অভিযোজিত কম্পিউটিং এর ভবিষ্যৎ: কম্পোজেবল ডেটা সেন্টার

এই ব্লগ পোস্টটি Xilinx Adapt: ​​Data Center-এ 24 মার্চ, 2021 তারিখে দেওয়া সলিল রাজে, EVP এবং GM Xilinx ডেটা সেন্টার গ্রুপের মূল বক্তব্য থেকে উদ্ধৃত করা হয়েছে। শিল্প বিশেষজ্ঞদের উপস্থাপনার একটি দুর্দান্ত স্লেট সহ সলিলের মূল বক্তব্য অন-ডিমান্ড দেখতে, আপনি করতে পারেন নিবন্ধন করুন এবং এখানে বিষয়বস্তু দেখুন।

COVID-19 মহামারী দ্বারা সৃষ্ট দৃষ্টান্ত পরিবর্তনের পরেও আমাদের বেশিরভাগই অনলাইন ভিডিও কনফারেন্সিংয়ের মাধ্যমে আমাদের সহকর্মীদের সাথে দেখা করছেন। আপনার মিটিং থেকে সমস্ত বিষয়বস্তু এবং ফিডগুলি স্ট্রিম করতে যা লাগে তা আপনি সম্ভবত খুব বেশি ভাবছেন না। তবে আপনি যদি একজন ডেটা সেন্টার অপারেটর হন তবে ভিডিও ট্র্যাফিকের অভূতপূর্ব মহামারী বৃদ্ধি কীভাবে পরিচালনা করবেন তা নিয়ে উদ্বিগ্ন হয়ে আপনি সম্ভবত গত এক বছরে খুব বেশি ঘুম পাচ্ছেন না।

শুধু তাই নয়, আজকাল ডেটা সেন্টারগুলিকে ভিডিও কনফারেন্সিং, স্ট্রিমিং বিষয়বস্তু, অনলাইন গেমিং এবং ই-কমার্সের মতো বিস্তৃত কাজের চাপ থেকে অসংগঠিত ডেটার বিস্ফোরণ পরিচালনা করতে হবে। এই অ্যাপ্লিকেশানগুলির মধ্যে অনেকগুলি বিলম্বের প্রতি খুব সংবেদনশীল এবং কম্প্রেশন, এনক্রিপশন এবং ডাটাবেস আর্কিটেকচারের জন্য সর্বদা বিকশিত মানগুলির অধীন।

এটি ডেটা সেন্টারগুলিকে তাদের পরিকাঠামো বাড়াতে বাধ্য করেছে বিভিন্ন চাহিদাপূর্ণ কাজের চাপের কর্মক্ষমতা এবং লেটেন্সি প্রয়োজনীয়তা মেটাতে, একই সময়ে খরচ এবং বিদ্যুত খরচ কমানোর চেষ্টা করছে। এটি অত্যন্ত কঠিন বলে প্রমাণিত হচ্ছে, এবং এটি ডেটা সেন্টার অপারেটরদের তাদের বর্তমান আর্কিটেকচার পুনর্বিবেচনা করতে এবং নতুন কনফিগারেশনগুলি অন্বেষণ করতে বাধ্য করছে যা সহজাতভাবে আরও মাপযোগ্য এবং দক্ষ।

বর্তমানে, বেশিরভাগ ডেটা সেন্টারে একটি একক সার্ভারে এসএসডি, সিপিইউ এবং অ্যাক্সিলারেটরকে একত্রিত করে নির্দিষ্ট সেট রিসোর্স সহ র্যাক রয়েছে। যদিও এটি কম্পিউট এবং স্টোরেজের মধ্যে একটি উচ্চ ব্যান্ডউইথ সংযোগ নিশ্চিত করে, এটি রিসোর্স ব্যবহারের ক্ষেত্রে খুবই অদক্ষ, যেহেতু প্রতিটি সার্ভারে স্টোরেজ এবং কম্পিউটের একটি নির্দিষ্ট অনুপাত রয়েছে। যেহেতু কাজের চাপের জন্য কম্পিউট এবং স্টোরেজের আলাদা মিশ্রণের প্রয়োজন হয়, তাই প্রতিটি সার্ভারে অব্যবহৃত সম্পদের দ্বীপ অবশিষ্ট থাকে।

