Bare-metal compute: een eigen fysieke server in de cloud
Als je een server "in de cloud" huurt, krijg je meestal geen echte, fysieke machine. In plaats daarvan draai je op een stukje software genaamd een virtuele machine: een gesimuleerde computer die samen met tientallen andere klanten op dezelfde fysieke server leeft. Bare-metal compute is het tegenovergestelde: je huurt de fysieke machine zelf, kaal ("bare metal"), zonder die tussenlaag. Geen medehuurders, geen simulatie — gewoon een echte server met jouw naam erop, ergens in een datacenter.
Vergelijk het met een flatgebouw versus een vrijstaand huis. De meeste cloudklanten wonen in een appartement: comfortabel, flexibel, en de bouwer (de cloudleverancier) regelt alles achter de schermen zodat meerdere bewoners efficiënt gebruikmaken van hetzelfde pand. Bare-metal compute is het vrijstaande huis: je hebt het hele pand voor jezelf, met alle voor- en nadelen van dien. Je betaalt vaak meer voor dezelfde vloeroppervlakte, maar niemand anders loopt over jouw trap, en je kunt verbouwen zoals je zelf wilt.
Wat is het precies?
Om te snappen waarom bare-metal bijzonder is, helpt het om eerst te begrijpen hoe gewone cloudservers werken. Een cloudleverancier zoals Amazon, Microsoft of Google heeft duizenden fysieke servers in zijn datacenters staan. Op elke fysieke server draait software die "hypervisor" heet. Die hypervisor knipt de capaciteit van één machine (rekenkracht, geheugen, opslag) op in kleinere, virtuele stukjes en deelt die uit aan verschillende klanten. Jij krijgt zo'n virtueel stukje, een virtuele machine (VM), zonder te weten — en zonder dat het je iets uitmaakt — met wie je de onderliggende hardware deelt.
Dat delen is efficiënt, maar kost ook iets: de hypervisor zelf gebruikt rekenkracht, en er is een kleine kans dat een drukke buurman (een andere klant op dezelfde fysieke machine) invloed heeft op jouw prestaties. Dit heet in vaktaal het "noisy neighbor"-probleem: een luidruchtige buur die de rest van het gebouw stoort.
Bij bare-metal compute slaat de leverancier die hypervisor-laag over. Jij krijgt letterlijk een volledige fysieke server toegewezen, met alle processorkernen, al het geheugen en alle in- en uitvoerpoorten voor jezelf. Je installeert je eigen besturingssysteem rechtstreeks op de hardware, precies zoals je vroeger een server in je eigen serverruimte zou inrichten. Het verschil met vroeger is dat je die machine niet zelf hoeft te kopen, plaatsen en onderhouden: je huurt hem op afstand, via een webportaal of programmeerbare interface (API), en kunt hem net als een gewone cloudserver binnen minuten tot uren activeren of weer opzeggen.
Sommige leveranciers bieden ook "bare-metal-as-a-service" aan: je krijgt niet zomaar één losse machine, maar een volledig geautomatiseerd systeem waarmee je fysieke servers net zo makkelijk aan- en uitzet, herconfigureert en netwerkt als virtuele machines — alleen dan zonder de virtualisatielaag.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is het wegnemen van de nadelen van virtualisatie voor workloads die daar gevoelig voor zijn. Er zijn grofweg vier redenen waarom bedrijven voor bare-metal kiezen.
Ten eerste: prestaties. Sommige taken, zoals het trainen van grote AI-modellen op gespecialiseerde grafische chips (GPU's), of databases die miljoenen transacties per seconde verwerken, kunnen geen enkele overhead of onvoorspelbaarheid gebruiken. Elke fractie van een procent aan rekenkracht die verloren gaat aan de hypervisor, of elke onverwachte vertraging door een drukke buurman, telt mee wanneer je duizenden machines tegelijk inzet voor een taak die dagen duurt.
Ten tweede: beveiliging en compliance. Sommige organisaties — banken, overheden, ziekenhuizen — moeten aan strenge regels voldoen over waar en hoe data wordt verwerkt. Op een gedeelde virtuele machine is er in theorie altijd een (zeer kleine) kans dat kwetsbaarheden in de hypervisor data tussen klanten laten "lekken". Een volledig eigen fysieke machine sluit die specifieke dreiging uit.
Ten derde: gespecialiseerde hardware. Niet alle chips lenen zich even goed voor virtualisatie. Nieuwe generaties AI-versnellers, aangepaste netwerkkaarten of specifieke combinaties van processor en geheugen zijn soms lastig of onmogelijk goed te virtualiseren, of de leverancier heeft de virtualisatiesoftware er simpelweg nog niet voor geoptimaliseerd.
Ten vierde: voorspelbare kosten bij continu gebruik. Voor bedrijven die 24 uur per dag, 7 dagen per week dezelfde hoeveelheid rekenkracht nodig hebben, kan een vast gehuurde fysieke machine op termijn goedkoper uitpakken dan het optellen van talloze kleinere virtuele instanties.
