Новое семейство серверных процессоров Xeon 7500: Intel прощается с RISC? — THG.RU

Введение

На протяжении одной недели случились два отдельных события, которые можно считать сигналами заката большого эксперимента Intel с архитектурой RISC. Intel представила линейку процессоров Xeon 7500, которая содержит многие функции Itanium (дизайн на основе RISC, разработанный совместно с Hewlett-Packard), а Microsoft объявила о завершении поддержки Itanium.

Линейка Xeon 7500, разработанная под кодовым названием «Nehalem-EX», является просто «монстром» — чип содержит 2,3 миллиарда транзисторов в восьми ядрах, подключённых к высокоскоростным межсоединениям и четырём очень быстрым каналам памяти, а технология Hyper-Threading обеспечивает одновременное выполнение двух потоков на одном ядре. Новые процессоры получили более 20 функций, которые были у Itanium уже некоторое время, обеспечивая линейке Xeon 7500 уровень производительности и надёжности, который недостижим для других процессоров семейства Xeon.

Itanium никогда не был лидером продаж для Intel, но немногие продаваемые системы были по-своему уникальны. Itanium использовался в так называемых серверах «mission-critical», то есть простой которых недопустим. Эти серверы должны были работать в режиме 24×7 без единого сбоя. Серверы Itanium использовались в системах ценой многие миллионы долларов, которые работали с базами данных Oracle объёмами во многие петабайты или с какими-либо бизнес-приложениями, которым необходимо гарантировать постоянную доступность.

Всё это сводилось к «трём китам» RAS: надёжность (reliability), доступность (availability) и удобство обслуживания (serviceability). У Xeon 7500 реализовано более 20 новых функций RAS, которые обычно присутствуют в процессорах RISC и Itanium, то есть мы видим первое их использование в линейке Xeon.

Наверное, самая важная из этих функций — Machine Check Architecture (MCA) Recovery. Она позволяет CPU работать с операционной системой так, чтобы изолировать ошибки, которые в противном случае привели бы к краху системы. Таким образом, система продолжает свою работу. Другие функции включают защиту от сбоев памяти – например, SMI Lane Failover для обработки ошибок памяти и QPI Self-Healing для ошибок, которые возникают во время межпроцессорной связи.

Линейка Xeon 7500 против 7400

Если оставить в стороне надёжность, то линейка Xeon 7500 должна обеспечить вполне приличный уровень производительности, побеждая предшествующую линейку 7400 по всем возможным критериям.

Конечно, сравнение напрямую будет не очень честным, поскольку линейка 7400 базируется на архитектуре Core, а 7500 – на архитектуре Nehalem.

Поддержка восьми сокетов CPU оказалась сюрпризом во время выхода нового процессора Intel. До линейки Xeon 7500 вы не могли установить более четырёх процессоров на материнскую плату без специального чипа-контроллера (он назывался «менеджер узлов» — node manager), но при этом нельзя было рассчитывать на серьёзное масштабирование. С процессорами линейки Xeon 7500 Intel обещает, что вы сможете установить на материнскую плату целых восемь процессоров без менеджера узлов, при этом производительность будет масштабироваться до 80 процентов на процессор. Другими словами, если вы перейдёте с четырёх процессоров на восемь, то получите почти что удвоение производительности.

Выход линейки 7500 оказался одним из самых впечатляющих даже для Intel. Обычно компания представляет серверные процессоры вместе со своими OEM-партнёрами. IBM, Dell, HP, Cray, SGI, NEC, Fujitsu, Cisco и Oracle/Sun – все эти компании продемонстрировали своё «железо». Dell и HP показали свои первые четырёхсокетные blade-серверы, а Dell представила свои первые четырёхсокетные стоечные серверы. Раньше эта компания продавала только двухсокетные модели. Cray представила свои первые серверы на Xeon (раньше эта компания продавала модели на AMD). NEC, Fujitsu и Oracle представили свои восьмисокетные серверы, а SGI просто обогнала всех, продемонстрировал 256-сокетный сервер.

Кроме того, о поддержке линейки 7500 заявили и производители программного обеспечения, в частности, это касается технологий виртуализации процессора. Citrix, Microsoft, Novell, Oracle, Red Hat и VMware объявили о своих планах сертифицировать и оптимизировать свое программное обеспечение для нового процессора и его увеличенных возможностей по выполнению нагрузки.

