Europa probeert niet alleen eigen processors te ontwikkelen, maar wil rond die chips ook complete cloudinfrastructuren bouwen. Het Europese OpenCUBE-project heeft daarin een nieuwe stap gezet. Een eerste Seine Server van SiPearl, uitgerust met de Europese Rhea1-processor, is afgeleverd bij het onderzoekscentrum van HPE in Grenoble. Daar wordt de server onderdeel van een pilotomgeving waarin een grotendeels Europese hardware- en softwarestack voor cloud en HPC wordt getest.
OpenCUBE is een onderzoeksproject binnen Horizon Europe dat begin 2023 van start ging. Het doel gaat verder dan het ontwikkelen van afzonderlijke Europese technologiecomponenten. De deelnemende organisaties willen aantonen dat met Europese processors en een open-source softwarestack een compleet cloudplatform kan worden samengesteld dat vervolgens op reproduceerbare wijze kan worden uitgerold.
Dat laatste is belangrijk. Europa investeert al langere tijd in eigen processors en andere infrastructuurtechnologie, maar een processor alleen levert nog geen bruikbaar cloudplatform op. Daarvoor zijn onder meer servers, netwerkvoorzieningen, besturingssoftware, compilers, managementsoftware en programmeeromgevingen nodig. Bovendien moeten al deze componenten samen als één systeem kunnen functioneren.
Rhea1 naar HPE-lab
De nu geleverde server is SiPearls Seine Reference Server. Het systeem is speciaal ontwikkeld rond Rhea1, de eerste generatie high-performance processors van het Franse SiPearl. Deze processor telt 80 Arm Neoverse V1-cores en beschikt onder andere over geïntegreerd High Bandwidth Memory, DDR5-interfaces en PCIe Gen5-connectiviteit. Rhea1 is ontwikkeld voor HPC‑, AI- en datacenterworkloads.
SiPearl is voortgekomen uit het European Processor Initiative (EPI), waarmee Europa meer eigen kennis en technologie voor high-performance computing wil ontwikkelen. Hoewel het ontwerp Europees is, wordt Rhea1 overigens niet in Europa geproduceerd: de daadwerkelijke fabricage vindt plaats bij TSMC in Taiwan.
Voor de levering aan HPE heeft SiPearl de Seine Server al in zijn eigen laboratoria getest. Daarbij is onder andere gekeken naar de integratie met HPE Slingshot, de Ethernet-gebaseerde netwerktechnologie van HPE voor data-intensieve HPC- en AI-workloads. Die tests worden nu voortgezet binnen het OpenCUBE-pilotsysteem in Grenoble.
Daarmee verschuift het project feitelijk van het testen van afzonderlijke bouwstenen naar het beproeven van een geïntegreerde omgeving op echte hardware.
Arm en RISC‑V naast elkaar
Een interessant aspect van OpenCUBE is dat het project zich niet uitsluitend op één processorarchitectuur richt. Naast de Arm-gebaseerde Rhea1 van SiPearl speelt ook RISC‑V een rol. Het Spaanse Semidynamics levert technologie op basis van zijn Atrevido RISC-V-processorkernen en werkt daarnaast aan software, libraries, ontwikkeltools en emulatietechnologie.
OpenCUBE onderzoekt daarmee hoe verschillende processorarchitecturen binnen één heterogene datacenteromgeving kunnen samenwerken. KTH Royal Institute of Technology, dat het project coördineert, werkt onder andere aan middleware waarmee software over Arm SVE en RISC‑V RVV kan worden verdeeld. Ook hybride geheugensystemen en schedulers voor gecombineerde HPC- en cloudworkloads maken deel uit van het onderzoek.
Volgens projectcoördinator Ivy Peng van KTH maakt de installatie in Grenoble het voor het eerst mogelijk om een werkend ontwerp voor een volgende generatie cloudomgeving op basis van Europese Arm- en RISC-V-technologie te demonstreren. Het onderzoek richt zich daarbij nadrukkelijk op praktische inzetbaarheid en niet alleen op theoretische prestaties.
