Процессоры Intel Xeon Processor Scalable Family, построенные на базе архитектуры Skylake, отличаются не только повышенной производительностью. По сути, новое семейство представляет собой платформу для вычислений, памяти и хранения, позволяющую оптимизировать рабочую нагрузку и снизить операционные затраты в ЦОД, которые сегодня погребены под тяжестью облачного трафика, непрерывно расширяющихся баз данных и наборов данных для машинного обучения.
Стремясь раздвинуть границы традиционного для себя рынка электронных компонентов и поддержать свою фактическую монополию в ЦОД, корпорация Intel начинает осваивать территорию производителей серверов, предлагая в качестве готовых систем решения Select Solutions – аппаратно-программные комплексы, адаптированные для работы с конкретными приложениями.
«Intel перемещается на более высокий уровень 'пищевой цепочки', – заметил главный аналитик компании Moor Insights & Strategy Патрик Мурхед. – Это первый на моей памяти случай, когда производитель процессоров предлагает готовые системы, оптимизированные с учетом рабочей нагрузки».
Процессоры семейства Xeon Scalable, официально представленного на конференции в Нью-Йорке, имеют до 28 ядер и содержат целый ряд разнообразных интегрированных ускорителей, функций поддержки соединений, памяти и технологий хранения, которых до недавнего времени у Intel не было. Кроме того, для Intel такой подход представляет собой новый способ упаковки, вывода на рынок и доставки своих технологий, особенно в сегменте ЦОД, который движется в сторону программно-конфигурируемой инфраструктуры.
Выпуск новых продуктов состоялся весьма своевременно, ведь месяц назад компания AMD анонсировала свое процессорное семейство Epyc, представители которого имеют до 32 процессорных ядер. По-видимому, это самый серьезный для Intel соперник на рынке ЦОД за последние десять лет.
В Intel, со своей стороны, полностью перестроили архитектуру процессорного семейства Xeon для серверов. «При переходе от архитектуры Broadwell предыдущего поколения к Skylake мы объединили две ранее самостоятельные процессорные ветви Xeon E5 и E7 в унифицированную платформу, которая должна обеспечивать достаточную гибкость и масштабируемость как для сетей, вычислительных компонентов и средств хранения начального уровня, так и для критически важных приложений, СУБД и аналитических средств, загружаемых в оперативную память, – заявила старший директор по управлению продуктами процессорного семейства Intel Xeon Дженнифер Хаффстетлер. – Наша платформа для ЦОД претерпела наиболее серьезные изменения за последнее десятилетие. И мы полагаем, что она действительно способна обновить сети предприятий, операторов связи и провайдеров облачных сервисов».
Ключевой особенностью новой платформы, разрабатывавшейся под кодовым наименованием Purley, является новая архитектура Intel Mesh, которая придет на смену архитектуре Ring Bus, представленной Intel вместе с платформой Nehalem в 2008 году.
«Ранее мы использовали архитектуру Ring, но по мере добавления новых ядер, памяти и ресурсов ввода-вывода в ней стали проявляться узкие места, поэтому было принято решение инвестировать в специфичную для ЦОД архитектуру Mesh, – указала Хаффстетлер. – Конфигурация Mesh оптимизирует процессорную архитектуру с учетом совместного использования данных и обеспечения доступа к памяти всех ядер и потоков, позволяя осуществлять переход от двухпроцессорных к восьмипроцессорным конфигурациям с увеличением общей пропускной способности».
В составе Xeon Processor Scalable Family выделены четыре процессорных уровня, отличающихся друг от друга производительностью, а также параметрами интеграции и ускорения. Уровням этим присвоены простые для понимания «металлические» названия («бронзовый», «серебряный», «золотой» и «платиновый»).
В целом Intel предлагает более 50 различных моделей процессоров в разных ценовых диапазонах, относящихся к четырем различным уровням.
Информация об «металлических» уровнях распространялась Intel уже давно, и вот теперь наконец корпорация представила конкретные спецификации и цены. Утверждается, что первые клиенты, имевшие возможность провести реальные тесты, ощутили существенный прирост быстродействия при работе с приложениями для высокопроизводительных вычислений. То же самое можно сказать о корпоративных, облачных и коммуникационных приложениях. Двухпроцессорные версии компьютеров с новыми чипами Xeon, к примеру, продемонстрировали в среднем 60-процентный, а четырехпроцессорные – 50-процентный прирост производительности по сравнению с процессорами Broadwell предыдущего поколения.
— Процессоры платинового уровня семейства имеют до 28 ядер, позволяющих одновременно выполнять 56 потоков, и работают на частоте до 3,6 ГГц. Они поддерживают двух-, четырех- и восьмипроцессорные конфигурации, а также до трех новых соединений Intel UPI (UltraPath Interconnect) с пропускной способностью 10,4 гигатранзакций в секунду. Процессоры этого уровня взаимодействуют с 48 линиями PCIe 3.0 и шестью каналами DRAM DDR4/2666 МГц. При этом пропускная способность канала памяти может достигать 1,5 Тбайт.