কম্পোজেবল অবকাঠামো

একটি নতুন স্থাপত্য উদ্ভূত হচ্ছে যা সম্পদের ব্যবহারে নাটকীয় উন্নতি করার প্রতিশ্রুতি দেয়। এটি "কম্পোজেবল অবকাঠামো" নামে পরিচিত। কম্পোজেবল অবকাঠামো entails decoupling সংস্থানগুলি এবং পরিবর্তে সেগুলিকে একত্রিত করে যে কোনও জায়গা থেকে অ্যাক্সেসযোগ্য করে তোলে৷ সংমিশ্রণযোগ্য অবকাঠামোগুলি সঠিক পরিমাণে সংস্থান সহ কাজের বোঝার ব্যবস্থা এবং সফ্টওয়্যারের মাধ্যমে দ্রুত পুনর্বিন্যাস সক্ষম করে।

সিপিইউ, এসএসডিএস, এবং এক্সিলারেটরগুলির পুল সহ একটি সংমিশ্রণযোগ্য আর্কিটেকচার যা একসাথে নেটওয়ার্ক করা হয় এবং একটি স্ট্যান্ডার্ড-ভিত্তিক প্রভিশনিং ফ্রেমওয়ার্ক দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় যা ডেটা সেন্টারের সম্পদের দক্ষতা ব্যাপকভাবে উন্নত করার প্রতিশ্রুতি দেয়। এই ধরনের একটি আর্কিটেকচারে, বিভিন্ন কাজের চাপের বিভিন্ন গণনা, সঞ্চয়স্থান এবং ত্বরণের প্রয়োজনীয়তা থাকতে পারে এবং সেই সম্পদগুলি সেই অনুযায়ী বরাদ্দ করা হবে কোন নষ্ট হার্ডওয়্যার ছাড়াই। তাত্ত্বিকভাবে সবকিছু দুর্দান্ত শোনায়, কিন্তু অনুশীলনে, একটি বড় সমস্যা রয়েছে: লেটেন্সি।

লেটেন্সি চ্যালেঞ্জ

আপনি যখন সম্পদগুলিকে একত্রিত করেন এবং সেগুলিকে আরও দূরে সরান তখন আপনি CPUs এবং SSDs, অথবা CPUs এবং অ্যাক্সিলারেটরের মধ্যে নেটওয়ার্ক ট্র্যাফিকের কারণে আরও বিলম্ব এবং ব্যান্ডউইথ হ্রাস করেন। নেটওয়ার্ক ট্র্যাফিক কমাতে এবং একটি দক্ষ উপায়ে সংস্থানগুলিকে আন্তঃসংযোগ করার কিছু উপায় না থাকলে, এটি গুরুতরভাবে সীমাবদ্ধ হতে পারে। এখানেই এফপিজিএগুলি লেটেন্সি চ্যালেঞ্জ সমাধানে তিনটি প্রধান ভূমিকা পালন করে:

• এফপিজিএগুলি অভিযোজনযোগ্য ত্বরক হিসাবে কাজ করে যা সর্বাধিক কার্যক্ষমতার জন্য প্রতিটি কাজের চাপের জন্য কাস্টমাইজ করা যেতে পারে। 
• এফপিজিএগুলি কম্পিউটকে ডেটার কাছাকাছি নিয়ে আসতে পারে, যার ফলে লেটেন্সি হ্রাস করে এবং প্রয়োজনীয় ব্যান্ডউইথ কমিয়ে দেয়।
• FPGAs-এর অভিযোজনযোগ্য, বুদ্ধিমান ফ্যাব্রিক অতিরিক্ত বিলম্ব না করে সম্পদের দক্ষ পুলিং সক্ষম করে। 

অভিযোজিত ত্বরণ

এফপিজিএ-ভিত্তিক কম্পিউট এক্সিলারেটরের প্রথম উল্লেখযোগ্য সুবিধা হল কাজের চাপের জন্য নাটকীয়ভাবে উন্নত কর্মক্ষমতা যা আজকাল উচ্চ চাহিদা রয়েছে। লাইভ স্ট্রিমিং অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ভিডিও ট্রান্সকোডিং ব্যবহারের ক্ষেত্রে, FPGA সমাধানগুলি সাধারণত x86 CPU-কে 30x দ্বারা ছাড়িয়ে যায়, যা ডেটা সেন্টার অপারেটরদের একযোগে স্ট্রিমের সংখ্যার বিশাল বৃদ্ধি মেটাতে সহায়তা করে। আরেকটি উদাহরণ জিনোমিক সিকোয়েন্সিংয়ের সমালোচনামূলক ক্ষেত্রে। একটি সাম্প্রতিক Xilinx জিনোমিক্স গ্রাহক দেখেছেন যে আমাদের FPGA-ভিত্তিক অ্যাক্সিলারেটর একটি CPU-এর চেয়ে 90 গুণ দ্রুত উত্তর প্রদান করেছে, যা একবার লেগেছিল সময়ের একটি ভগ্নাংশে চিকিৎসা গবেষকদের ডিএনএ নমুনা পরীক্ষা করতে সহায়তা করে।

