Xeon 2015

Актуальные процессорные платформы серверов стандартной архитектуры

Данная публикация посвящена анализу изменений, которые произошли в 2014-2015 гг. в основных семействах серверных процессоров. Такой ракурс выбран потому, что именно процессор является базовым компонентом сервера, влияющим на его функционально-технические характеристики, определяющим возможности и остальных подсистем: памяти и ввода/вывода.

При этом будут обсуждаться не столько сами характеристики процессоров как таковые, сколько те их новые возможности, которые важны для сервера как комплексной системы. Как выход новых поколений базовых чипов влияет на применимость серверов на их базе в различных сферах? Как в этой связи меняются взаимное расположение подсегментов серверного рынка, позиционирование конечных моделей на новой базе? Вот те вопросы, на которые мы попытаемся найти ответ.

Речь пойдет исключительно о доминирующей на рынке линейке Intel Xeon, поскольку серверные продукты AMD на сегодня присутствуют в серверном сегменте лишь номинально. А главное, глобального обновления серверных процессоров Opteron давно не происходило.

Для начала напомним, как идет развитие поколений процессоров Intel Core. (Ведь чипы Xeon являются лишь адаптацией базовой микропроцессорной логики Core для конкретного целевого применения в серверах.) Как известно, политика обновлений процессоров, принятая Intel, именуется «тик-так». В рамках одного поколения сначала совершается переход на новый технологический процесс, когда улучшается разрешающая способность литографического оборудования и соответственно уменьшается проектная норма в нанометрах. Это условная фаза «тик». А в следующий раз уже происходят изменения микроархитектуры (фаза «так»).

Доминирующей проектной нормой серверных процессоров сейчас пока является технология 22 нм. Переход на нее был осуществлен в 2013 г. в рамках 3-го поколения процессоров Intel Core с кодовым названием Ivy Bridge. В семействе Xeon это были чипы с индексом v2. (Так сложилось, что номер поколения Xeon на единицу отстает от номера соответствующего поколения Core.)

Следующее, 4-е поколение Core, именуемое Haswell, которое появилось в серверах в 2014 г., – это также 22-нм процессоры, и им в сегменте серверов соответствуют чипы Xeon v3. Смена техпроцесса на 14 нм происходит уже в этом году в рамках 5-го поколения Core Broadwell. Для линейки Xeon это соответствует чипам Xeon v4. Сейчас на рынке процессоров для обычных ПК уже вышло и 6-е поколение – 14-нм Skylake. В сегменте серверов это будут Xeon v5, но на рынке, по большей части, они появятся позже, в первой половине 2016 г.

Хотя чипы Xeon E3-1200 v5 уже представлены осенью 2015 г. Младший из Xeon – E3, процессор для односокетных конфигураций начального уровня, – обновляется быстрее. Ведь E3 в базисе – это обычные процессоры для ПК, с некоторыми специальными дополнениями для сферы серверов или профессиональных рабочих станций. Они и запускаются фактически сразу после представления очередного поколения Core для обычных ПК. А вот обновление старших серверных чипов для многосокетных систем – E5 и E7 – происходит несколько позже.

Проанализируем изменения в каждом из обозначенных семейств, происходившие при смене поколений процессоров, и то, как они влияли на основные функциональные и технические характеристики серверов на их базе.

Xeon E3

2015 г. в сегменте односокетных серверов не приносил особо громких изменений по части базовой платформы сервера в целом. Поколение процессоров очередной раз сменилось, – вышел Xeon E3-1200 v4, – но чипсет оставался прежним с 2013 г. Иначе говоря, в рамках поколения Xeon E3-1200 v4 (Broadwell), запущенного этим летом, изменения касались архитектурных особенностей самого чипа, а не контроллеров внешних подсистем. В частности, процессоры Xeon E3 v4 получили более мощное графическое ядро. А также реализацию памяти eDRAM на 128 Мбайт, практически кэша 4-го уровня, разделяемого между вычислительными ядрами ЦПУ и встроенной графикой. Это довольно значимое микроархитектурное обновление с точки зрения производительности процессора. Но оно важно в большей мере для применения в рабочих станциях, чем в серверах.

