הישראלי שהינדס מחדש את פייסבוק

המשתתפים במסיבה שנערכה לאחרונה בסנטה קלרה נראו ודאי למתבונן מהצד מעט מוזרים: בין פחיות בירה, שקיות צ'יפס ומשולשי פיצה הם פירקו והרכיבו כרטיסי־אם במחשבי ענק, שחררו חוטים ומוליכים חשמליים מתוך סלילים, התקינו מחדש בקרים, מעבדים ומאווררים. את עשן הסיגריות, המקובל במסיבות אחרות, החליף עשן ההלחמה בעל הניחוח המיוחד. משתתפי המסיבה הזאת היו כולם מהנדסים, עובדי צוות החומרה של פייסבוק. עשרה גיקים, מחציתם ממדינות מזרח אסיה, שהובלו על ידי אמיר מיכאל בעל השורשים הישראליים, מנהל מעבדת החומרה של פייסבוק.

בפייסבוק עובדים יותר מ־3,000 איש שמעניקים שירות ל־800 מיליון משתמשים, מבלי לספור את מאות המיליונים שבדרך. סיירת החומרה של מיכאל, הכוללת עשרה מהנדסים וטכנאים, אחראית על הדרך שבה פייסבוק תעבד ותשמור את המידע שנצבר מדי יום ברשת החברתית. בין בירה לפיצה פירקה החבורה מעט מהמתח היומיומי הכרוך במלחמה האבודה מראש בין העלייה העצומה בכמות הסטטוסים, דפי המשתמש והלייקים לבין הצורך להגדיל את מספר המחשבים שיתמכו בכל הפעילות הזאת.

אמיר מיכאל. באחד הניסויים מתקן הקירור הפך את השרת לגוש קרח צילום: בלומברג

כשמיכאל הבין שהשרתים ומרכזי המידע שאיתם עובדים מרבית הארגונים בעולם לא ממש עושים את העבודה בשביל הרשת החברתית, הוא החליט לשנות את מבנה השרתים מהיסוד. וכשבפייסבוק רוצים לעשות שינוי מהותי, מזמינים את כולם ועושים מסיבה אחת גדולה. תשאלו את הבוס של אמיר, מארק צוקרברג, אחד מהמייסדים של מסורת מסיבות ההאקינג, או ה"האקת'ון".

בתחילת דרכו, בכל פעם שהיה צריך לגייס מהנדס מוכשר או לפתור בעיה טכנולוגית סבוכה, קבע צוקרברג, בעצמו האקר לשעבר, ערב ל"האקת'ון". זהו כינוי למסיבת האקינג שבמסגרתה במהלך לילה אחד נאלצים סטודנטים לעמוד באתגר טכנולוגי מסובך במיוחד, כאשר הם מתודלקים בפחיות רד בול ובמוזיקה רועשת. אלא שבעוד שאצל צוקרברג ישבו הילדים וכתבו קוד, אצל מיכאל הם עסקו בעיקר בפירוק של חוטים, טרנזיסטורים וקבלים חשמליים והרכבתם מחדש על גבי לוחות אלקטרוניים גדולים וירוקים. "קראנו לזה 'מסיבת הרכבה'", מספר מיכאל בראיון למוסף ה־IT של "כלכליסט".

מאורט בנימינה לפאלו אלטו

אמיר מיכאל (33), בן להורים ישראלים, היה יכול להסתובב כאן בינינו ולעבוד במלאנוקס או באינטל אלמלא החליט אביו ללמוד הנדסת חשמל באוניברסיטת ברקלי בקליפורניה. הוריו עברו לאזור מפרץ סן פרנסיסקו בתחילת שנות השבעים, אבל תכננו לחזור לישראל - תוכנית שיצאה לפועל רק בשנות התשעים, אז עברה המשפחה לזכרון יעקב למשך שנתיים. אביו של מיכאל עבד באחת החלוצות של תעשיית האלקטרוניקה בישראל, נשיונל סמיקונדקטור. במקביל למד הבן הנדסת מחשבים ואלקטרוניקה בתיכון אורט השומרון בבנימינה, ובזמנו הפנוי בלע ספרי תכנות וטיפח חיבה לקוד פתוח. את התואר הוא כבר השלים באוניברסיטת סנטה ברברה בקליפורניה, ובחופשות התנדב בקיבוץ ועזר לנוער במצוקה. בהמשך התנדב כמורה במכללת תל חי ולימד סטונדטים ישראלים לוגיקה ותיאוריות של רשתות.

