Nền tảng điện toán carbon thấp làm từ điện thoại đã ngừng sử dụng
(research.google)- Việc gom các bo mạch chủ từ smartphone không còn được sử dụng thành cụm và tái triển khai cho điện toán đám mây đa dụng có thể giúp giảm dấu chân carbon của điện toán bằng cách cắt giảm sản xuất phần cứng mới
- Phát thải carbon của điện toán được chia thành carbon vận hành từ điện năng tiêu thụ khi sử dụng và carbon hàm chứa từ quá trình sản xuất phần cứng; dấu chân từ khâu sản xuất là bài toán phức tạp hơn
- Lõi hiệu năng đơn luồng của smartphone đời mới có hiệu năng tương đương hoặc cao hơn lõi của máy chủ đa lõi hiện đại, nhưng do bộ nhớ và số lõi nhỏ hơn nên cần chọn lọc ứng dụng phù hợp
- UC San Diego, với hỗ trợ từ Google, đang lên kế hoạch cho một trung tâm dữ liệu dựa trên 2.000 điện thoại Pixel; trong thử nghiệm ban đầu quy mô 20 máy, hệ thống hỗ trợ được tỷ lệ nộp bài cao điểm của lớp hơn 75 sinh viên và có độ trễ chấm bài thấp hơn backend AWS mặc định
- Cách triển khai này cung cấp năng lực tính toán tương đương 50 máy chủ với chi phí thấp hơn, đồng thời trở thành bệ thử nghiệm quy mô lớn để xác minh độ tin cậy của phần cứng cấp tiêu dùng trong môi trường sử dụng liên tục
Dấu chân carbon của điện toán và tái sử dụng smartphone
- Dấu chân carbon của điện toán là một thách thức trọng tâm về tính bền vững; các nguồn chính gồm carbon vận hành phát sinh từ năng lượng tiêu thụ khi sử dụng và carbon hàm chứa liên quan đến sản xuất phần cứng
- Carbon vận hành thường được xử lý bằng các cách như cải thiện hiệu suất năng lượng và sử dụng năng lượng sạch, nhưng dấu chân từ khâu sản xuất là rào cản phức tạp hơn
- Nhóm nghiên cứu tại UC San Diego đang xây dựng hướng tiếp cận điện toán cụm điện thoại bằng cách tách bo mạch chủ từ smartphone đã ngừng sử dụng, gom chúng thành cụm và tái triển khai thành nền tảng điện toán đa dụng
- Kế hoạch của trường, được Google hỗ trợ, là xây dựng một trung tâm dữ liệu với 2.000 điện thoại Pixel để cung cấp điện toán đám mây chi phí thấp, carbon thấp cho hàng trăm nhà nghiên cứu và sinh viên
- Cách tiếp cận này nhắm tới việc giảm nhu cầu sản xuất phần cứng mới và lượng phát thải đi kèm
Smartphone: yếu tố đóng góp quan trọng
- Trung bình, mọi người thay điện thoại mỗi 4 năm
- Việc thay thế thường được thúc đẩy bởi nhu cầu muốn có thiết bị mới, bao gồm cả các tính năng mà mẫu mới mang lại
- Nhiều điện thoại đã được thay thế vẫn giữ nguyên năng lực tính toán cốt lõi và thực chất là những máy tính tương đối mạnh với bộ xử lý, bộ tăng tốc, bộ nhớ và lưu trữ tích hợp
- Ngay cả những điện thoại đời cũ không còn hấp dẫn với người mua đầu tiên cũng có thể trực tiếp làm giảm dấu chân môi trường của điện toán nếu được đưa trở lại hoạt động, vì tránh được nhu cầu khai thác thêm nguyên liệu thô
- Chiến lược mới là tái triển khai những smartphone không còn được mong muốn vào các ứng dụng điện toán đám mây
Từ thiết bị tiêu dùng thành phần cứng trung tâm dữ liệu
- Hiệu năng đơn luồng của lõi hiệu năng trên smartphone hiện đại tương đương hoặc tốt hơn hiệu năng lõi của máy chủ đa lõi hiện đại
