Бъдещи сървъри четири и повече ядра, Computerworld България, издателство Отворени системи
- Ключови думи:
- Модерни архитектури
Въпреки че вече е възможно да се правят предпазливи твърдения относно търговския успех на четириядрените сървъри, еволюцията на многоядрените сървъри едва започва. До края на десетилетието, според анализатора на Insight 64 Нейтън Брукууд, x86 сървърите ще имат осем или дори 16 ядра на един процесор. Увеличаването на броя на ядрата е най-бързият начин за увеличаване на производителността. Подобряването на технологията на паметта може да добави 5-10% към производителността на системата, а чрез надграждане на архитектурата на процесора тази цифра може да се увеличи с още 10%. Но удвояването на броя на процесорните ядра може веднага да доведе до увеличение на производителността с 50% или повече.
В близко бъдеще удвояването на броя на ядрата на всеки две години за основните сървъри изглежда все още осигурява значителни печалби в производителността
Подобряването на технологията на паметта може да добави 5-10% към производителността на системата, а чрез надграждане на архитектурата на процесора тази цифра може да се увеличи с още 10%. Но удвояването на броя на процесорните ядра може веднага да доведе до увеличение на производителността с 50% или повече.
„Сравнете нивото на повишаване на производителността от преминаването към четириядрени процесори стова, което Intel успя да предостави при преминаването от Pentium 3 към Pentium 4,” каза Brookwood. Въпреки че Pentium 4 имаше изцяло нова микроархитектура, той увеличи производителността само с 20%. От друга страна, първият четириядрен процесор Intel Xeon обещава повишаване на производителността с поне 40%.
Изглежда, че удвояването на броя на ядрата на всеки две години за основните сървъри ще продължи да осигурява значителни печалби в производителността в близко бъдеще. Осем ядра през 2009 г., 16 ядра през 2011 г. и 32 ядра през 2013 г. са етапите в развитието на процесорите.
Брукууд от своя страна смята, че многоядрената ера тепърва започва. „Няма препятствия по този път“, каза той.
Не се знае обаче точно по какъв път ще тръгне индустрията. Intel и AMD са възприели различни подходи за изграждане на своите четириядрени архитектури. Някои анализатори обаче смятат, че AMD в крайна сметка може да избере подход, по-близък до този на Intel, за да настигне и изпревари своя конкурент в многоядрената надпревара.
История на многоядрените процесори
Пазарът на микропроцесори се обърна към четириядрени архитектури, за да разреши редица фундаментални проблеми. Технологията на полупроводниците продължава да се развива по пътя, определен през 1965 г. от един от основателите на Intel Corporation, Гордън Мур. Законът на Мур гласи, че броят на транзисторите в процесора се удвоява на всяка година и половина. В същото време количеството генерирана топлина вече е станало такова, че е станала очевидна необходимостта от търсене на нови подходи за увеличаване на производителността.
Увеличаването на броя на транзисторите, предписано от закона на Мур, става успоредно с увеличаването на плътността на опаковката.Сега водещите производители произвеждат чипове с проектна норма от 90 nm или дори 65 nm, а още тази година някои от тях планират да преминат към проектна норма от 45 nm.
Преди няколко години стана ясно, че при запазване на съществуващата микропроцесорна архитектура тяхното развитие спира и става почти невъзможно допълнително да се увеличи тактовата честота на процесорите, като същевременно се поддържа количеството генерирана топлина на контролирано ниво. Например, според Digital Power Group, сега компютрите консумират около 10% от цялото електричество, произведено в Съединените щати, а до 2015 г. тази цифра ще се удвои. Предполага се, че ще принуди компаниите и доставчиците на технологии да намалят нивото на потребление на енергия на законодателно ниво.
Чрез преминаване към многоядрени архитектури е възможно да се намали или поддържа същата тактова честота и в същото време да се ограничи увеличаването на топлината, генерирана от тях. Цялостната производителност може да бъде значително подобрена чрез удвояване на броя на процесорните модули на един и същ чип, като същевременно се поддържа стабилно ниво на консумация на енергия.
„Това ни позволява да постигнем невероятно високи нива на производителност“, каза Дейвид Тухи, генерален мениджър на Intel Business Client Group. „Четириядреният процесор осигурява един и половина пъти по-висока производителност от най-добрите ни двуядрени процесори и четири и половина пъти по-висока производителност от първия едноядрен Xeon. И в същото време нивото на потребление на енергия не се увеличава.
Какво следва?
Изглежда, че в близко бъдеще броят на ядрата може да бъде увеличен без ограничения. Наскоро Intel обяви създаването на 80-ядрен процесор за изследователски цели, който, т.ксе очаква да генерира по-малко енергия от текущата четириядрена архитектура. Най-вероятно комерсиална версия на такъв процесор ще се появи след пет до осем години, но други производители вече предлагат процесори с "масов паралелизъм".
В края на 2005 г. Sun Microsystems представи първия си многоядрен процесор SPARC, наречен Niagara. Този процесор има осем ядра и всяко ядро съдържа четири независими нишки, при което един процесор съдържа 32 изчислителни елемента. До средата на годината Sun планира да представи Niagara 2, която също ще има осем ядра, но с осем нишки на ядро, за общо 64 изчислителни елемента. Sun също планира да предложи процесора Rock в средата на 2008 г., друг процесор, базиран на архитектурата SPARC, но с 16 ядра.