במרץ 2009, לאחר חמש שנים וחצי כמהנדס שרתים בגוגל, עבר מיכאל לפייסבוק, ומצא את עצמו בלב התקופה העמוסה ביותר בחברה. 2009 היתה שנת הזינוק הגדול של הרשת החברתית: אם בתחילת השנה היו לה כ־150 מיליון משתמשים, לקראת סופה המספר הזה כבר גירד את ה־400 מיליון. בחודש אחד באותה שנה הצטרפה 1.6% מאוכלוסיית איטליה לרשת (כמיליון איש), ובכ־30 מדינות נרשמה צמיחה של יותר מ־20% בחודש.

"חווינו גידול מטורף במספר המשתמשים ולמעשה בכל פרמטר אפשרי", אומר מיכאל. "עבדנו עם מרכזי הנתונים והשרתים הרגילים, כמו אלה שהכרתי מגוגל, אבל בפייסבוק זה היה מטורף: היינו צריכים לעדכן שינויים בפעילות השרתים כל שעה. בנינו אז תחזית לעלות התשתית העתידית שלנו והיה נראה שהיא רק הולכת וגדלה בקצבים שלא היו ידועים לנו קודם לכן. קח את עלות החשמל של כל זה ואת ההשפעות הסביבתיות - ותקבל בעיה שצריך להתייחס אליה ברצינות".

מיכאל החליט לקחת את העניינים לידיים ולבנות מכונה חדשה, שונה מזו שבה שאר העולם משתמש, כי אחרי הכל, מדובר בפייסבוק. "לא רצינו להיות מובלים על ידי גרף הגידול ללא הכנה מוקדמת", הוא מסביר. בעוד מיכאל נחשב למומחה השרתים של פייסבוק, מהנדס נוסף שהגיע גם הוא מגוגל לפייסבוק, ג'יי פארק, הוא מומחה למרכזי נתונים. "עד אז עבדנו בקנה מידה קטן לשיפור מערכות המידע שלנו: שינינו קצת את תצורת המאווררים, שינינו מעט את הטמפרטורה בחדר ושיפרנו יעילות פה ושם באחוזים בודדים. אבל הפעם רצינו להוכיח שכדי להיכנס למשחק הגדול של צמיחה דו־ספרתית צריך לזרוק את כל מה שידענו. לקחנו דף לבן וחלק והתחלנו לשרטט הכל מחדש".

חדר האריזה ומחסן המשלוחים במטה פייסבוק שבפאלו אלטו נתפסו על ידי מיכאל וצוותו. במשרדי פייסבוק היתה אז מצוקת מקום, והוא נזקק לשטח נוסף כדי לפתח שרת חדש ומהפכני עבור חוות השרתים החדשה של החברה, שהוקמה בפרינסוויל שבאורגון. "בחדר המשלוחים עמדה מכונת משקל ששימשה את העובדים כדי לשקול חבילות שהגיעו ונכנסו לפייסבוק", אומר מיכאל. "אנחנו השתמשנו בה כדי לשקול את השרתים החדשים שבנינו. בסוף 2010 השרת שהרכבנו שקל כמעט חמישה ק"ג פחות מאשר בתחילת השנה".

מעבדת השרתים של פייסבוק. הצוות פירק כל רכיב אפשרי

החיפוש אחר השרת המושלם

פייסבוק היא, כמובן, אינה השחקנית היחידה בשוק שמנסה לייעל את פעילות השרתים שלה - גם גוגל עושה זאת כבר שנים. מיכאל עבד גם שם ועשה את אותו הדבר. לדבריו ההבדל הוא שפייסבוק פותחת את חדר השרתים שלה לרווחה, וכל מי שרוצה ללמוד מה עשו מיכאל וצוותו מוזמן לחקות, לשחזר ואפילו לשפר.

כדי להמציא מכונה חדשה לחלוטין פירק הצוות כל רכיב אפשרי מהשרת. בכדי לפתח את השרת המושלם, הם הוציאו רכיבים רבים שמצויים בדרך כלל בשרתים רגילים. זה השתלם להם: משימת קירור השרתים, שהטמפרטורה הנפלטת מהם מגיעה בדרך כלל לכ־40 מעלות צלזיוס, היא אחת היקרות ביותר בתוך חוות שרתים, והיא הפכה ליעילה יותר ככל שכמות החלקים המפריעים לזרימת האוויר הקר הלכה ופחתה. כדי לבחון את התוצאות, הם הקימו חדר תרמי שכל תפקידו היה לחמם ולקרר שרתים כדי לבדוק את עמידותם. באחד הניסיונות מתקן הקירור פעל במהירות עצומה כל כך עד שהוא הפך את השרת לגוש של קרח.