Процессоры этого класса поддерживают также AVX-512 – 512-разрядное расширение инструкций Advanced Vector Extensions SIMD архитектуры x86. Оно предназначено для ускорения выполнения операций кодирования и декодирования видео, обработки изображений, анализа данных и физического моделирования. Процессоры платинового уровня интегрированы также с интерфейсом 10 Gigabit Ethernet и шиной Omni-Path с пропускной способностью 100 Гбит/с. Технология Intel Volume Management Device позволяет осуществлять горячую замену твердотельных накопителей (например, сверхбыстрые Optane DC P4800X и DC P4600, созданные на основе памяти 3D NAND).
— Процессоры золотого уровня подразделяются на семейства 61XX и 51XX. Они имеют до 22 ядер, одновременно выполняющих 44 потока, поддерживают двух- и четырехпроцессорные конфигурации, до трех соединений UPI с пропускной способностью 10,4 гигатранзакций в секунду и расширение AVX-512. Чипы работают на частоте до 3,4 ГГц с памятью DDR4 DRAM с тактовой частотой 2666 МГц.
— Процессоры серебряного уровня, относящиеся к серии 41XX, имеют до 12 ядер, поддерживая при этом 24 потока, и работают на частоте до 2,2 ГГц. Они совместимы с памятью DDR4 DRAM с тактовой частотой 2400 МГц, поддерживают два соединения UPI с пропускной способностью 9,6 гигатранзакций в секунду, расширение AVX-512 и двухпроцессорные конфигурации.
— Бронзовое семейство включает в себя серию 31XX. Эти процессоры имеют до восьми ядер и работают на частоте до 1,7 ГГц. Они поддерживают двухпроцессорные конфигурации, память DDR4 с тактовой частотой 2133 МГц, два канала UPI с пропускной способностью 9,6 гигатранзакций в секунду и расширение AVX-512.
Рекомендованные цены в США варьируются от 213 долл. до 10 009 долл. за базовый вариант и достигают 13 011 долл. за процессоры с большим объемом памяти.
Intel укрепила безопасность с помощью целого ряда различных технологий. В частности, QuickAssist Technology помогает ускорять и сжимать криптографические потоки за счет использования аппаратных средств, оптимизированных для выполнения этих функций. Технология QAT позволяет выполнять шифрование данных, при котором общая производительность снижается всего на 0,5%.
Кроме того, QAT обеспечивает улучшенную обработку пакетов, поддерживает сетевые технологии Software Defined Networking (SDN) и Network Function Virtualization (NFV), а также шифрование для мобильных шлюзов и инфраструктуры 4G LTE и 5G.
«Речь идет не только о чистой производительности, но и об улучшении ввода-вывода и функциях оптимизации рабочей нагрузки, в которых нуждаются ЦОД для высокопроизводительных вычислений, – заметил Скотт Миллер, старший директор по вопросам ЦОД системного интегратора World Wide Technology, который занимается тестированием нового семейства Xeon. – Производительность, которая требуется сегодня для нормальной работы сетевых компонентов и компонентов хранения, должна быть гораздо выше, чем у серверных узлов, создававшихся нами до сих пор. У нового оборудования пропускная способность и плотность в пересчете на один узел оказывается значительно больше, чем у старой архитектуры».
Все это позволяет не только сокращать операционные затраты, но и поддерживать программно-конфигурируемую инфраструктуру, благодаря которой администраторы ЦОД обеспечивают сбалансированность рабочей нагрузки с помощью программных средств.
«Процессоры обладают возможностью управлять вводом-выводом при работе с программно-конфигурируемой нагрузкой», – указал Миллер.
Однако не менее впечатляющим выглядит и процессорное семейство AMD Epyc. Его флагман имеет 32 ядра, одновременно выполняет 64 потока и работает на частоте 3,2 ГГц. Все процессоры нового семейства поддерживают восемь каналов памяти DDR4 DRAM с тактовой частотой 2666 МГц и 128 линий PCIe. Однопроцессорные версии систем позволяют сэкономить пространство и обходятся клиентам дешевле.
Внутренние тесты Intel показали, что процессор Xeon Scalable превосходит флагманский чип Epyc в двухпроцессорной конфигурации, но при этом отмечалось, что программное обеспечение и рабочая нагрузка, используемые при тестировании, подвергались оптимизации только для процессоров Intel.
«С архитектурной точки зрения, AMD сегодня даст Intel фору при сравнении продуктов, предлагаемых за те же деньги, – подчеркнул аналитик IDC Ашиш Надкарни. – И это главная причина, заставляющая Intel не ограничиваться только чистой производительностью процессоров».
Решения Intel Select Solutions представляют собой системы, построенные на базе референсных образцов Intel и адаптированные к работе с конкретными приложениями.
Развитие нового направления Select Solutions началось с создания готовых аппаратно-программных комплексов для VMware Virtual SAN, Microsoft SQL Server и Ubuntu NFVi. Корпорация Intel предлагает референсные образцы и совместно с производителями, к числу которых относятся HPE, Ericsson, Lenovo, Huawei, Inspur, Super Micro, Sugon и Quanta, работает над реализацией и доставкой готовых систем.
«Intel пытается усилить свое влияние на экосистему, – пояснил Надкарни. – Проектируемые комплексы представляют собой ее попытку заявить о том, что функции, которые ранее находились за пределами границ, очерченных компанией, теперь попадают в сферу ее контроля. В Intel понимают, что одними лишь традиционными для себя чипами не смогут обеспечить себе превосходство над конкурентами, и начинают выходить за рамки центральных процессоров».