- So sánh Pixel Fold 2023 với ASUS RS720A-E11 bằng bộ benchmark SPEC cho thấy trong phần lớn bài đo, hiệu năng trên mỗi lõi của lõi hiệu năng Pixel Fold vượt máy chủ trung tâm dữ liệu làm mốc
- Khác biệt lớn nhất giữa smartphone và máy chủ là kích thước và dung lượng
- Máy chủ có hàng chục lõi xử lý đa luồng mạnh mẽ và dung lượng bộ nhớ rất lớn
- Smartphone có vài lõi xử lý dị thể và 8~12GB bộ nhớ
- Thách thức cốt lõi là nhắm đến những ứng dụng phù hợp hoặc có thể điều chỉnh để phù hợp với dung lượng của smartphone
- Việc tái triển khai smartphone tiêu dùng chưa chỉnh sửa vào môi trường trung tâm dữ liệu là rủi ro và kém hiệu quả
- Phần cứng ngoại vi như màn hình, pin, khung máy và camera là không cần thiết trong môi trường máy chủ
- Một số linh kiện, đặc biệt là pin, không được làm từ vật liệu đạt chuẩn cho môi trường trung tâm dữ liệu
- Trước khi triển khai, điện thoại cần được xử lý để chỉ giữ lại bo mạch chủ chứa chức năng tính toán cốt lõi
- Theo đánh giá về dấu chân carbon nội bộ, bo mạch chủ chiếm tỷ trọng lớn nhất trong carbon hàm chứa, khoảng 50%
- Công việc này nhắm vào bộ phận có tác động lớn nhất
Hệ điều hành và điều phối cụm
- Hệ điều hành Android vốn đã dựa trên Linux, nhưng không gian người dùng Android hướng di động cần được thay bằng bản phân phối Linux đa dụng
- Việc cập nhật hệ điều hành không chỉ giúp đảm bảo khả năng lập trình mà còn tắt nhiều cơ chế bảo vệ vốn quan trọng với thiết bị tiêu dùng nhưng không cần thiết cho điện toán đám mây
- Điện thoại có daemon low memory killer để hạn chế các ứng dụng dùng nhiều bộ nhớ
- Để đạt hiệu năng cấp máy chủ truyền thống, cần điều phối công việc trên nhiều thiết bị
- Kết quả benchmark SPEC cho thấy 25~50 smartphone tương đương 1 máy chủ hiện đại
- Các ứng dụng được container hóa được quản lý bằng Kubernetes để xử lý bài toán này
- Điện thoại được tổ chức thành các cụm tự quản quy mô 25~50 máy
Xây dựng nền tảng điện toán đám mây carbon thấp
- Tại nhiều trường đại học, các ứng dụng EdTech, chấm bài và nghiên cứu đã chạy trên đám mây
- Phạm vi ứng dụng trải từ máy nhỏ để lưu trữ Jupyter notebook đến máy chủ đắt tiền dùng GPU cho các lớp học điện toán song song
- Phần lớn các ứng dụng này đều nằm trong phạm vi mà một smartphone đơn lẻ có thể lưu trữ
- Backend chấm bài tiêu chuẩn chạy trên các instance đám mây nhỏ như AWS t3.micro, với cấu hình 2 vCPU và 1GB bộ nhớ
- Thử nghiệm chạy tác vụ chấm bài điện toán song song trên cụm 20 điện thoại cho thấy các điểm vận hành đáp ứng hoặc vượt yêu cầu thông thường về thông lượng và độ trễ
- Bài tập dựa trên phép nhân ma trận có cường độ CPU cao và chạy khoảng 50 giây trên một thiết bị đơn
- Các chỉ số độ trễ đã bao gồm cả điều phối cụm
- Nhóm nghiên cứu UC San Diego đang lên kế hoạch cho cụm tính toán 2.000 điện thoại để hỗ trợ các môn khoa học máy tính như Parallel Computation và Systems Programming
- Trong thử nghiệm ban đầu, ngay cả cụm 20 điện thoại cũng có thể hỗ trợ tỷ lệ nộp bài cao điểm của lớp hơn 75 sinh viên, và độ trễ chấm bài thấp hơn backend AWS mặc định
