9階建てのタワーは土から始まる：5Gとエッジコンピューティングを支えるサーバープラットフォームの話

はじめに： 5Gがますます近づき、それに伴うNFVやエッジコンピューティングも本格的に発展しつつあります。いくつかの省の携帯電話会社とインターネット会社はすでに協力的なパイロットプロジェクトを開始している。 5G とエッジ コンピューティングが、高帯域幅、大規模接続、低レイテンシ、その他多くの利点の点で上位アプリケーションにもたらした革命に、誰もが注目しています。しかし、この「利点」は、基盤となるハードウェア インフラストラクチャに大きな課題をもたらしました。特に、従来のデータセンターのオープン機能をエッジに移行すると、必然的にコンピュータルームとサーバー機器の適応と最適化の必要性が生じます。

01 キャリアエッジデータセンターの現状

事業者は、集約、統合アクセス、基地局などのエッジ コンピュータ ルームを多数所有しています。これらの条件は、コア コンピュータ ルームや従来のデータ センターと比較して非常に特殊であり、サイト選択の柔軟性、コンピュータ ルームの条件、インフラストラクチャのサポート機能の点で制限があります。

まず、主に伝送機器を配置するために使用されるため、ラックの奥行きは通常600mmのみです（少数では800mm）。これに対し、一般的な X86 サーバーの奥行きは 700 ～ 800 mm 程度です。

第二に、ほとんどのエッジコンピュータルームには固定のオイルマシンがなく、エアコンの冷却安定性が保証されません。冷却システムが故障したり、長時間の停電が発生すると、コンピューター室の温度は 40°C または 45°C を超えることもあります。今後、事業が地方都市へ移行するにつれ、機器室に配備される機器も増加し、温度上昇の問題はより深刻化するでしょう。

第三に、エッジコンピュータルームの多くは、住宅、店舗、オフィスビルなどの一般的な民間の建物です。同時に、空調のフィルタリング効果には限界があるため、耐荷重性や空気の清浄度はデータセンターと比較することはできません。

また、エッジコンピュータルームの設置場所を選定する際には、地震の震度が高い地域を避けることが難しく、周辺地域での工事や大型輸送設備などによる振動がないという保証もありません。この設備は耐震性が要求されます。従来のデータセンターでは、自然条件や電力資源など、多くの要因を考慮できます。エッジ ビジネスの特性により、エッジ コンピューティング機能が近くにあることが決まり、エッジ コンピュータ ルームが広範囲に分散され、サイトの選択が比較的制限されます。つまり、エッジ データ センターの状況は、コア データ センターの状況と比べて大きく異なります。

02 エッジ向けサーバーソリューションのカスタマイズ

従来の CT 機器はエッジ コンピュータ ルームの条件に合わせてカスタマイズされており、相互に適応できると理解できますが、一般的なサーバーをエッジ コンピュータ ルームに直接展開すると、多くの問題が発生します。また、エッジコンピュータ室の数は膨大であり、一般的なサーバーの要件を満たすように一律に改修・拡張することは不可能です。

最も効果的なエッジ コンピューティング展開ソリューションは、既存のエッジ データ センター リソースを活用し、サーバー設計をカスタマイズすることです。 2011 年 11 月、当社は中国電信、中国聯通、CAICT、インテルと共同で、ODCC で OTII (Open Telecom IT Infrastructure) プロジェクトを開始しました。 5G とエッジ コンピューティング向けに、高度なカスタマイズ、オープン スタンダード、統一仕様を備えたサーバー ソリューションをカスタマイズする予定です。

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03 OTIIサーバ仕様設計

エッジ コンピュータ ルームの環境に適応し、エッジ コンピューティング サービスのニーズを満たすために、Otii サーバーは次の点でカスタマイズされています。もちろん、パイロットの進捗に応じて、さまざまな側面の仕様や設計が継続的に更新されます。

最初に変更する必要があるのはサイズです。現在市販されている一般的なサーバーの奥行きは700～800mmが一般的です。ラックの奥行き 600 mm を満たすために、サーバーの奥行きを約 450 mm、最大 470 mm 以下に定義します。幅は標準的なサーバーラックと同じ 19 インチです。高さに関しては、一般的なサーバー市場とアプリケーションのニーズを調査した後、サーバーの高さを 2U と定義することにしました。これは基本的に、ストレージ (2.5 インチ ハード ドライブで構成)、コンピューティング、および少数の GPU のニーズを満たすことができます。将来の大規模ストレージおよび異種コンピューティング アプリケーションでは、JBOD や JBOF などの一連のスケーラビリティ ソリューションの採用を検討します。