Встроенная виртуализация

Четыре канала памяти необходимы клиентам с серьёзными нагрузками – например, для окружений виртуализации. В крупных компаниях используются весьма массивные окружения виртуализации, с сотнями виртуальных машин на одном физическом сервере. И проблема сегодня кроется отнюдь не в вычислительной мощности; проблемы возникают с доступной памятью, поскольку её нельзя использовать совместно. Каждая виртуальная машина должна быть «огорожена» по очевидным причинам, то есть для каждой виртуальной машины нужно выделять свою память.

Линейка процессоров Xeon 7500 может работать с памятью до 2 Тбайт в восьмисокетной конфигурации, 1 Тбайт в четырёхсокетной конфигурации и 512 Гбайт в двухсокетной системе – это намного больше, чем в любой предыдущей архитектуре. Для сравнения, blade-серверы Cisco Unified Computing System используют два процессора из линейки Nehalem Xeon 5500, при этом им требуется специальный контроллер, разработанный Cisco, благодаря которому система «видит» четыре DIMM как один. Это позволяет вместить в двухсокетную конфигурацию до 384 Гбайт памяти. Сегодня же Intel для двухсокетной конфигурации предлагает стандартную поддержку 512 Гбайт.

Память – не единственная сфера, в которой процессоры линейки Xeon 7500 существенно улучшили возможности виртуализации. Чип содержит поддержку Intel Virtualization Technologies (VT), нескольких аппаратных технологий, оптимизирующих работу процессора для сценариев виртуализации. Одним из самых серьёзных «узких мест» в сфере виртуализации, помимо ограничений памяти, является подсистема ввода/вывода. Когда у вас работают десятки или сотни машин на одном сервере, и все они бьются за одни и те же порты Ethernet, шину PCI, память и шины SATA, то конкуренция может быть весьма серьёзной.

Intel VT включает функцию FlexMigration, которая обеспечивает миграцию «живых» виртуальных машины между всеми платформами на основе Intel Core и Nehalem, обеспечивая продолжение работы без перерыва. Кроме того, вы можете добавлять или удалять процессоры из пула CPU, выделенных для виртуализированных систем. Можно, например, добавить несколько процессоров, чтобы справиться с дополнительной загрузкой, или освободить некоторые процессоры. FlexMigration позволяет добавлять и удалять процессоры во время работы сервера.

Intel против AMD

У Intel, как всегда, на своей стороне доля рынка: более 90 процентов серверного рынка принадлежит x86, и Intel владеет больше 80 процентов из этого «пирога». Доля AMD выросла с нуля в 2003 году, когда компания запускала Opteron, до 20 процентов в свой «звёздный час», но затем сократилась из-за задержек с выпуском четырёхъядерного процессора Barcelona в 2007 году.

AMD смогла вернуть себе утерянные позиции с несколькими новинками, которые вышли на рынок вовремя (или даже раньше запланированного), и при этом обеспечивали приличную производительность по меньшей цене, чем Intel. Медленно, но верно AMD получала признание крупных OEM-производителей серверов, и с каждым последующим выходом процессоров Opteron у компании становилось всё больше OEM-партнёров.

Последние серверные процессоры AMD носят название Magny-Cours, в линейке доступны восьми- и 12-ядерные Opteron. Компания взяла два шестиядерных процессора Opteron Istanbul, после чего соединила два из них высокоскоростным межсоединением HyperTransport. Восьмиядерный дизайн представляет собой те же два шестиядерных Opteron, но с двумя отключёнными ядрами в каждом.

Нажмите на картинку для увеличения.

Если вы давно следите за историей процессоров, то наверняка вспомните критику AMD по поводу такой конструкции, поскольку именно её Intel использовала для своих первых четырёхъядерных процессоров Xeon. Intel тогда взяла два двуядерных процессора и просто «склеила» их вместе в одной упаковке. Но решение Intel было не таким элегантным.