ডেটার কাছাকাছি কম্পিউট সরানো৷

একটি সংমিশ্রণযোগ্য ডেটা সেন্টারে FPGA-এর জন্য দ্বিতীয় মূল সুবিধাটি হল অভিযোজিত গণনাকে ডেটার কাছাকাছি আনার ক্ষমতা, তা বিশ্রামে বা গতিশীল। SmartSSD কম্পিউটেশনাল স্টোরেজ ডিভাইসগুলিতে ব্যবহৃত Xilinx FPGAগুলি উচ্চ-গতির অনুসন্ধান, পার্সিং, কম্প্রেশন এবং এনক্রিপশনের মতো ফাংশনগুলিকে ত্বরান্বিত করে, যা সাধারণত একটি CPU দ্বারা সঞ্চালিত হয়। এটি আরও জটিল কাজের জন্য CPU-কে অফলোড করতে সাহায্য করে কিন্তু CPU এবং SSD-এর মধ্যে ট্র্যাফিকও কমিয়ে দেয়, যার ফলে ব্যান্ডউইথের খরচ কম হয় এবং লেটেন্সি কম হয়।

একইভাবে, ওয়্যার-স্পিড প্যাকেট প্রসেসিং, কম্প্রেশন, এবং ক্রিপ্টো পরিষেবাগুলির সাথে সাথে একটি নির্দিষ্ট ডেটা সেন্টার বা গ্রাহকের জন্য কাস্টম সুইচিং প্রয়োজনীয়তার সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার ক্ষমতার সাথে গতিশীল ডেটা ত্বরান্বিত করতে আমাদের নতুন Alveo SN1000-এর মতো স্মার্টএনআইসি-তে আমাদের FPGAগুলি এখন ব্যবহার করা হয়৷   

বুদ্ধিমান ফ্যাব্রিক

When you combine an FPGA’s adaptable compute acceleration with low-latency connectivity, you can go a step further in the composable data center.  You can assign a compute-heavy workload to a cluster of accelerators that are interconnected by an adaptable intelligent fabric – creating a high-performance computer on demand.

অবশ্যই, যদি আপনি কম্পিউট এক্সিলারেটর, স্মার্টএসএসডি এবং স্মার্টএনআইসিগুলিকে সর্বোত্তম ত্বরণ অ্যালগরিদম সহ প্রোগ্রাম করতে না পারেন এবং তারপর প্রতিটি কাজের চাপের জন্য সঠিক সংখ্যায় সেগুলি সরবরাহ করতে না পারেন তবে এর কিছুই সম্ভব নয়৷ সেই কাজের জন্য, আমরা একটি বিস্তৃত সফ্টওয়্যার স্ট্যাক তৈরি করেছি যা টেনসরফ্লো এবং এফএফএমপিইজি-র মতো ডোমেন-নির্দিষ্ট শিল্প কাঠামোর সুবিধা দেয়, যা আমাদের ভিটিস ডেভেলপমেন্ট প্ল্যাটফর্মের সাথে একত্রে কাজ করে। আমরা বুদ্ধিমান সম্পদ বরাদ্দে সাহায্য করার জন্য RedFish-এর মতো উচ্চ-স্তরের প্রভিশনিং ফ্রেমওয়ার্কের ভূমিকাও দেখতে পাই।

ভবিষ্যত এখন ই

কম্পোজেবল ডেটা সেন্টারের প্রতিশ্রুতি হল একটি উত্তেজনাপূর্ণ পরিবর্তন এবং Xilinx ডিভাইস এবং এক্সিলারেটর কার্ডগুলি এই নতুন দক্ষ আর্কিটেকচারের মূল বিল্ডিং ব্লক। দ্রুত পুনর্গঠনযোগ্যতা, কম লেটেন্সি, এবং একটি নমনীয় আর্কিটেকচার যা পরিবর্তিত কাজের চাপের সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে, Xilinx এই বিবর্তনে একটি প্রধান খেলোয়াড় হওয়ার জন্য ভাল অবস্থানে রয়েছে।

সূত্র: https://forums.xilinx.com/t5/Xilinx-Xclusive-Blog/The-Future-of-Adaptive-Computing-The-Composable-Data-Center/ba-p/1221927