- Triển khai 2.000 điện thoại có thể hỗ trợ đồng thời 100 lớp như vậy
- Việc triển khai mang lại lợi ích trực tiếp là cung cấp năng lực tính toán tương đương 50 máy chủ với chỉ một phần nhỏ chi phí thông thường
- Cùng lúc, đây cũng là bệ thử nghiệm để xác minh điện toán dựa trên smartphone ở quy mô lớn
- Đặc biệt, hệ thống sẽ khảo sát độ tin cậy của phần cứng cấp tiêu dùng trong môi trường sử dụng liên tục
- Toàn bộ hệ thống dự kiến ra mắt vào mùa thu năm 2026
- Có thể tìm hiểu thêm về các cách tiếp cận giảm phát thải carbon liên quan đến điện tử tiêu dùng trong Consumer Hardware Carbon Reduction Guide
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Lý do chính khiến điện thoại đã ngừng sử dụng trở thành rác thải điện tử là vì firmware blob độc quyền và hệ thống bị khóa khiến người dùng không thể duy trì thiết bị bằng các bản cập nhật bảo mật
Thời gian hỗ trợ của OEM cũng quá ngắn, nên sau khi hết hỗ trợ thì thiết bị trở nên rất mất an toàn
Không nên kết nối các thiết bị cũ với mạng có thể truy cập Internet
Google làm tốt ở điểm này với 7 năm hỗ trợ, nhưng Sony là 4 năm, và các mẫu không phải flagship của Xiaomi hay các mẫu rẻ nhất của Samsung cũng tương tự
Nhưng nếu Google có thể nhận một đống điện thoại cũ bất kỳ rồi làm như vậy, thì thật khó hiểu vì sao họ không cho người tiêu dùng cùng một lựa chọn
Ngay cả khi chỉ làm được với những điện thoại từng do Google bán ra thì câu hỏi đó vẫn còn nguyên, và điều tương tự cũng áp dụng cho các nhà sản xuất khác
Như đã nói, vòng lặp điện thoại trở nên vô dụng chỉ vì OEM ngừng hỗ trợ cần phải bị phá vỡ
Đồng thời người dùng cuối phải có thể thay thế và sửa pin, màn hình, đầu nối v.v.
Cũng chưa rõ dữ liệu ra vào các node điện toán bằng điện thoại cũ kiểu này như thế nào
Không biết có phải USB-C không, và bài viết giải thích phần đó hơi thiếu
Thường là họ đổi vì điện thoại chậm đi, pin chai, hoặc muốn camera tốt hơn
Hơn nữa, việc có thể thay firmware blob hay kernel không có nghĩa là sẽ thực sự có bản cập nhật
Trên LineageOS, Android 16 yêu cầu Linux 5.4 trở lên, nên nhiều điện thoại dùng kernel cũ hơn đang bị kẹt ở 22.2(Android 15)
Trước đây, cả những thiết bị như Pixel đời đầu từ năm 2016 cũng có thể lên Android mới nhất
Đây không phải vấn đề của firmware blob hay hệ thống bị khóa; mã nguồn kernel vẫn có và cũng có thể thay kernel, nhưng chẳng ai muốn mất công nâng kernel cho một chiếc điện thoại 10 năm tuổi
https://lineageos.org/Changelog-30/#legacy-devices
Việc không nên kết nối thiết bị cũ với mạng có thể truy cập Internet cũng còn tùy trường hợp sử dụng
Nếu là NAS hoặc cụm tính toán chỉ chạy các tác vụ đáng tin cậy thì, trừ khi kernel có lỗ hổng thực thi mã từ xa, có thể vẫn ổn
Vì nội dung tập trung vào điện thoại Google, nên mở khóa bootloader có lẽ không phải vấn đề lớn, và bài cũng nói rằng dù vì lý do khác thì kernel cũng cần được thay thế
Trở ngại lớn nhất của kiểu cụm máy tính này có lẽ là chi phí
