstu lakog proširenja kapaciteta, dinamičkog raspoređivanja opterećenja i visoke dostupnosti*. I u tome su već uveliko uspeli, čemu svedoči visok stepen zadovoljstva korisnika**.
Računarski model danas je takav da su svi resursi (RAM, IO/DISK, GPU) direktno fizički povezani na CPU preko zajedničke matične ploče. Ovo ima svoje prednosti, kao što su jednostavno deljenje resursa, direktan pristup resursima preko magistrale i generalna samostalnost računarskog sistema bez mrežne konekcije.
Međutim, ovo ima i svoje značajne nedostatke koji danas sve više dolaze do izražaja:
Često čujemo da Kubernetes (K8S) predstavlja “Cloud” Operativni Sistem (OS). Analogiju naravno ne treba shvatiti bukvalno jer Kubernetes nikako ne zamenjuje klasičan operativni sistem kao što je GNU/Linux. Više se može reći da Kubernetes predstavlja za data centar isto ono što i Linux za jedan (data centar) računar — omogućava upravljanje hardverskim resursima i omogućava izvršavanje aplikacija — ali sada skup računara posmatramo kao logičku resursnu celinu koju nazivamo klaster. Dakle, Kubernetes možemo posmatrati kao (klaster) “operativni sistem”, ali na višem nivou apstrakcije. Svakako, analogija je zanimljiva i vredna detaljnijeg razmatranja.
Cray računari su poznati pre svega po visokim performansama zahvaljujući inovativnom sistemskom dizajnu: vektorsko procesiranje, korišćenje namenskih procesora za IO, scratch-pad deljena memorija za saradnju različitih procesora, kružni fizički dizajn (radi skraćivanja dužina žica), elegantnost i gustina dizajna logičkih komponenti, tečno hlađenje itd.
Već smo pisali o tome da data centar infrastruktura počinje da sve više da liči na javne Cloud provajdere. Sa druge strane, računari Cloud provajdera sve više liče na super-računare iz HPC domena (High Performance Computing).
Tako da mogli bismo izvući zaključak da će infrastruktura korporativnih data centara sve više ličiti na HPC sisteme. Hajde da razmotrimo i kako.
Vreme “lakog” povećanja performansi sistema/aplikacija poboljšavanjem performansi (pojedinačnog jezgra) procesora je dostiglo svoj vrhunac. Udarili smo u limite tehnologije/fizike usled povećanog kašnjenja i generisanja toplote. Zato i ne možemo više da povećavamo takt jednog jezgra, što dovodi do pukog bržeg izvršavanja instrukcija, tj. bržeg izvršavanja jednog procesa/niti na tom jezgru.