Първи потребители на многоядрени процесори
CitiStreet, аутсорсинг компания, беше една от първите, които закупиха сървъри Azul Compute Appliance с процесори Vega 2. CitiStreet вече разполага със седем сървъра, всеки с два 48-ядрени процесора, за различни задачи.
Бари Страсник, главен информационен директор в CitiStreet, каза, че тези сървъри позволяват на компанията бързо да мащабира инфраструктурата, за да отговори на бързо нарастващите изисквания, като същевременно удвоява производителността на предишните двуядрени Xeon сървъри.
„Необходимостта да се отговори на нарастващите изисквания за ресурси и да се направи това икономически ефективно изисква мащабируемост и производителност, които традиционните сървъри не могат да осигурят сами по себе си“, обясни Страсник.
Concentric Systems, компания за електронна поща и уеб хостинг, премина от сървъри с по-стари едноядрени SPARC процесори към сървъри с процесори Niagara в края на миналата година.
„Винаги сме търсили начини да вършим повече работа на по-малко компютри, което разбира се означава по-ниска консумация на енергия“, каза президентът на компанията Барбара Бранаман.
Charlotte Observer вече започна да мигрира някои от своите критични приложения към виртуализирана среда на двуядрени Xeon сървъри, където Shorter може да работи между 7 и 12 виртуални сървъра на процесор. Той е уверен, че на системи с четириядрени процесори ще бъде възможно да се създадат 15-30 виртуални сървъра на процесор.
Широчина на честотната лента, програми и други проблеми
Сам по себе си преходът към многоядрени системи не гарантира повишаване на ефективността. ИТ мениджърите трябва първо да преценят дали честотната лента на мрежата е достатъчна, за да се справи с натоварването, което ще бъде генерирано от допълнителните процесорни ядра. Освен това те трябва да гарантират, че техните приложения са оптимизирани за многоядрени среди.
„ИТ мениджър не бива уволняван, защото сметките му за енергия са твърде високи“, каза Рейнолдс. „Но той ще има проблеми, ако не е в състояние да отговори адекватно на изискванията за изчислителни ресурси на неговата организация.“
Предприятията също трябва внимателно да оценят как преходът към многоядрени процесори ще се отрази на условията за лицензиране на софтуер. Microsoft вече обеща, че ще продължи да таксува своите лицензи въз основа на броя на гнездата, а не на процесорните ядра. Въпреки това все още не е ясно как точно се извършва преходът къммногоядрените процесори ще повлияят на цената на софтуера като цяло.
„Потребителите трябва да са сигурни, че преминаването от двуядрени към четириядрени системи няма да доведе до значително увеличение на лицензионните такси“, каза Рейнолдс.
В отговор производителите на процесори твърдят, че промените в лицензионните условия няма да създадат сериозен проблем.
„Върхът дойде от прехода от едно към две ядра, но сега имаме ясно разбиране за повечето от стратегиите за лицензиране, използвани на пазара“, каза Пет Патла, директор маркетинг за AMD Opteron.
Story Waugh, старши мениджър на продуктовата група за сървъри на Dell, каза, че компанията работи в тясно сътрудничество с водещи доставчици на софтуер, за да поддържа стратегия за лицензиране на сокет, а не на ядро. До 90% от доставчиците на софтуер ще възприемат модел за лицензиране на сокет, казва тя.
Друг е въпросът колко ефективен софтуер ще работи на многоядрени процесори, ако е създаден с мисъл за предишното поколение хардуер. Производителите на процесори твърдят, че по-голямата част от оптимизацията на приложенията за многоядрени среди вече е извършена. Това беше направено при преминаване от едноядрени към двуядрени системи.
Brookwood се съгласи, че „най-трудната“ част от мигрирането на софтуер към многоядрени среди е преминаването към двуядрени среди, но отбеляза, че ще е необходима обща настройка, за да се получи оптимална производителност на новите процесори.
„Всичко ще зависи от конкретния софтуерен пакет“, казва Брукууд. Виртуализацията е друг пример за работата, извършвана от независимипроизводители на софтуер и процесори. Миналата година AMD и Intel пуснаха своите двуядрени x86 процесори, които поддържат функции за виртуализация в хардуера. Компании като VMware и Microsoft все още работят върху оптимизирането на своя софтуер за виртуализация, така че да може да се възползва напълно от най-новите процесори.
Маркус Леви, ръководител на Multicore Association, смята, че увеличаването на броя на приложенията ще изисква по-агресивни усилия за оптимизация. С други думи, няма да е достатъчно този софтуер просто да работи на процесори от ново поколение с все повече и повече ядра.
„Дори когато Intel премине към 16 ядра, ще са необходими допълнителни технологии за ускоряване“, казва Леви. „С нарастването на броя на ядрата ще видим, че пълният потенциал на процесорите с общо предназначение ще се използва за решаване само на някои задачи и необходимостта от специализирана технология за ускоряване ще нарасне.“
Разнообразие от многоядрени процесори
Съществуващи и предстоящи многоядрени решения
Споделяйте материал с колеги и приятели