Dù điện thoại 4 năm tuổi là đồ miễn phí, vẫn cần tháo rời, kiểm thử, và phát triển phần cứng lẫn phần mềm hỗ trợ, và tất cả những việc này phải lặp đi lặp lại liên tục
Google có thể có đủ số lượng để tạo cụm đồng nhất với phần cứng của một thế hệ cụ thể, nhưng các thế hệ điện thoại thay đổi chỉ trong vài tháng
Dùng phần cứng 4 năm tuổi đồng nghĩa ngay từ đầu đã mất đi 4 năm tuổi thọ linh kiện kỳ vọng, mà đó còn là so sánh trong cùng phân khúc chứ chưa phải so giữa phần cứng tiêu dùng với phần cứng cấp máy chủ
Với ngần ấy công việc phát sinh, cũng đáng nghi là điều đó ảnh hưởng thế nào đến dấu chân carbon mà họ đang muốn giảm
Có khi dùng điện thoại như điện thoại lâu hơn còn hiệu quả hơn
Đây là ý tưởng hay cho dự án nghiên cứu hoặc dự án sở thích nhỏ, nhưng để thành công về mặt thương mại thì có vẻ cực kỳ khó
Hiếm có điện thoại nào cho mở khóa bootloader, và driver mã nguồn mở có thể đưa lên mainline kernel còn hiếm hơn
Bài viết dường như nhắc đến Pixel Fold đời 2023 như một trong các ứng viên; nếu màn hình dễ vỡ của nó bị hỏng thì đó có thể là cơ hội tốt, nhưng chắc chắn không phải thiết bị cũ rẻ dễ kiếm
Ngay cả Pixel dạng thanh thông thường cũng chỉ được hỗ trợ hạn chế với các hệ điều hành thay thế Android thực sự như PostmarketOS, còn các thiết bị bên thứ ba rẻ hơn thì thường dùng SoC Mediatek/Exynos và nhiều trường hợp hoàn toàn không có tài liệu công khai hay hỗ trợ nào
Nó cho phép mở khóa bootloader và có LineageOS nên đến giờ vẫn dùng được
Hiệu năng vẫn ổn và đủ cho nhu cầu của tôi, các app ngân hàng và thanh toán số cũng đều hoạt động
OEM chỉ cần cho phép mở khóa bootloader là được
Ngay cả nếu chỉ cho mở khóa sau khi ngừng bán thì cũng có thể giảm lãng phí rất nhiều
Quá tham lam
Để làm được những việc như thế này, sẽ tốt nếu có quy định bắt buộc mở khóa bootloader
Người ta đã làm cụm máy tính bằng phần cứng tiêu dùng từ hàng chục năm nay, và chắc nhiều người còn nhớ siêu máy tính PS3 vào giữa những năm 2000
Cá nhân tôi có nhiều tác vụ batch như mô phỏng CFD, nên có thể chạy dễ dàng trên một bó điện thoại mà không gặp vấn đề về độ tin cậy
Tôi muốn tái sử dụng phần cứng cũ và cho nó một vòng đời thứ hai
Tôi cũng đang cân nhắc chạy các máy chủ cũ từ những nơi như ETB, nhưng hiệu năng trên mỗi watt của điện thoại rất có thể sẽ tốt hơn nhiều
Tôi không chắc việc bắt buộc mở khóa cả những thiết bị như vậy có công bằng hay không
Dù vậy, nếu là thiết bị điện toán đa dụng thì tôi đồng ý 100%, và rốt cuộc cũng không khác biệt nhiều lắm
Có vẻ cũng có thể đưa ra quy tắc kiểu như mọi thiết bị phải cho mở khóa sau khoảng 4 năm kể từ khi ra mắt, bất kể thời điểm bán hay việc đã hết hỗ trợ hay chưa
Hoặc cũng có thể ngay từ đầu, mô hình kinh doanh bán rẻ hơn đối thủ rồi thu hồi vốn sau bằng game về sau không phải là mô hình doanh thu mong muốn
Có lẽ mọi thiết bị đáp ứng các điều kiện như bộ nhớ và hiệu năng CPU vượt một ngưỡng nhất định, đồng thời có thể xử lý lưu lượng IP, đều nên cho mở khóa
Chứ bắt cả việc mở khóa firmware của máy nướng bánh mì thì nghe buồn cười quá
Các hãng phần cứng phải công bố mã nguồn cần thiết cho firmware, blob v.v.