Testen met echte toepassingen
Daarom worden binnen OpenCUBE ook concrete workloads gebruikt. Een belangrijke rol is hierbij weggelegd voor het European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). Deze organisatie gebruikt onder meer zijn Integrated Forecasting System als HPC-benchmark en test cloudgebaseerde workflows voor meteorologische gegevensverwerking. Ook de FDB-objectstore van ECMWF wordt bij de experimenten betrokken.
Daarnaast levert KTH toepassingen rond ruimteweer en geneesmiddelenonderzoek. Het idee is dat de Europese infrastructuur niet alleen technisch moet functioneren, maar ook moet aantonen dat zij zware wetenschappelijke en data-intensieve workloads aankan.
HPE draagt behalve zijn Slingshot-netwerktechnologie ook kennis rond systeembeheer, netwerkbeveiliging en compilertechnologie bij. Daarbij wordt onder meer gewerkt met OpenCHAMI, open-source software voor het beheren van HPC-systemen. De Technische Universiteit München richt zich binnen het project onder andere op programmeeromgevingen, tooling en middleware voor snelle netwerken.
Soevereiniteit gaat verder dan de cloudprovider
De ontwikkeling is vooral interessant in het licht van de Europese discussie over digitale soevereiniteit. Die discussie draait vaak om de vraag waar data worden opgeslagen, welke cloudprovider wordt gebruikt en onder welke wetgeving een aanbieder valt. OpenCUBE trekt het vraagstuk verder naar beneden in de technologiestack.
Zelfs wanneer een cloudomgeving met Europese software wordt beheerd en in een Europees datacenter staat, is de onderliggende hardware doorgaans sterk afhankelijk van technologie van buiten Europa. Dat geldt met name voor processors en accelerators.
OpenCUBE probeert die afhankelijkheid gedeeltelijk te verkleinen door een infrastructuur te ontwikkelen waarin Europese processortechnologie daadwerkelijk als basis voor cloud- en HPC-diensten kan worden gebruikt. SiPearl-topman Philippe Notton stelt daarom dat een Europese soevereine cloud volgens hem uiteindelijk ook Europese processors nodig heeft.
Daarbij is wel enige nuance nodig. Ook Rhea1 is geen volledig Europese keten. De processor maakt gebruik van de Arm-architectuur en wordt door TSMC in Taiwan geproduceerd. Het project laat daarmee tegelijkertijd zien hoe moeilijk het is om digitale soevereiniteit als absolute onafhankelijkheid te definiëren. Het Europese aandeel zit vooral in het ontwerp van de processor, de systeemarchitectuur en een groeiend deel van de softwarestack.
Van Europese chip naar Europees platform
Juist daarom is de aflevering van één server in Grenoble relevanter dan het aantal systemen doet vermoeden. Europa heeft inmiddels verschillende initiatieven voor eigen processors, cloudtechnologie en open-source infrastructuur. De volgende uitdaging is om die losse onderdelen samen te voegen tot systemen die daadwerkelijk kunnen worden ingezet.
OpenCUBE wil uiteindelijk een soort blauwdruk opleveren waarmee een cloudplatform op basis van Europese technologie opnieuw kan worden opgebouwd en uitgerold. Daarbij staan naast prestaties ook energie-efficiëntie en het efficiënt programmeren van heterogene datacenters centraal. Het project wordt gefinancierd via Horizon Europe en sluit aan op het bredere European Processor Initiative.
De Seine Server in Grenoble vormt daarmee vooral een praktische proef. De komende tests moeten duidelijk maken hoe goed de Europese processor, netwerkcomponenten, open-source software en verschillende programmeeromgevingen als één geheel functioneren.
Voor Europa is dat een belangrijke volgende stap. Een eigen processor ontwerpen is één ding. Van zo’n processor een bruikbaar fundament maken voor cloud‑, AI- en HPC-infrastructuur is een heel andere uitdaging. Met OpenCUBE komt die tweede fase nu steeds nadrukkelijker in beeld.