エッジコンピュータ室の冷却設備はデータセンターのレベルからは程遠いため、障害が発生するとコンピュータ室の温度が高くなりすぎてしまいます。そのため、サーバーは 45 度で長時間動作できる必要があります (一般的なサーバーでは 35 度がほとんどです)。そして、この設計要件は過度のコスト投資をもたらすことはありません。

エッジの空気品質を効果的に保証できないため、サーバーのファンを適時に清掃する必要があり、そのためファンをサーバー シャーシから背面パネルに移動し、ホット プラグをサポートしました。

従来の通信機器は耐震要件を満たす必要があります。エッジ コンピュータ ルームは、地震が頻繁に発生する場所を含め、どこにでも設置できます。国家規格によれば、サーバーにとっては非常に高い強度要件である 7 以上の強度を満たす必要があります。ラックとサーバーの共同設計計画が必要です。

コア コンピュータ ルームの機器は通常、24 時間 365 日の運用と保守が必要ですが、エッジ コンピュータ ルームの多くは遠隔地にあり、広範囲に分散しているため、このレベルを達成するのは困難です。これにより、サーバー自体の要件が高まります。 OTII 向けに統合された IPMI および Redfish インターフェースをカスタマイズし、上位管理プラットフォームの開発を統一して統合の速度を上げ、包括的なハードウェア障害検出および診断機能を有効にして、早期警告、タイムリーなレポート、迅速な位置特定を保証します。

上位業務の観点からは、構成とパフォーマンスの要件を満たすことが最も重要です。現在、OTII サーバーは、Xeon SP デュアル チャネルと Xeon-D の 2 つの CPU プラットフォームのニーズを満たし、16 個のメモリ スティック、6 ～ 8 個のハード ドライブ、および拡張性のための 6 つの PCIe スロットをサポートし、少なくとも 2 つの GPU をサポートできます。さらに、Xeon SP デュアルコア サーバーでは、NUMA バランス設計も採用され、ネットワークおよびエッジ アプリケーションのパフォーマンス安定性が向上します。

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04 プロジェクトの影響力は拡大し続けている

OTII プロジェクトは、2011 年 11 月の開始以来、業界から幅広い注目を集めています。現在、このプロジェクトをきっかけにODCCへの加盟を申請した事業者、インターネット企業、サーバーやアクセサリのサプライヤー、さらにはODCC会員ではないサプライヤーも含め、29社の会員企業が存在します。 OtiI プロジェクトは、5G およびエッジ コンピューティング ハードウェアの影響力のあるオープン ソース プロジェクトになりました。

インテルの新世代Cascade LakeプラットフォームをベースにしたOtiiエッジサーバーは、インテルの新プラットフォームの正式リリース日である4月3日よりも早く、今年2月25日のMobile World Congressで正式に発表されました。この特別な取り決めは、インテルがOtiiプロジェクトを重視していることも示しています。この製品は 5G 向けに特別に設計されており、IoT、MEC、NFV などの 5G アプリケーション シナリオに対応でき、エッジ コンピュータ ルームの物理環境に適しています。展示会では、北米とヨーロッパの通信事業者がOti​​eiサーバーに大きな関心を示しました。

現在、3 つのサプライヤーが Cascade Lake プラットフォームをベースにした製品を提供しており、他のいくつかのサプライヤーも第 2 四半期または第 3 四半期に提供開始予定の製品を開発中です。 JBODなどの製品も企画されており、具体的な試作機の製作時期はパイロットの進捗状況に応じて決定される。さらに、エッジコンピューティングのパイロットをサポートするために、OtiIサーバーが浙江省の企業のコンピューター室に到着しました。 2019年には、Otiiサーバーのエコロジカルな開発とパイロット作業がさらに推進され、2020年の完全な商用利用の基盤が築かれます。

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5G時代のアプリケーションの多様化により、エッジコンピューティングが急速に発展しました。従来のデータセンターはエッジまで拡張されます。通信業の中核事業では、リアルタイムのパフォーマンス、安定性、管理の利便性の面で、サーバーに高い要件が課されています。 Otii サーバーは将来多くの課題に直面するでしょう。

著者について:

高従文:中国移動研究所、ネットワークおよび IT 技術研究所、技術およびソリューション研究員

2011年に中国移動研究所に入社し、サーバー関連の業務に携わり、集中調達サーバー構成モデルの策定や徹底的なサーバーカスタマイズを担当しています。彼は、サーバー技術と市場動向について比較的深い理解を持っています。

徐中宇:中国移動研究所、ネットワークおよび IT 技術研究所、技術およびソリューション研究員

主にデータセンターインフラアーキテクチャの研究に従事。

[この記事は51CTOコラムニスト「Mobile Labs」によるオリジナル記事です。転載については原著者にお問い合わせください。

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