"אחת הבעיות שגילינו בשרתים רגילים היתה גובהם הנמוך", מסביר מיכאל, "הוא בדרך כלל אינו עולה על 4.3 ס"מ, כלומר הרבה רכיבים קטנים מצופפים יחדיו". מיכאל וצוותו פירקו והתקינו מחדש את כל הרכיבים על לוח האם בצורה שהקלה על מעבר האוויר החוצה. הרעיון פשוט: להקל על האוויר הקר להיכנס ולצאת, ולהזיז רכיבים ש"מצלים" על אחרים. מיכאל וצוותו הגביהו את השרת בסנטימטרים ספורים, וכך הגדילו את שטח הפנים שלו. כאשר שטח הפנים גדל, הצורך בקירור פחת והצינון התבצע במהירות גבוהה יותר. על פי אותו עיקרון בנה הצוות גם מאווררים גדולים ויעילים יותר.

מארק צוקרברג. חזון השיתוף הגיע גם לשרתים צילום: בלומברג

מיכאל לא הסתפק בכך. בביקורו במרכז השרתים של פייסבוק בפרינסוויל הוא הבחין כי האקלים הקר והיבש במקום נוח בהרבה מהאקלים בפאלו אלטו, שנמצאת 500 ק"מ דרום־מערבית לשם. לאחר כמה סיבובים מחוץ לבניין באורגון נפל לו האסימון, ותוך כמה שבועות הוא וצוותו כבר עמלו על מערכת של צינורות שדוחסת את האוויר הקריר לתוך חוות השרתים, ומשם לצד השני של הבניין. "רצינו פתרון אחר, שהוא מעבר לציוד הקירור הרגיל שאפשר למצוא בקניונים או בחוות שרתים סטנדרטיות", הוא אומר. בסופו של דבר, בעוד שבשרת רגיל עד 20% מהאנרגיה מתבזבזת על קירור, בשרתים של מיכאל שיעור הוצאת אנרגיה על קירור אינו עולה על 3%.

לאחר מכן פנה הצוות לפתור בעיה אחרת: משך הזמן הארוך שלוקח לאנשי התחזוקה לעבוד על שרת - חלק נכבד מהזמן מוקדש לפירוק זהיר של מכסי השרתים ולוחות האם. כל חלק שכזה דורש הברגה זריזה וזהירה, שבסופו של יום מצטברת לפירוק והרכבה שאורכים שעות מרובות. את הבעיה הזאת פתרו מיכאל וצוותו בצורה פשוטה: שרת ללא ברגים. "בנינו בהתחלה 90 שרתים בדרך זו", הוא מסביר, "עיצבנו שרת שאפשר לפתוח בקלות: ללא ברגים ומבלי צורך בארגז כלים.

"אנחנו רוצים שכל יום עבודה של טכנאי בפייסבוק יהיה יעיל. יש לנו אלפים שצריכים להיות מטופלים מדי יום. עבדנו על זה ביחד עם הטכנאים: נתנו להם להיכנס, עשינו מסיבה, הזמנו פיצה, והם שינו את העיצוב. אחר כך בנינו מאות שרתים, שמנו אותם בדאטה סנטר באורגון ובחנו את העבודה שלהם. משם עברנו לפרישה בחוות השרתים של פייסבוק. את הראשון התקנו לפני כשנה, ב־15 בדצמבר 2010, והתחלנו למלא את המרכז בכמה אלפי יחידות של השרת החדש שפיתחנו. מצאנו שהשרתים יעילים יותר ב־38% וזולים ב־24%. זה יצר אפקט עצום על מרכזי הנתונים שלנו".

פייסבוק אינה מייצרת חומרה בעצמה, לכן בחברה פנו אל יצרנים בטייוואן ועבדו איתם על עיצוב השרתים. "פייסבוק נתנה את המפרט ואת הדרישות לגבי השרתים ועיצוב לוח האם", מספר מיכאל. "עבדנו עם חברות שסייעו לנו בפיתוח מערכת החשמל ואנחנו עבדנו בעצמנו על המארז. באפריל־מאי בנינו את המעבדה, עם מעבדה פנימית וחיצונית של אלקטרוניקה. בחיצונית היתה לנו מעבדת חום, שם בחנו את השרתים בתנאים תרמיים שונים".

