Microsoft emploiera des puces programmables pour son moteur de recherche Bing

Quel impact sur les centres de données et sur le cloud si la Loi de Moore cesse d’être vérifiée? En d’autres termes, si les microprocesseurs ne voient plus leur performance doubler tous les 18 mois pour un prix toujours plus bas. L’hypothèse n’est pas farfelue: la Loi de Moore à déjà commencé à ralentir, constatent les experts. Cette évolution cruciale pour l’avenir d’une industrie du cloud en plein essor est aussi l’un des objets de recherche d’Ecocloud, le centre de recherche de l’EPFL dédié au cloud computing.

Début juin, le centre dirigé par Babak Falsafi célébrait son événement annuel à Lausanne, avec un conférencier particulièrement prestigieux. Doug Burger, Directeur des applications client et cloud chez Microsoft Research, y a présenté en avant-première le fruit des recherches menées avec son équipe et portant justement sur une issue possible au déclin de la Loi de Moore. Publié une dizaine de jours plus tard, l’article de Doug Burger - «A Reconfigurable Fabric for Accelerating Large-Scale Datacenter Services» - propose une solution hybride, entre software et hardware, pour contrer le déclin des progrès en matière de microprocesseurs.

Arbitrage entre ubiquité et efficience

Le cloud computing est en effet dans une sorte d’impasse liée au ralentissement de la Loi de Moore. Pour continuer à offrir des systèmes toujours plus performants et économiques, alors que les workloads explosent, les géants du cloud ont besoin des progrès continuels des microprocesseurs. L’optimisation des logiciels ne suffit pas à contenir cette explosion. Une solution consiste à employer des puces spécialisées pour certaines tâches (ASCI ou Application-specific integrated circuit), qui ont une efficience plus de mille fois supérieure aux microprocesseurs génériques. Cette approche se heurte toutefois au concept même de cloud computing, où l’objectif est que l’infrastructure soit à même de supporter et d’offrir de la performance quel que soit le workload, une recherche web ou un ERP. Il faut en quelque sorte choisir entre ubiquité et efficience. 

Tissu de circuits programmables

L’une des options envisagées par les chercheurs pour proposer un certain degré de généralité sans trop affecter la performance, consiste à employer des microprocesseurs programmables  (FPGA ou field-programmable gate array). Ces puces génériques peuvent être reconfigurées de façon dynamique, selon qu’elles ont à assumer tel ou tel workload, et offrir dès lors des performances plus proches de celles des puces spécialisées. Dans la pratique, ce concept a toutefois montré ses limites, les systèmes manquant d’élasticité et d’homogénéité, a expliqué Doug Buger.

L’idée innovante des chercheurs de Microsoft réside dans la création de tissus (fabric) de puces programmables. En configurant ces assemblages, baptisés Catapult, chaque puce du tissu se voit elle-même programmée pour des tâches spécifiques. Mis en œuvre dans des infrastructures test et soumis aux workloads du moteur de recherche Bing, ces assemblages se sont révélés robustes et offrir des gains de performance significatifs par rapport aux puces génériques, avec un doublement du volume de workloads par serveur. En même temps, ces tissus offrent davantage d’agilité que des puces spécialisées, puisqu’il est possible de les reprogrammer au gré des workloads, les configurations étant elles-mêmes stockées dans la mémoire DRAM. 

Pour Doug Buger, ce type de hardware programmable et de design hybride représente le futur de l’informatique: «C’est un changement radical qui, une fois la Loi de Moore passée, offrira des gains de performance en introduisant toujours davantage d’applications et de services à l’intérieur même du hardware». La firme de Redmond devrait commencer dès l’année prochaine à employer cette nouvelle génération de puces pour son moteur de recherche Bing. C'est ce qu'a dévoilé Andrew Putnam, chercheur chez Microsoft, lors de la conférence Hot Chips à Cupertino mercredi dernier.