«Большие данные» и новая версия Intel Xeon E7

Корпорация Intel представила второе поколение старших серверных решений Xeon E7 v2. Процессоры перешли на микроархитектуру Ivy Bridge, что сразу резко улучшило их технические характеристики.

Предельные возможности новых чипов в сравнении с предыдущим поколением Xeon E7 (Westmere EX – 32 нм) производитель укладывает в формулу «2–3–4–5»: в среднем в 2 раза большая вычислительная мощность, в 3 раза больший объем ОЗУ на процессор, в 4 раза более высокая производительность подсистемы ввода-вывода PCI-Express 3.0 и, наконец, расширение функциональности RAS для достижения показателя доступности в «пять девяток» – 99,999%.

В 22-нм микроархитектуре Ivy Bridge EX появилась возможность установить большее число физических ядер: теперь их число достигает 15 (ранее было 10). С учетом технологии HyperThreading число потоков в старших чипах линейки возрастает до 30. На 25%, до 37,5 Мбайт увеличен размер кэш-памяти третьего уровня. Заметим также, что во второй инкарнации самые старшие серверные процессоры Intel сразу перешли на Ivy Bridge, миновав стадию Sandy Bridge – первый вариант 22-нм решений. Иначе говоря, в терминологии Intel, они не стали следовать стратегии «тик-ток», а сразу «токнули», сменив не только техпроцесс, но и микроархитектуру. Таким образом, процессоры E7 архитектурно резко сократили технологический разрыв с массовыми Xeon E5.

Полоса пропускания межпроцессорных соединений по шине QPI возросла до 8 Гт/c (ранее было 6,4 Гт/c.) В новой реализации в чипе имеется три канала QPI, что позволяет связать четыре процессора по схеме «каждый с каждым». На базе Xeon E7 бесшовно строятся двух-, четырех- и восьмиядерные системы. А с подключением дополнительных контроллеров можно создавать комплексы с числом сокетов до 32.

Но в прошлой реализации в E7 имелось четыре выхода QPI, просто один из них отдавался на связь с подсистемой ввода-вывода. Ныне же, в Ivy Bridge EX, контроллер шины PCI-Express включен в состав процессора, поэтому необходимость в четвертом канале QPI отпала – ввод-вывод «заведен» в процессор напрямую. Использована также технология Intel Data Direct I/O, позволяющая напрямую передавать данные с внешнего ввода-вывода в кэш процессора, минуя ОЗУ. Кроме того, что это быстрее, это еще и разгружает блок ОЗУ. Все это сказывается на производительности подсистемы I/O, которая ныне сама по себе значительно выше – PCI Express версии 3.0 по 32 линии на сокет.

Все это в сумме позволяет заявить о двукратном приросте производительности вычислительного блока и четырехкратном приросте скорости ввода-вывода. И тут есть повод поговорить об изначальном позиционировании Xeon E7 – как в рамках серверных решений Intel, так и по отношению к конкурирующим технологиям. Не секрет, что Xeon E7 нацелен на рынок критических нагрузок и, таким образом, конкурирует с RISC-системами, а не с какими-либо из x86-решений. И в момент старта акцент здесь делался не столько на вычислительной производительности процессора, сколько на скорости межпроцессорного обмена в конфигурациях с четырьмя сокетами и более, большом объеме памяти на сокет и функционале RAS. Младшие процессоры для четырехсокетных конфигураций Xeon E5-4600 не сильно отставали от E7 по общей производительности собственно процессора, за счет более передового техпроцесса даже могли превосходить его в этом смысле, вот только они имели лишь два канала QPI, поддерживали меньший объем ОЗУ и были лишены набора специальных функций повышения доступности. Сейчас же E5-4600 v2 отстают по числу ядер почти в два раза (8 к 15) и критически проигрывают по возможностям расширения ОЗУ.

Другая, возможно, даже более интересная, особенность новинки – титанический объем ОЗУ на сокет. За счет увеличения числа контроллеров памяти до четырех стало возможным подключение до 24 модулей DIMM, плюс теперь поддерживаются планки по 64 Гбайт. В сумме это дает возможность установки до 6 Тбайт ОЗУ на четырехпроцессорную конфигурацию вместо двух в предыдущем поколении серверов E7. Увеличена и предельная частота модулей – поддерживается память DDR3 до 1600 ГГц.

Основной смысл троекратного прироста объемов ОЗУ – нацеленность на механизмы работы с данными In-Memory. Значительные объемы рабочих данных теперь можно хранить в оперативной памяти, критически снижая количество обращений к дисковой подсистеме. Основные приложения, для которых эта функциональность критична, – обработка БД типа OLAP, бизнес-аналитика, Data Mining, решения в концепции «Интернет вещей» и пр., в целом все то, что именуется ныне «большими данными». Соответственно, именно в этом пункте и проявляется то, о чем упоминалось вначале, – расширение направленности Xeon E7 в направлении обработки «больших данных».

При этом и более привычная тематика, расширение параметров отказоустойчивости, не забыта. Набор новых решений, получивший наименование Intel Run Secure, реализует аппаратную защиту данных от вредоносных кодов. Есть и другие модернизированные в новом чипе функции, имеющие отношение к спектру RAS.

В чем же причина столь резкого подъема базовых характеристик старшей линейки? Очевидно, что она состоит в новом позиционировании Xeon E7 v2.