А вот количество ядер, поддерживаемый объем ОЗУ (32 Гбайт) и стандарт поддерживаемой памяти DDR3 остались такими же, как в предыдущем поколении v3 (Haswell). Соответственно значимых подвижек по части конечной серверной продукции, новых сценариев использования для серверов начального уровня на данном этапе не произошло. Они стали очередной раз более производительны, но не настолько критично, чтобы это привело к серьезным движениям. Во многих моделях серверов производители просто дополнили номенклатуру устанавливаемых на ту же материнскую плату процессоров моделями нового поколения.

Кроме того, тут же, уже этой осенью, выходит новая версия – v5. И вендоры, зная об этом, готовят обновления линеек уже под эту новейшую базу. И их можно понять. Дело в том, что Xeon E3 v5 (Skylake) действительно несет в себе существенные перемены уже и по части обвязки, главной из которых является поддержка стандарта памяти DDR4 и увеличение в два раза предельного объема ОЗУ – до 64 Гбайт.

Правда, моделей на новой базе реально пока на рынке нет. На момент написания настоящего обзора они еще только готовились, и информации пока недостаточно, чтобы сделать какие-то общие выводы.

С другой стороны, у односокетников на Xeon E3 появляется и мощный конкурент – это односокетные серверы на E5-2600, о которых мы еще скажем ниже. Например, в анонсированных в ноябре 2015 г. в США серверах начального уровня HP Enterprise ProLiant DL20 Gen9 и ML30 Gen9 используются как Xeon E5-2600 v3, так и Xeon E3-1200 v5.

Так что, похоже, нас ждут довольно серьезные перемены в секторе 1P, правда, это произойдет уже в 2016 г., а пока предложение только начало формироваться.

Xeon E5

В этом семействе есть две процессорные линии E5-2600 и E5-4600, соответственно для двух- и четырехсокетных серверов. Системы на этой компонентной базе в принятой терминологии обозначаются аббревиатурой EP. Это основной класс серверов – универсальная платформа для построения любых вычислительных комплексов, исключая совсем уж начальный уровень и, наоборот, сектор критических вычислений.

По платформе для двухсокетных серверов E5-2600 v3 в 2015 г. изменения оказались очень заметными. Чипы версии v3 (Haswell-EP) как раз получили поддержку как нового типа памяти DDR4, так и новых модулей DIMM по 64 Гбайт. Процессор E5-2600 v3 по-прежнему имеет четырехканальную память, по три DIMM на канал, т. е. по 12 модулей памяти на сокет и по 24 на двухсокетную конфигурацию. Так было и ранее, но за счет возможности установки более емких 64-Гбайт модулей памяти теперь в серверах доступно уже 1,5 Тбайт памяти. Ранее такие объемы были достижимы только в четырехсокетной системе.

Причем речь идет о более высокоскоростной памяти. Сама технология DDR4 быстрее предшественницы DDR3. Плюс на 15% расширилась полоса пропускания канала памяти. Это, в частности, позволяет сохранять производительность ОЗУ при установке предельных ее объемов. Ранее скорость работы системы снижалась при занятии предельного числа слотов DIMM на канал. Теперь же эта проблема решена.

Также в рамках этого поколения чрезвычайно возросла вариативность самого модельного ряда – увеличилось число моделей процессоров под разные сценарии применения. Чипы линейки имеют от 4 до 18 ядер. Такое многообразие процессоров покрывает все пространство функциональность/цена, которое вообще представимо на массовом серверном рынке.

Но и движение вниз также произошло, и оно ключевое. Дело в том, что с выходом платформы Haswell-EP произошел отказ от поддержки серии E5-2400, на которой строились серверы, так называемого класса EN. Эти чипы предназначались для бюджетных серверов, поддерживали меньше памяти, при этом ставились на свой разъем, т. е. были конструктивно несовместимы с линейкой E5-2600. На них традиционно выпускались модели серверов для малого бизнеса, филиалов и растущих компаний.

