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Facebook enthüllt seine Hardware-Geheimnisse
Nur wenige Wochen vor der Inbetriebnahme eines riesigen, supereffizienten Rechenzentrums im ländlichen Oregon verschenkt Facebook die Designs und Spezifikationen für das Ganze online. Damit bricht das Unternehmen eine alteingesessene ungeschriebene Regel für Web-Unternehmen: Teilen Sie nicht die Geheimnisse Ihrer mit Servern gefüllten Data Warehouses.
Das neue Rechenzentrum in Prineville, Oregon, umfasst eine Fläche von 147.000 Quadratfuß und ist eines der energieeffizientesten Rechenzentren, die jemals gebaut wurden.
Ironischerweise verlassen sich die meisten dieser geheimen Server stark auf Open Source oder freie Software, zum Beispiel das Linux-Betriebssystem und der Apache-Webserver. Der Schritt von Facebook – auch Open Compute Project genannt – zielt darauf ab, einen ähnlichen Trend mit Hardware anzustoßen.
Mark [Zuckerberg] konnte Facebook in seinem Studentenwohnheim starten, weil PHP und Apache und andere freie Open-Source-Software existierten, sagt David Recordon, der Facebooks Nutzung und Beitrag zu Open-Source-Software koordiniert. Wir wollten dies für die Hardware fördern und genügend Informationen über unser Rechenzentrum und unsere Server veröffentlichen, damit jemand anderes sie tatsächlich bauen kann.
Die Haltung anderer großer Technologieunternehmen könnte nicht unterschiedlicher sein, sagt Ricardo Bianchini , der an der Rutgers University energieeffiziente Computerinfrastruktur erforscht. Normalerweise erzählen Unternehmen wie Google oder Microsoft nichts über ihre Designs, sagt er. Ein offenerer Ansatz könnte dazu beitragen, dass das Web insgesamt effizienter wird, sagt er. Eine solche Öffnung des Gebäudes werde den Forschern und auch anderen Branchenakteuren sehr helfen, sagt er. Es eröffnet neue Möglichkeiten zum Austausch und zur Zusammenarbeit.
Die offenen Hardware-Designs sind für ein neues Rechenzentrum in Prineville, Oregon, das noch in diesem Monat in Betrieb genommen wird. Das 147.000 Quadratmeter große Gebäude wird die gesamte Rechenkapazität von Facebook um etwa die Hälfte erhöhen; das soziale netzwerk verarbeitet bereits täglich rund 100 millionen neue fotos und die nutzerbasis von über 500 millionen wächst rasant.
Das zur Verfügung gestellte Material – auf einer neuen Website —beinhaltet detaillierte Spezifikationen der Elektro- und Kühlsysteme des Gebäudes sowie der kundenspezifischen Designs der Server im Inneren. Facebook bezeichnet den Ansatz eher als Open als Open-Source, da seine Designs keiner echten Open-Source-Lizenz unterliegen, die erfordert, dass jeder, der sie modifiziert, alle von ihnen vorgenommenen Änderungen teilt.
Die Pläne zeigen die Früchte der Bemühungen von Facebook, eines der energieeffizientesten Rechenzentren zu schaffen, die jemals gebaut wurden. Im Gegensatz zu fast jedem anderen Rechenzentrum verwendet Facebooks neues Gebäude keine Kühler, um die an den Servern vorbeiströmende Luft zu kühlen. Stattdessen strömt Luft von außen über Schaumpolster, die mit Wasserstrahlen befeuchtet sind, um durch Verdunstung abzukühlen. Das Gebäude ist sorgfältig so ausgerichtet, dass die vorherrschenden Winde sowohl im Winter als auch im Sommer die Außenluft in das Gebäude leiten.
Die Ingenieure von Facebook haben auch ein neuartiges elektrisches Design entwickelt, das die Anzahl der Durchläufe des Stroms aus dem Netz durch einen Transformator reduziert, um die Spannung auf dem Weg zu den Servern im Inneren zu reduzieren. Die meisten Rechenzentren verwenden Transformatoren, um die 480 Volt vom nächsten Umspannwerk auf 208 Volt zu reduzieren, aber das Design von Facebook überspringt diesen Schritt. Wir führen 480 Volt bis zum Server, sagt Jay Park, Facebooks Direktor für Rechenzentrumstechnik. Das macht einen energieverschwendenden Transformator überflüssig.
Um dies zu ermöglichen, haben Park und Kollegen eine neuartige Server-Stromversorgung entwickelt, die 277 Volt benötigt und sich ohne Transformator von der 408-Volt-Versorgung trennen lässt. Die 408 Volt werden mit einer Methode geliefert, die als Dreiphasenstrom bekannt ist: Drei Drähte führen drei Wechselströme mit sorgfältig unterschiedlichen Timings. Durch das Abtrennen eines dieser Drähte wird eine 277-Volt-Versorgung extrahiert.
Park und Kollegen haben auch ein neues Design für die Backup-Batterien entwickelt, die die Server bei Stromausfällen am Laufen halten, bevor die Backup-Generatoren einspringen – ein Zeitraum von etwa 90 Sekunden. Anstatt ein riesiges Batterielager in einem dedizierten Raum zu bauen, werden viele schrankgroße Batteriepakete auf die Server verteilt. Dies ist effizienter, da die Batterien elektrische Verbindungen mit den Computern um sie herum teilen, wodurch die für ein großes Geschäft benötigten dedizierten Verbindungen und Transformatoren entfallen. Park berechnet, dass sein neues elektrisches Design etwa 7 Prozent der eingespeisten Energie verschwendet, verglichen mit etwa 23 Prozent bei einem konventionelleren Design.
Laut dem Standardmaß für die Effizienz von Rechenzentren – dem Power Usage Efficiency (PUE) Score – haben die Optimierungen von Facebook eines der effizientesten Rechenzentren aller Zeiten geschaffen. Ein PUE wird berechnet, indem der Gesamtstromverbrauch eines Gebäudes durch den Energieverbrauch seiner Computer geteilt wird – ein perfektes Rechenzentrum würde die Punktzahl 1 erreichen. Unsere Tests zeigen, dass Prineville einen PUE von 1,07 hat, sagt Park. Google, das stark in die Effizienz von Rechenzentren investiert, meldete für das letzte Quartal 2010 (wenn die Wintertemperaturen Rechenzentren am effizientesten machen) für alle seine Standorte einen durchschnittlichen PUE von 1,13, mit der effizientesten Punktzahl von 1,1.
Google und andere werden jetzt in der Lage sein, Elemente aus den Designs von Facebook herauszupicken, aber das stellt keine Bedrohung für das eigentliche Geschäft von Facebook dar, sagt Frank Frankovsky, der Direktor für Hardwaredesign des Unternehmens. Facebook ist wegen des großartigen sozialen Produkts erfolgreich, nicht [weil] wir eine kostengünstige Infrastruktur aufbauen können, sagt er. Es gibt keinen Grund, warum wir anderen nicht dabei helfen sollten.