«Холодный» дата-центр Facebook в Орегоне
Одна из причин популярности сервисов типа Facebook — высокая производительность, благодаря чему задержек и лагов в работе сайта практически нет (или почти нет). Если бы задержки при загрузке фоточек и видео случались бы постоянно, то, вероятно, Facebook не смогла бы развиваться настолько активно, как это происходило ранее и происходит сейчас. Но высокая популярность сервиса означает необходимость постоянно наращивать производительность, причем настолько быстро, настолько это возможно.
При этом используются не только экстенсивные, но и интенсивные методы наращивания производительности. Другими словами, требуется оптимизировать все и вся. И здесь — очередная проблема, ведь даже в небольшой компании на оптимизацию работы компьютерной сети зачастую тратятся большие средства. Что уж тут говорить о таком гиганте, как Facebook — здесь затраты на оптимизацию считают десятками, если не сотнями миллионов. Тем не менее, при таких масштабах даже небольшой удачный пример оптимизации может сэкономить миллионы долларов.
«Инфраструктурная» команда Facebook тратит практически все свое время на обдумывание возможностей повышения эффективности оборудования или ПО (локального или облачного — разницы особой нет). В начале этого года команда разработала интересный план по оптимизации работы социальной сети, причем этот план оказался весьма эффективным.
Так, два дата-центра Facebook были спроектированы и построены с практически единственной целью — сохранять все пользовательские фото и видео, плюс качественное обслуживание соответствующего трафика. Поскольку эти дата-центры (их назвали датацентрами «cold storage») были «заточены» под небольшое количество задач, команда смогла оптимизировать очень большое количество систем, снизив потребление энергии дата-центром, а также использовав не самое дорогое оборудование для хранения.
Как это работает?
Компания стала использовать не самый сложный, но весьма эффективный способ хранения медиа-фалов. Так, каждое изображение пользователей Facebook хранится в нескольких копиях, размещенных в ДЦ компании. Копии хранятся как в главных дата-центрах, так и в центрах «холодного хранения».
Более новые, более популярные файлы хранятся в большем количестве копий в «горячих» дата-центрах, чем более старые фото, которые мало кто просматривает. Главная функция систем «холодного хранения» — убедиться, что все файлы доступны всегда, в любое время.
Поскольку в системах «холодного хранения» размещаются копии не слишком популярных фото, то инженеры решили не использовать резервную электрическую инфраструктуру или аварийные генераторы. Это один из способов сэкономить средства.
Системы холодного хранения представляют собой несколько модифицированную версию Open Vault, стандарта систем хранения, разработанный в рамках Open Compute Project. Здесь интересным моментом является то, что в корзине одномоментно работает только один жесткий диск.
Модифицированная система хранения данных Open Rack, с небольшим количеством элементов питания, кулеров и прочих элементов
Специальное программное обеспечение контролирует каждый из дисков, включая только тот, который нужен в данный момент. Таким образом, «холодные» системы хранения данных потребляют энергию, необходимую для одновременной работы только 6% всех жестких дисков, которые работают в системе. В итоге, потребляется только 25% энергии, которую используют традиционные системы хранения данных, где работают сразу все жесткие диски. В свою очередь, это позволяет использовать в Open Rack только одну секцию питания (power shelve) вместо трех. Также здесь используется 5 источников питания вместо 7. А количество проводящих шин в Open Rack снижено с 3 до 1. Да и количество кулеров снижено с трех до одного, все по той же причине — единовременно работает очень малое количество жестких дисков.
10+10=14
В дополнение к оптимизации аппаратного обеспечения, инженеры Facebok оптимизируют и программное обеспечение. Например, в системах хранения данных используется технология исправления ошибок, которая называется Reed-Solomon. Она позволяет снизить объем памяти, требуемый для сохранения копий медиафайлов. Технология обеспечивает хранение копий не целиком, а частями. При необходимости Reed-Solomon собирает из частей весь файл, из всех областей, которые доступны в данный момент.
Так, если файл разделен на 10 частей, храниться в двух (к примеру) местах будет не 20 частей, а только 14.
Объяснение технологии Reed-Solomon от Facebook
Что дальше?
Несмотря на то, что «холодные» системы хранения данных работают отлично, и в двух дата-центрах вполне достаточно объема для хранения большего, чем сейчас, количества информации, команда Facebook обдумывает свой следующих ход.
Так, сегодня данные, хранимые в «горячем» дата-центре Западного Побережья, дублируются в «холодной» системе хранения данных на Восточном Побережье, и наоборот. Следующим шагом компании будет использование технологии Reed-Solomon во всех «холодных» системах хранения данных.
Когда будет построена третья такая система, третий «холодный» дата-центр, система будет виртуально безошибочной, сверх-надежной. Даже, если один из дата-центров уйдет в оффлайн, данных, хранимых в двух остальных ДЦ, будет достаточно для поддержания нормальной работы Facebook. Ну, а вероятность отключения сразу двух дата-центров чрезвычайно мала.
