Google tiết lộ bí mật về máy chủ

Hầu hết các công ty thường mua các máy chủ từ các hãng cung cấp như Dell, HP, IBM hay Sun. Tuy nhiên Google thì lại khác, hãng này có đến hàng trăm nghìn máy chủ nhưng họ lại coi đó chính là vấn đề trung tâm và tự thiết kế cũng như tạo ra các máy chủ đó. Ben Jai, một chuyên gia đã thiết kế nhiều máy chủ của Google, đã tiết lộ một máy chủ Google mới trước con mắt của rất đông khán giả mong muốn thông tin này.

Thiết kế tối ưu

Sự ngạc nhiên lớn của Google: Mỗi một máy chủ đều có pin 12 V dùng riêng nếu có vấn đề nào đó xảy ra với nguồn điện cung cấp chính. Công ty cũng tiết lộ rằng ngay từ năm 2005, các trung tâm dữ liệu của họ đã được cấu thành từ những công-ten-nơ vận chuyển chuẩn, mỗi cái chứa cho 1.160 máy chủ và cung cấp công suất lên đến 250 KW.

“Nó là một dự án Manhattan của chúng tôi”, Jai đã nói về thiết kế như vậy.

Google rất quan tâm đến hiệu quả sử dụng năng lượng và giờ đây đang chia sẻ những kinh nghiệm của họ với toàn bộ thế giới. Với tình trạng suy thoái về kinh tế toàn cầu, sức ép từ ngân khố trong các hoạt động, vấn đề liên quan đến môi trường, giá cả năng lượng và sự thúc ép ngày càng tăng dần thì đây chính là thời gian chín muồi cho việc Google công bố rộng rãi thông tin này, Urs Hoelzle, phó chủ tịch của Google phát biểu.

“Không có quá nhiều lợi ích trong việc cố thuyết giáo nếu mọi người không quan tâm với vấn đề đó.”

Công ty cũng tập trung vào các vấn đề với trung tâm dữ liệu như việc phân phối công suất, làm mát, điều hòa không khí. Các trung tâm dữ liệu của Google hiện đã đạt đến các mức hiệu quả cao mà Ủy ban bảo vệ môi trường hy vọng sẽ đạt được vào năm 2011 bằng các công nghệ tiên tiến.

“Chúng tôi đã thực hiện được điều đó vào lúc này bằng cách áp dụng các hành động tốt nhất cùng với đó là một số cách tân”, Malone, người thiết kế trung tâm dữ liệu, cho biết.

Vấn đề với pin

Tại sao phương pháp pin lại có ý nghĩa đến vậy? Tài chính.

Các trung tâm dữ liệu điển hình thường dựa vào các UPS để duy trì cho hệ thống khi nguồn cấp chính bị lỗi và trước khi máy phát điện có đủ thời gian để kích hoạt. Việc xây dựng pin kèm theo máy chủ sẽ rẻ hơn, và các chi phí phù hợp trực tiếp với số lượng máy chủ đang có, Jai nói.

Hiệu suất là một yếu tố tài chính khác. Các UPS lớn có thể đạt được 92% đến 95% hiệu suất, có nghĩa có một số lượng lớn công suất vẫn bị lãng phí. Các pin gắn kèm máy chủ bảo đảm được hiệu suất sử dụng hơn 99,9%.

Các máy chủ Google được thiết kế với bề dày 3,5 inch (2U, nói theo ngôn ngữ của các trung tâm dữ liệu). Mỗi máy chủ có 2 CPU, 2 đĩa cứng, 8 khe cắm bộ nhớ được gắn trên bo mạch chủ của Gigabyte. Google sử dụng các bộ vi xử lý x86 của cả AMD và Intel.

Chi phí cộng dồn

Google điều hành một số lượng máy chủ khổng lồ, nên chi phí tăng nhanh chóng.

Năm 2005, họ đã đăng kí sáng chế về thiết kế pin đi kèm, “nhưng tôi nghĩ chúng tôi sẽ sẵn lòng cấp phép cho các hãng”, Hoelzle nói.

Minh chứng khác cho Google với sự hiệu quả đến từ thiết kế nguồn cấp. Nguồn thông thường có điện áp ra 5 VDC và 12 VDC. Các thiết kế của Google chỉ cung cấp điện áp 12 VDC nên chỉ cần một số điều chỉnh nhỏ trên bo mạch chủ. Điều đó tiêu tốn thêm 1-2 USD cho mỗi bo mạch, nhưng rẻ hơn nhiều so với nguồn thông thường. Việc sử dụng cũng hiệu quả hơn, vì nguồn luôn chạy với công suất tối đa, và điện áp 12 V truyền trên dây đồng tốt hơn điện 5 V.

Google đã tiết lộ về các kết quả đạt được khi đánh giá bằng chỉ tiêu PUE (hiệu quả sử dụng năng lượng). Giá trị PUE = 1 có nghĩa là toàn bộ năng lượng được sử dụng cho tính toán. PUE = 1,5 có nghĩa năng lượng cho các dịch vụ phụ chiếm 1/2 công suất tính toán.

Các chỉ số PUE của Google là rất thấp, tuy nhiên công ty này vẫn cố gắng tiếp tục giảm thấp hơn nữa chỉ số này trong tương lai. Trong quý thứ ba của năm 2008, chỉ số PUE của Google là 1,21, nhưng sau đó được hạ thấp xuống 1,20 vào quý thứ 4 và 1,19 vào quý đầu năm 2009, Malone đã cho biết như vậy.

Công-ten-nơ vận chuyển

Mỗi trung tâm dữ liệu của công ty gồm có các công-ten-nơ vận chuyển chuẩn 1AAA được đóng gói với 1.160 máy chủ. Nhiều công ty khác cũng sử dụng trung tâm dữ liệu theo modul như vậy (Sun Microsystems và Rackable Systems đều bán các sản phẩm này). Tuy nhiên Google đã bắt đầu sử dụng chúng từ năm 2005.

Một vòng công-ten-nơ trong trung tâm dữ liệu Google

Lời kết

Nói chung, những lựa chọn của Google đều được thực hiện dựa trên một phân tích rộng về sự chi phí có liên quan đến phần mềm, phần cứng và sự thuận tiện.

Hoelzle nói: “Ngay từ đầu, đã có một sự nhấn mạnh về những chi phí cho mỗi truy vấn tìm kiếm. Chúng tôi bắt buộc phải tập trung vào vấn đề, vì thu nhập trên mỗi truy vấn là rất thấp”.

Quả thật, 10 năm trước đây, các vi xử lí x86 là lựa chọn duy nhất. Bạn không thể sử dụng máy chủ lớn (mainframe) vì chúng quá đắt.

Các slide được trình bày trong Hội nghị thượng đỉnh về Trung tâm dữ liệu hiệu quả của Google