Tôi cũng cho rằng nên có quy tắc 20 năm buộc mọi phần mềm thương mại đã phát hành phải công bố mã nguồn sau 20 năm, trừ các ngoại lệ liên quan đến an ninh quốc gia
Cách tiếp cận này khá thú vị
Việc nhóm này xử lý các thiết bị như nhiều máy chủ yếu, về cơ bản giống một cụm Raspberry Pi, có vẻ là cách thực tế nhất để tái sử dụng phần cứng điện thoại ở quy mô lớn
Điều đó lại càng đúng nếu có sự hỗ trợ từ chính nhà sản xuất phần cứng
Việc iPhone bị khóa chặt hơn Android rất nhiều thực sự đáng tiếc
Về mặt lý thuyết, có thể chạy Linux bên trong UTM[0], nhưng ngoài EU thì Apple cố tình làm cho việc này khó hơn, đồng thời vẫn còn giới hạn bộ nhớ và suy giảm hiệu năng
Đồ án tốt nghiệp của nhóm chúng tôi cũng là một cụm tính toán dựa trên điện thoại, đặc biệt nhắm tới suy luận LLM [1]
Thay vì cài hệ điều hành mới, chúng tôi làm ứng dụng riêng cho từng hệ điều hành
Vì thiết bị là các mẫu đời cũ hơn, điện thoại Android có phần cứng kém hơn, còn iPhone thì bị ràng buộc phần mềm nhiều hơn
[0] https://getutm.app/
[1] https://github.com/orgs/rmcluster/repositories
Sẽ hay hơn nếu dự án này tạo ra một thành phẩm mà người dùng homelab hoặc tự lưu trữ có thể in bằng máy in 3D
Nhóm đó có vẻ là người dùng cuối tiềm năng nhất
Không biết có bài viết hay liên kết đến bài báo nào không
Thỉnh thoảng tôi lại tưởng tượng kỳ quặc về một thế giới hậu tận thế nơi các nhà máy đã cháy rụi, và con người phải sống bằng lượng công nghệ còn sót lại
Không có mạng lưới, chỉ có điện mặt trời bên ngoài hoặc máy phát điện, và chỉ có các thiết bị cục bộ
Sẽ rất thú vị khi nghĩ xem trong những điều kiện như vậy thì có thể đi được đến đâu
Không biết có ai gợi ý tiểu thuyết, phim hoặc trò chơi điện tử về chủ đề này không
Lý do bạn có kiểu tưởng tượng đó có lẽ là vì bạn giỏi những kỹ năng cần thiết trong bối cảnh ấy
Nhưng từ đó đến cảm giác chủ động mong thảm họa đó thực sự xảy ra chỉ cách nhau một ranh giới rất mong manh
Vì khi đó, bạn và kỹ năng của bạn sẽ trở nên có giá trị
Cần cẩn thận với những ảo tưởng tự thỏa mãn như vậy
Người sưu tầm súng ngầm mong pháp luật và trật tự sụp đổ, người sống ở nông thôn cùng ngựa tưởng tượng mình là cao bồi trong thế giới không ô tô, còn người sửa xe cũ thì nghĩ đến bối cảnh kiểu Mad Max
Những kịch bản này không hẳn đặc biệt dễ xảy ra, nhưng vẫn được duy trì trong tưởng tượng vì nhiều người âm thầm mong chúng trở thành hiện thực
Ví dụ, có những động cơ dùng lò xo nén thay cho động cơ xăng, và các máy tính vận hành bằng bàn đạp
Cũng có những câu chuyện khá u ám nên có thể gây khó chịu với một số người
https://windupstories.com/books/pump-six-and-other-stories/