Начнём с того, что если ядро одного CPU пожелает связаться с ядром другого CPU, то данные придётся передавать через шину FSB. Такой дизайн был неэффективен, хотя надо отдать должное Intel — компания всё же смогла получить приличный прирост производительности и из этого неуклюжего дизайна (конечно, Intel это постоянно подчёркивала). В случае же Magny-Cours межсоединение «точка-точка» HyperTransport между двумя CPU во много раз быстрее, чем решение у старых Xeon. Magny-Cours не поддерживает Hyper-Threading (эта технология является собственностью Intel), но предлагает 8/12 физических ядер против четырёх/шести у Xeon 5600. Мы указали здесь именно линейку 5600, поскольку AMD никогда не позиционировала Magny-Cours в качестве конкурента линейке Xeon 7500; главным конкурентом позиционируется семейство Intel Xeon 5600. Насчёт того, что лучше, два физических ядра или физическое ядро с возможностью выполнения двух потоков, можно бесконечно дискутировать. Hyper-Threading действительно позволяет максимизировать выполнения кода на одном ядре, поскольку на нём одновременно работают два процесса или потока. Но, в конечном итоге, AMD указывает, что физические ядра лучше виртуальной многопоточности, но здесь уже следует обратиться к результатам тестов.

5600 — двухсокетный процессор среднего уровня, который вполне хорош для большинства серверных задач, а модели 7500/6500 нацеливаются на рынок высокопроизводительных и отказоустойчивых серверов. Но есть одна область, в которой Intel и AMD будут конкурировать — это высокопроизводительные вычисления HPC.

Два раза в год выходит рейтинг самых быстрых суперкомпьютеров в мире Top500, и все участники этого списка торопятся выпустить пресс-релизы по случаю. Intel и AMD тоже нацеливаются на высокопроизводительные вычисления HPC со своими чипами. Возможно, мы увидим некоторые суперкомпьютеры на новых процессорах в июньском рейтинге, но в ноябре явно можно ожидать большое количество серверов на семействах 7500 и Magny-Cours.

Magny-Cours, кроме всего прочего, даёт большую экономию средств для четырёхсокетного рынка. Двухпроцессорные (2P) серверы обычно весьма привлекательны по цене, но стоит перейти на рынок четырёхпроцессорных серверов (4P), как цены легко «взлетают» в четыре раза или даже выше. AMD называет эту особенность «налогом 4P», и цель компании заключается в снижении цены сервера 4P до примерно в два раза большего уровня по сравнению с ценой 2P, а, возможно, даже меньше.

Конечно, AMD хотелось бы конкурировать с линейкой Xeon 7500, но в реальности конкуренция, скорее всего, будет с семейством 5600 в сегменте серверов среднего (или выше среднего) уровня. Для этого новинки AMD вполне адекватны, а цены очень даже приемлемые.

Что же насчёт Itanium?

«Itanic», как многие в шутку называют Itanium, действительно может исчезнуть в морской пучине. Microsoft объявила о том, что больше не собирается разрабатывать новое ПО для Itanium. Server 2008 R2, SQL Server 2008 и Visual Studio 2010 — это последние версии, которые выпустит Microsoft с поддержкой Itanium. Впрочем, все эти продукты будут поддерживаться вплоть до 2018 года.

Конечно, подавляющее большинство клиентов Itanium покупали отказоустойчивые системы от HP, подобные серверам NonStop и Superdome, на которых работала операционная система HP-UX (система на основе Unix от HP). Однако потеря Microsoft — это ещё один удар по процессору, который никогда не отличался масштабной поддержкой со стороны производителей ПО.

Более чем 20 функций RAS, впервые появившихся в Itanium, появились в Xeon 7500, и хотя Intel не объявила о планах смены Itanium на процессоры 7500, это уже подразумевается де-факто.

Следует отметить, что отказоустойчивые (mission-critical) серверы меняются не так быстро. Некоторые мэйнфреймы работают более 20 лет. Itanium останется на рынке ещё долго, и процессоры Xeon 7500, даже с полной аппаратной и программной поддержкой, будут прокладывать свой путь на этот рынок тоже достаточно долгий срок. Но семейство Xeon 7500 наглядно показывает, что Intel смогла взять ту же самую архитектуру, которая работала в наших старых компьютерах 386 двадцать лет назад, и превратила её в серверный процессор, работающих без крахов и без перезагрузок.