Voorbeelden uit de praktijk
Amazon Web Services (AWS) introduceerde vanaf 2017 zogeheten "metal"-instanties, zoals i3.metal en later m5.metal en a1.metal. Deze zijn ontworpen voor klanten die directe toegang tot fysieke hardware nodig hebben, bijvoorbeeld om hun eigen virtualisatiesoftware te draaien of om te voldoen aan licentievoorwaarden van softwareleveranciers die per fysieke processorkern rekenen.
Oracle maakte bare-metal compute vanaf de herlancering van zijn cloudplatform (Oracle Cloud Infrastructure, OCI) rond 2016 tot een van de kernkenmerken waarmee het zich wilde onderscheiden van AWS en Microsoft Azure, vooral gericht op klanten die hun eigen Oracle-databases willen draaien met maximale prestaties.
Google Cloud biedt een dienst genaamd "Bare Metal Solution" aan, specifiek bedoeld voor bedrijven die Oracle-databases in Google-datacenters willen laten draaien op fysieke hardware, zonder over te hoeven stappen op een ander databasesysteem.
Een ander voorbeeld is Packet, een Amerikaanse start-up die bare-metal-as-a-service als specialisatie had. Het bedrijf werd in 2020 overgenomen door datacenterreus Equinix en ging verder onder de naam Equinix Metal.
De meest actuele en zichtbare toepassing van bare-metal compute is de opkomst van gespecialiseerde "GPU-clouds" voor kunstmatige intelligentie, zoals CoreWeave (oorspronkelijk actief in cryptomining, sinds enkele jaren omgebouwd tot een grote leverancier van dedicated GPU-clusters voor AI-training) en vergelijkbare partijen zoals Lambda en Crusoe Energy. Deze bedrijven bieden klanten in de praktijk vaak bare-metal of bare-metal-achtige toegang tot dure AI-chips, omdat elke geïnstalleerde grafische chip zo efficiënt mogelijk benut moet worden.
Hoe ver is de techniek?
Bare-metal compute is geen nieuwe of experimentele technologie — het concept van een fysieke server huren bestaat al sinds de begindagen van webhosting, ruim voor de opkomst van virtualisatie. Wat wél nieuw is, is het aanbieden ervan met dezelfde flexibiliteit, snelheid van inrichten en programmeerbaarheid (via API's) als gewone cloudservers. Die "cloud-achtige" ervaring bovenop fysieke hardware is het onderdeel dat de afgelopen tien jaar echt is volwassen geworden.
De grootste recente drijfveer is de explosieve vraag naar rekenkracht voor kunstmatige intelligentie. Trainen van grote taalmodellen vereist duizenden gespecialiseerde chips die maandenlang vrijwel volledig belast worden; elke vorm van virtualisatie-overhead is dan ongewenst. Dit heeft geleid tot een golf van nieuwe, kleinere cloudbedrijven — soms "neoclouds" genoemd — die zich specifiek richten op het aanbieden van dedicated GPU-hardware, vaak in bare-metal-vorm of dicht daarbij.
Een belangrijk obstakel blijft de kostprijs en het beheer: bare-metal machines zijn duurder in beheer voor de leverancier (elke machine moet fysiek schoongemaakt en heringericht worden tussen klanten) en minder flexibel voor de klant (je kunt niet zomaar even de capaciteit verdubbelen zoals bij een virtuele machine — er moet een nieuwe fysieke machine gevonden worden). Ook is de markt voor gespecialiseerde GPU-bare-metal-leveranciers relatief jong en in beweging; sommige aanbieders groeien zeer snel, terwijl de sector als geheel nog volop in ontwikkeling is qua bedrijfsmodellen, financiering en consolidatie. Voor lezers is het goed om te weten dat dit een snel veranderend deel van de cloudmarkt is, waarin nieuwsberichten over overnames, herstructureringen of nieuwe toetreders elkaar in hoog tempo kunnen opvolgen.
Wie werken eraan?
De grote, gevestigde cloudleveranciers — Amazon (AWS), Microsoft (Azure), Google Cloud, Oracle (OCI) en IBM Cloud — bieden allemaal een vorm van bare-metal compute aan naast hun reguliere virtuele diensten. Oracle profileert zich hierbij het meest expliciet met bare-metal als kernonderdeel van zijn aanbod.
Daarnaast is er een groep gespecialiseerde leveranciers die zich richten op bare-metal en dedicated hardware als hoofdproduct, zoals Equinix Metal, Vultr, OVHcloud (Frankrijk) en Scaleway (Frankrijk) voor algemene bare-metal-hosting, en CoreWeave, Lambda en Crusoe Energy specifiek voor GPU-gerichte bare-metal-diensten ten behoeve van AI.
Op onderzoeks- en standaardisatievlak spelen ook chipfabrikanten zoals Nvidia, AMD en Intel een rol, omdat de manier waarop hun hardware wel of niet goed te virtualiseren is, direct bepaalt hoe aantrekkelijk bare-metal-toegang tot die chips is. Geografisch is deze markt sterk geconcentreerd in de Verenigde Staten, met een groeiend aantal Europese spelers (Frankrijk, Nederland, Duitsland) die inspelen op de vraag naar datalocatie binnen de EU vanwege privacyregels zoals de AVG.