גם AC, גם DC

לאחר שטיפל בבעיות הקירור וזמן הטיפול, עברו מיכאל ופארק לתחום החשמל, שבו נחשבות חוות שרתים לבזבזניות ביותר. בגלל הצורך לספק זרם לשרתים באופן רציף, למקרים של הפסקת חשמל, רשתות החשמל בחוות שרתים מכילות מערכות אל־פסק שצורכות חשמל בשיטת DC, בעוד שכלל השרתים מחוברים לרשת ה־AC הרגילה. עקב כך זרם החשמל עובר בחוות שרתים מ־AC ל־DC לפחות שלוש פעמים, המרות שלפי מחקרים מפחיתות כ־15% מיעילות המערכת.

במקום לדבוק במתח החשמלי הקיים - 208 וולט - העלו מיכאל ופארק את רמת המתח בחוות השרתים ל־277 וולט, שהורצו היישר אל תוך חדר השרתים. "עשינו זאת מאותה הסיבה שבגללה יצרניות חשמל משתמשות בכבלים הבנויים למתח גבוה. ככל שהוא גבוה יותר, כך העברת חשמל יעילה יותר ובזבזנית פחות", הוא מסביר. כדי להתמודד עם שינויי הזרם למערכות האל־פסק, פארק הציב סוללות מבוססות חשמל DC ליד כל שרת.

חוות שרתים שכזו אינה יכולה לפעול ללא התאמת השרתים עצמם, וכאן נכנס מיכאל לתמונה. הוא אפשר לכל שרת להתחבר לרשת ה־AC וה־DC במקביל, כאשר את הבחירה מאיזה מקור לקבל את הזרם מקבל השרת עצמו, באמצעות תוכנה פשוטה. "לאספקת החשמל יש מספיק אינטליגנציה בכדי להחליט מתי נעלם זרם החשמל הסדיר ועליה לפנות לסוללת החירום, השרת אפילו לא מרגיש בכך", הוא אומר. החיסכון היה עצום: במקום מערכת אל־פסק שמוציאה שני דולרים לוואט בממוצע, השרת של פייסבוק, שאומץ גם בחברות אחרות (כולל גוגל) מוציא רק 25 סנט לוואט, כעשירית. "פחות חומר, פחות סוללות, פחות רכיבים שעוברים דרך המערכת, זו הדרך לבנייה של שרת יעיל", הוא אומר.

מדיניות שיתוף המידע הגיעה גם לתחום הזה. "יש לנו פילוסופיה בפייסבוק שקצת שונה מעמיתיה בתעשייה", מסביר מיכאל. "בפייסבוק מאמינים שהמוצר שלנו הוא הרשת החברתית, לחלוק אירועים בפייסבוק, חוויות ותמונות. עשינו משהו שהיה פנימי לפייסבוק, אבל אנחנו מאמינים שהוא לא צריך להישאר רק בבית שלנו, אלא עליו לגרום גם לאחרים לחסוך באנרגיה. אז לקחנו את כל ההגדרות ופרסמנו אותן בתוכנית של מחשוב פתוח (Open Compute)".

פייסבוק אינה מוכרת את השרתים, אבל חברות קואנטה וסינקס, שעבדו עם פייסבוק על פיתוח השרת, הכינו עיצוב שלו שזמין לכל מי שמעוניין בו. "אנחנו לא לוקחים חלק בעסק הזה מלבד אספקת הנחיות", מסביר מיכאל. "אנחנו רוצים שכולם יהיו יעילים, ושהדור הבא של החברות כבר יהיה יעיל יותר. אנחנו רוצים לדחוף את התעשייה קדימה ולעודד חברות לפתח שרתים טובים אפילו יותר. לא נוכל לעשות זאת ללא חשיפה כזו".

"אנחנו לא חושבים שהעיצוב שלנו הוא הכי טוב", הוא מודה, "לאנשים יכולה להיות עצה טובה ויחזרו אלינו איתה. בזכות הפתיחות הזאת נוכל להשתפר. לי באופן אישי זה הופך את העבודה לכיפית יותר - אני נהנה לעבוד על משהו שאני יכול לחלוק אותו. אני יכול לחזור הביתה, לדבר עם חברים ומשפחה ולשתף אותם במה שאני עושה".