Google Research vào ngày 14 tháng 6 đã công bố một nghiên cứu trên blog chính thức, đề xuất phương án biến các điện thoại thông minh đã ngừng sản xuất thành các nút tính toán trung tâm dữ liệu; dữ liệu cốt lõi là 25 đến 50 chiếc điện thoại cũ có năng lực tính toán tương đương một máy chủ hiện đại, và hiệu năng chip lõi của Pixel Fold năm 2023 vượt đa số bài test so với máy chủ tiêu chuẩn trung tâm dữ liệu ASUS RS720A-E11.
Kết quả kiểm tra xác nhận SPEC CPU2017: Hiệu năng lõi của Pixel Fold so với ASUS RS720A-E11
Theo dữ liệu thử nghiệm chuẩn hoá được Google Research công bố trên blog chính thức:
Tổ hợp thử nghiệm： Lõi bộ xử lý hiệu năng của Pixel Fold năm 2023 vs máy chủ trung tâm dữ liệu ASUS RS720A-E11
Công cụ benchmark： SPEC CPU2017 (đánh giá hiệu năng CPU theo chuẩn ngành)
Kết quả thử nghiệm： Lõi hiệu năng của Pixel Fold ở đa số hạng mục thử nghiệm, hiệu năng đơn lõi vượt trội so với hiệu năng đơn lõi của máy chủ ASUS RS720A-E11
Giải thích của Google Research： Chip trên điện thoại thông minh do giới hạn nguồn điện của thiết bị di động, hiệu năng trên mỗi watt đã được mài dũa trong nhiều năm; máy chủ trung tâm dữ liệu tập trung vào xử lý song song đa lõi, bộ nhớ lớn và băng thông I/O, và hiệu năng đơn lõi không phải ưu tiên thiết kế.
Thông số cải tạo： Giữ nguyên bo mạch chủ, tháo toàn bộ phần còn lại, thay phần mềm bằng Linux
Theo các bước cải tạo đã được xác nhận trong đề án của Google Research:
Lớp phần cứng： Tháo màn hình, pin, vỏ máy, mô-đun camera, giữ lại bo mạch chủ. Theo đánh giá dấu chân carbon nội bộ của Google, bo mạch chủ chiếm khoảng 50% lượng carbon trong toàn bộ chiếc điện thoại.
Lớp phần mềm： Thay thế userspace Android phiên bản di động bằng bản phân phối Linux phổ dụng; tắt các cơ chế bảo vệ cấp tiêu dùng như “low memory killer” (tính năng này được thiết kế để giữ cho giao diện điện thoại mượt mà, nhưng trong môi trường máy chủ đám mây sẽ gây nhiễu việc phân bổ bộ nhớ bình thường).
Kiến trúc cụm： 25 đến 50 chiếc điện thoại tạo thành một cụm tự quản, dùng ứng dụng dạng container kèm điều phối của Kubernetes, với các tác vụ tải công việc ở lớp trên, hành vi của cụm tương đương một máy đám mây.
Dữ liệu đo thực tế và kế hoạch 2.000 chiếc điện thoại của UC San Diego
Đã hoàn tất 20 chiếc điện thoại đo thực tế： Trong các khung thời gian nộp bài cao điểm của khóa học có hơn 75 người, độ trễ chấm điểm của cụm 20 điện thoại thấp hơn so với backend AWS mặc định; năng lực tính toán của mỗi điện thoại xấp xỉ AWS t3.micro (2 CPU ảo, 1GB bộ nhớ).
Kế hoạch 2.000 chiếc điện thoại của UC San Diego (tiến độ mục tiêu, hiện vẫn đang lên kế hoạch)： Mục đích là hỗ trợ các khóa học thông tin như “tính toán song song” và “lập trình hệ thống”; sau khi triển khai đầy đủ có thể đồng thời hỗ trợ hàng trăm khóa học, năng lực tính toán tương đương khoảng 50 máy chủ; chi phí chỉ bằng một phần nhỏ so với mua sắm thông thường; thời gian mục tiêu đưa vào hoạt động là mùa thu năm 2026. Tính đến ngày 14 tháng 6 năm 2026, cụm của UC San Diego vẫn chưa xác nhận hoàn công hoặc đi vào vận hành.
Các vấn đề chưa được giải quyết được nhóm nghiên cứu xác nhận： độ tin cậy của phần cứng cấp tiêu dùng
Các vấn đề mở được Google Research nêu rõ trong bài luận： bo mạch chủ của điện thoại chưa bao giờ được thiết kế để chạy liên tục 24/7 với tải công việc của máy chủ; hiện vẫn thiếu dữ liệu quy mô lớn dài hạn về đường cong tuổi thọ linh kiện và phân bố tỷ lệ hỏng hóc khi phần cứng cấp tiêu dùng hoạt động trong thời gian dài ở mức tải cao. Cụm 2.000 chiếc điện thoại của UC San Diego, trong đó có một chức năng là thu thập có hệ thống các dữ liệu độ tin cậy như vậy.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao hiệu năng đơn lõi của chip di động có thể vượt máy chủ trung tâm dữ liệu？
Theo giải thích của Google Research, chip di động đã được tối ưu nhiều năm về hiệu suất năng lượng (hiệu năng trên mỗi watt) nhờ giới hạn pin nghiêm ngặt của thiết bị di động; trong khi máy chủ trung tâm dữ liệu tập trung vào xử lý song song đa lõi và độ trễ I/O, nên hiệu năng đơn lõi không phải hạng mục ưu tiên. Trong benchmark đơn lõi SPEC CPU2017, khác biệt này khiến lõi hiệu năng của Pixel Fold vượt trội ở đa số hạng mục so với ASUS RS720A-E11.
25-50 chiếc điện thoại tạo thành một cụm, làm sao để ứng dụng lớp trên trông như một máy chủ？
Theo phương án của Google Research, cụm dùng các ứng dụng dạng container kèm điều phối của Kubernetes, khiến cho đối với các tác vụ tải công việc ở lớp trên, cụm thể hiện hành vi như một máy đám mây duy nhất. Người quản trị thao tác thông qua giao diện chuẩn của Kubernetes, không cần quản lý riêng từng nút điện thoại.
Vì sao con số 50% carbon chứa trong bo mạch chủ lại quan trọng đối với phép tính phát thải carbon của phương án？
Theo đánh giá dấu chân carbon nội bộ của Google, bo mạch chủ chiếm khoảng 50% lượng carbon từ khai thác nguyên liệu đến phát thải khi xuất xưởng. Phương án cải tạo giữ lại bo mạch chủ và tháo bỏ các bộ phận khác, tức là tiếp tục sử dụng phần linh kiện có lượng carbon phát thải lớn nhất, nhờ đó các phát thải hiện có được pha loãng tối đa thay vì biến nó thành chi phí chìm của một chiếc điện thoại bị loại bỏ.