Но в Intel решили, что поддерживать для этих целей отдельную платформу не имеет смысла. Ведь любая ограниченная конфигурация достижима на уровне комплектации, зачем тогда специально усекать функциональность на уровне чипа? То есть E5-2400 было скорее маркетинговое решение, и оно признано неэффективным. Зато линейка E5-2600 получила массу бюджетных модификаций по числу ядер и частот шин, которые позволят на одной и той же плате построить систему любой функциональности. Более того, сама платформа обладает исключительной масштабируемостью, что может быть важно именно для растущих предприятий, поскольку имеется большой запас для дальнейшей поэтапной модернизации по реальной загрузке.

Кроме того, сегодня появились упоминавшиеся выше односокетные системы на базе E5-2600 как платформе, которая заведомо превосходит Xeon E3 во всех вопросах, исключая разве что встроенную графику, но это все же менее важно для серверов.

Таким образом, системы на E5-2600 в современной инкарнации стали более унифицированными и покрывают большее пространство применений во всех направлениях, как корпоративных, так и уровня СМБ.

В результате при происходящем обновлении модельных рядов из номенклатуры уходят low-end-модели на E5-2400. Опорные же модели серверов на базе E5-2600 становятся более всеохватными.

Серверы на E5-4600 v3 в линейках сохраняются, но развития модельного предложения тут не происходит. Чувствуется, что все чаще это номинальная позиция, удерживаемая в ассортименте ради ранее сложившегося круга заказчиков, привыкших к использованию таких решений.

И наконец, постепенно начинают проявляться и предложения с одним сокетом на базе E5-2600 v3, которых ранее найти на рынке было сложно. Но данный ассортимент, как уже говорилось, сейчас пока в стадии формирования.

Xeon E7

Изначально основным отличием серверов на Xeon E7 (этот класс систем имеет обозначение EX) от стандартных систем являлось наличие встроенных функций RAS – технологий, позволяющих гарантировать отсутствие ошибок или сгладить их проявление в работе подсистем памяти, процессора, внутренних межсоединений и каналов ввода/вывода. То есть достичь гарантированного уровня надежности при работе в режиме 24x7, требуемого в корпоративных ИС. И этот функционал последовательно развивался в каждом новом поколении этих процессоров. Если при запуске первого варианта Xeon E7 (поколение Sandy Bridge-EX присутствовавшее на рынке до 2014 г.) говорили о поддержке менее 30 встроенных функций RAS, то в версии v3 (Haswell-EX текущего года) речь идет уже о цифре 60. Считается, что на сегодня достигнут уровень надежности «пять девяток» – 99,999%.

Но развитие данной линейки пошло также и в направлении существенного прироста производительности и объемов доступной емкости ОЗУ. В новейшей версии v3 максимальное число ядер дошло до 18. Но главное, еще в поколении v2 (Ivy Bridge-EX) был осуществлен существенный прирост количества слотов DIMM на процессор. На каждый процессорный чип сегодня доступно по 24 слота DIMM, что при использовании модулей ОЗУ по 64 Гбайт дает 1,5 Гбайт на один процессорный сокет или 6 Тбайт памяти на четырехсокетный сервер.

С выходом последнего варианта Xeon E7 v3, как и в Xeon E5 этого поколения, возросла производительность ОЗУ за счет использования памяти стандарта DDR4. И такое внимание именно к оперативной памяти в случае с E7 неслучайно. Одним из самых актуальных направлений ИТ-индустрии являются сегодня так называемые Большие Данные: задачи бизнес-аналитики, выявление скрытых зависимостей, обработка информационных массивов в научных исследованиях и пр.

Здесь возникает несколько иной набор требований, чем в классических задачах корпоративных ИС, где по большей части требуется бесперебойная поддержка транзакций СУБД, т. е. реализация механизмов OLTP. Запрос на ресурсы ОЗУ там все-таки меньший. 

Полная электронная версия этой статьи доступна только для подписчиков. Для получения полной электронной версии статьи сейчас Вы можете оформить запрос.