Silo / WOOL của Hugh Howey cũng có thể gần hơn theo nghĩa đen, nhưng có lẽ hơi khác với đúng bầu không khí mà bạn muốn
Nói chung, bạn nên tìm thể loại solarpunk, đặc biệt là solarpunk hậu tận thế
Nó thực sự rất u ám nên cần lưu ý, nhưng nếu bạn đã chuẩn bị tinh thần thì đáng để đọc
Thật lạ khi thứ này lại đến từ chính Google, nơi gần đây vừa hạn chế quyền truy cập mã nguồn AOSP của bên thứ ba xuống còn theo chu kỳ nửa năm, thực chất thu hẹp phạm vi mã nguồn Pixel gần như chỉ còn phần GPL, và còn bắt đầu che giấu cả lịch sử thay đổi
Hơn nữa, hiện họ cũng đang đẩy mạnh chứng thực nhà phát triển và Play Integrity trên Android
Tôi không biết nên xem đây là một trò đùa hay là dấu hiệu của đấu đá quyền lực nội bộ
Nếu là vế trước thì để bắt kịp “Upcycle” của Samsung họ vẫn còn phải theo khá xa, nhưng hướng đi thì đúng
Thông thường, với máy tính bạn có thể nhặt gần như bất cứ thứ gì, cài Linux và khoảng một tiếng sau là dùng được ngay, nhưng để làm điều tương tự trên Android thì phải trải qua vô số bước, mà kết quả lại còn rất thiếu nhất quán
Điều đó thật vô lý
Các hãng điện thoại đã tẩy não chúng ta rằng điện thoại là một thứ gì đó đặc biệt để rồi bóc lột chúng ta đến nơi đến chốn
Nó chỉ đơn giản là một chiếc máy tính gắn thêm thiết bị không dây
Thật đáng xấu hổ
Liên quan một chút, cũng có những người đã dùng các smartphone bị bỏ quên trong ngăn kéo để lưu trữ web
https://far.computer
https://compost.party
“Bài báo” này thực chất gần như chẳng có bao nhiêu nội dung, mà giống một bản đề xuất có đính kèm vài biểu đồ không mấy hữu ích hơn
Tôi không hiểu họ xem điểm mới ở đâu
Những người ngân sách hạn hẹp từ lâu đã tạo ra các cụm tính toán bằng phần cứng cũ được nâng cấp tái sử dụng rồi
Việc thứ như thế này lại đến từ Google thật rất kỳ lạ
Chính họ đã khiến nền tảng điện thoại của mình không cho cài trực tiếp hệ điều hành khác, và giờ còn đang làm cho việc cài ứng dụng tùy biến trông như thể là bất hợp pháp: https://keepandroidopen.org/
Chỉ cần nhìn phần đầu bài viết cũng thấy đây là khoản tài trợ nghiên cứu mà Google Research cấp cho University of California, và cũng không phải chủ yếu do nhân viên Google thực hiện
Cách dùng từ “bất hợp pháp” cũng khá khó hiểu
Ý là sẽ bị tống vào tù sao
Hơn nữa còn không chính xác
Ứng dụng có thể được cài sau khi chờ 24 giờ, và nếu dùng
adbthì còn có thể cài ngay không cần chờĐó là lựa chọn của OEM điện thoại, và việc điện thoại Pixel có thể mở khóa đã chứng minh điều đó
Trên thực tế, chính vì vậy mà dự án này mới khả thi
Với tư cách là người đang gắn bốn chiếc RPi Zero W vào khung ảnh Ikea và chạy chúng thành một cụm Docker Swarm, tôi thực sự rất thích ý tưởng này
Không biết có bài viết nào nói về chuyện đó không