Aunque la computación en la nube todavía es relativamente joven para muchas organizaciones y usuarios de todo el mundo, la tendencia ascendente del almacenamiento de datos en esta nueva plataforma parece imparable, por lo que la necesidad de unas prácticas eficientes, al tiempo que rentables económicamente y respetuosas con el medio ambiente, resultan imperiosas.
Las aplicaciones software que se valen de estos servicios en línea son comúnmente conocidas como cargas de trabajo scale-out, de consolidación horizontal o hacia abajo, al utilizar varios servidores pequeños que se visualizan como un único sistema; en contraposición del modelo scale-up, también llamado de consolidación vertical o hacia arriba, que consiste en centralizar en uno o pocos grandes servidores el procesamiento que actualmente se hace en múltiples equipos pequeños distribuidos.
Son claro ejemplo del modelo scale-out aplicaciones conductoras de datos como la búsqueda en la Web, las redes sociales o el análisis de negocios, las cuales se caracterizan por conformar enormes grupos de trabajo, con alto grado de paralelismo y limitaciones en tiempo real, peculiaridades que las diferencian de las aplicaciones de escritorio tradicionales.
De su estudio y de todo lo relativo a tecnologías de eficiencia energética y ecológica en la Nube se encarga el centro de investigación EcoCloud, creado en el seno de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) en Suiza. Recientemente, su director fundador, Babak Falsafi, profesor también en la Escuela de Informática y Ciencias de la Comunicación de la EPFL, presentó el trabajo titulado Despejando la nube: Un estudio de cargas de trabajo emergentes en el hardware moderno, donde muestra los resultados de disponer las tecnologías actuales al servicio de la nueva plataforma.
Según explica la Red de Arquitectura y Compilación Integradas y de Alto Rendimiento (HIPEAC) en un comunicado, dicho estudio recibió el premio al mejor trabajo en ASPLOS 2012, conferencia multidisciplinar enmarcada dentro del congreso que esta red europea organiza anualmente para fortalecer la alianza entre sus miembros, más de 1.000 investigadores activos en los diferentes segmentos del mercado de la informática de todo el continente.
Limitaciones de los servidores actuales
Para el equipo de investigación del EcoCloud, para apoyar la creciente popularidad y la continua expansión de servicios en la Nube, los proveedores deben superar el espacio físico y las restricciones de energía que limitan el crecimiento de los grandes centros de datos. A su juicio, los procesadores predominantes actualmente son “ineficientes” para el funcionamiento de las cargas de trabajo scale out demandadas, lo que ocasiona “baja densidad de computación y pobres equilibrios entre el rendimiento y la energía”, continúa el comunicado.
Prolongar las tendencias actuales para la producción y análisis de datos favorecerá el empeoramiento de estas ineficiencias. Es lo que se desprende del trabajo realizado por el equipo liderado por el profesor Falsafi, para lo cual estudiaron durante más de una década las cargas de trabajo de un servidor convencional sobre el hardware. “Queríamos ver cómo se comporta la emergente carga de trabajo scale out en modernos centros de trabajo”, explica Falsafi.
“Para nuestra sorpresa, encontramos que la mayor parte de los recursos de hardware de un procesador de cualquier servidor moderno, incluyendo los núcleos, cachés y la conectividad fuera del chip, se sobrecargaban ante las continuas cargas de trabajo scale out, ocasionando enormes deficiencias”, detalla el profesor.
Ante los resultados de la evaluación, los investigadores enfocan ahora su proyecto hacia el desarrollo de procesadores para servidores “en sintonía con las demandas de cargas de trabajo scale out”, como puntualiza Boris Grot, otro miembro del equipo. A su vez, esta nueva propuesta será presentada en otro artículo que se expondrá en el Simposio Internacional de Arquitectura de Computadores (ISCA), considerado como la conferencia académica de primer nivel en esta materia que se celebra también anualmente, en esta ocasión en junio en Orlando, Estados Unidos.
En concreto, su idea estriba en diseñar un procesador scale out, una organización del mismo que, a diferencia de las tendencias actuales de diseño industrial de chips, “minimice el alto consumo de energía de los núcleos y muchas de las capacidades de la cache on-die (integrada dentro del procesador), favoreciendo el reparto de la energía para un gran número de núcleos simples creados en torno a una jerarquía de memoria optimizada”, anuncia Grot.
Según el mismo, estas mejoras no sólo supondrían un rendimiento y eficiencia mayor a nivel de cada chip del procesador, sino que también permitirían una reducción considerable en el coste total de propiedad de los centros de datos, uno de los puntos que todavía hoy puede frenar a las pequeñas o grandes empresas para dar el salto a la Nube.
Financiación europea
Este trabajo fue financiado parcialmente por el proyecto de servidor EuroCloud, un programa de Sistemas de Computación que también surgió de la red HIPEAC y que está dirigido por importantes centros de investigación y compañías colaboradoras del sector, como es el caso de ARM, IMEC, Nokia y la Universidad de Chipre.
El coordinador del proyecto, Eme Özer, ingeniero y representante de ARM, destaca que el objetivo del mismo es “incrementar por diez la eficiencia general de alimentación del servidor a través de procesadores móviles y de chips con DRAM 3D integrado”. Esta última tecnología permite literalmente apilar circuitos integrados convencionales e interconectarlos entre sí, consiguiendo que la memoria de estos chips sea muy superior a la de uno convencional.
A su vez, EuroCloud es una iniciativa financiada por el Séptimo Programa Marco (7PM), por el cual la Unión Europea apoya las actividades de investigación y desarrollo, abarcando prácticamente la totalidad de disciplinas científicas. Con un plazo de ejecución desde enero de 2007 a 2013, está diseñado para dar continuidad a los logros del programa marco anterior, hacia la creación del espacio europeo de investigación y llevarlo más allá, hasta el desarrollo en Europa de la economía y la sociedad del conocimiento.
Dada la popularidad ascendente de la computación en la Nube y su potencial para transformar la prestación de servicios, no cabe duda de que los avances en este campo emergente seguirán estando entre las prioridades de los proyectos impulsados desde el programa marco.