На 11 юли 2017 г. Intel официално пусна своето ново 14nm семейство Intel Xeon Scalable Processor (Skylake-SP) сървърни процесори. Това семейство замества предишното поколение 14nm процесори Intel Xeon E7 v4 и 14nm Intel Xeon E5 v4 (Broadwell-EX и Broadwell-EP).
Марка и цени
Intel нарича това цялостно семейство нова „конвергентна платформа“, която е сегментирана в четири отделни продуктови линии, наречени Intel Xeon Platinum, Intel Xeon Gold, Intel Xeon Silver и Intel Xeon Bronze. За използване на SQL Server, само линиите Platinum и Gold имат смисъл, ако сте загрижени за постигането на най-добра производителност за всеки един от вашите лицензи за ядро на SQL Server.
За разлика от предишното поколение процесори Xeon, новите процесори Xeon Platinum имат до 28 физически ядра и всички могат да се използват във всеки сървър за броене на гнезда, независимо дали е машина с два, четири или осем сокета. Процесорите Xeon Gold имат до 22 физически ядра и могат да се използват в машини с два или четири гнезда.
Intel използва нова конвенция за брандиране и номериране на продукти, която е подробно показана на Фигура 1. За разлика от новите процесори AMD EPYC, Intel прави много маркетингово и ориентирано към рентабилността сегментиране на продуктите в тази гама, което прави по-трудно разбирането и прави по-трудно е да изберете правилния процесор за вашето работно натоварване.
Фигура 1:Конвенция за номериране на продукти за мащабируем процесор Intel Xeon
Един основен пример за това вредно сегментиране на продуктите са процесорите „M“ SKU (модели процесори с суфикс M), които поддържат 1,5 TB памет на сокет, за разлика от 768 GB памет на сокет за моделите, които не са „M“ SKU. Intel таксува около $3000,00 премия (на процесор) за тази допълнителна поддръжка на паметта, което е доста голямо увеличение, особено за процесори с по-ниска цена. Осемядрен процесор Intel Xeon Gold 6134 е $2,214.00 всеки, докато осемядреният процесор Intel Xeon Gold 6134M е $5,217.00 всеки. Всички останали спецификации (и производителност) са идентични за тези два процесора. За използване на SQL Server може да има идеален смисъл да платите тази премия, за да получите два пъти по-голям капацитет на паметта на сокет (особено като се имат предвид разходите за лиценза на SQL Server и общите разходи за памет), но не ми харесва фактът, че Intel прави известна цена издълбавам тук.
Промени в архитектурата
Skylake-SP има различна кеш архитектура, която се променя от споделен разпределен модел, използван в Broadwell-EP/EX, към частно-локален модел, използван в Skylake-SP. Как тази промяна ще се отрази на работните натоварвания на SQL Server остава да видим.
В Broadwell-EP/EX всяко физическо ядро имаше 256KB частен L2 кеш, докато всички ядра споделяха по-голям кеш L3, който може да бъде до 60MB (обикновено 2.5MB/ядро). Всички редове в L2 кеша за всяко ядро също присъстваха във включения, споделен L3 кеш.
В Skylake-SP всяко физическо ядро има 1MB частен L2 кеш, докато всички ядра споделят по-голям L3 кеш, който може да бъде до 38,5MB (обикновено 1,375MB/ядро). Всички редове в L2 кеша за всяко ядроможе и да не да присъства в споделената L3 кеш памет, която не включва.
По-големият L2 кеш увеличава коефициента на попадане от L2 кеша, което води до по-ниска ефективна латентност на паметта и по-ниско търсене на L3 кеша и мрежовата връзка. L2 кеш обикновено е около 4 пъти по-бърз от L3 кеш в Skylake-SP. Фигура 2 описва новите промени в архитектурата на кеша в Skylake-SP.
Фигура 2:Сравняване на кеш архитектури
Друго ново архитектурно подобрение е Intel Ultra Path Interconnect (UPI), което замества предишното поколение Intel Quick Path Interconnect (QPI). Intel UPI е кохерентна взаимовръзка за системи, съдържащи множество процесори в едно споделено адресно пространство. Процесорите Intel Xeon, които поддържат Intel UPI, осигуряват две или три Intel UPI връзки за свързване с други процесори Intel Xeon, използвайки високоскоростен път с ниска латентност към другите гнезда на процесора. Intel UPI има максимална скорост на данни от 10,4 GT/s (гига-прехвърляния/секунда) в сравнение с максимална скорост на данни от 9,6 GT/s за Intel QPI, използван в най-бързите Broadwell-EP/EX процесори.
Друга важна нова функция в Skylake-SP е включването на поддръжка на AVX-512, която позволява изчисляването на 512-битови широки вектори, което значително подобрява скоростта в сравнение с по-старите набори от векторни инструкции като AVX2, AVX и SSE. Тези набори от инструкции обикновено се използват за неща като компресиране и криптиране.
AVX-512 също има много по-добра енергийна ефективност по отношение на GFLOPS/Watt и GFLOPS/GHz в сравнение с по-старите набори от инструкции, така че Intel не трябва да намалява тактовата честота на всички ядра, ако AVX кодът работи на някое от ядрата и те също могат да имат всяко ядро да работи с различна скорост в зависимост от това какъв тип AVX код се изпълнява на това ядро.
Хардуерна поддръжка на SQL сървър
В SQL Server 2016, Microsoft въведе поддръжка за SSE и AVX инструкции, поддържани от процесора, за да подобри производителността за разделяне на редове в индекси на Columnstore и групови вмъквания. Те също така добавиха хардуерна поддръжка за AES-NI криптиране. Написах за това как тази нова софтуерна поддръжка за специфичен хардуер се съпоставя с различни поколения процесори тук. Надяваме се, че Microsoft ще разшири този тип код, за да покрие поддръжката на AVX-512 в SQL Server 2017.
Друга нова функция в Skylake-SP е поддръжката на Intel Speed Shift, която позволява на процесорните ядра да променят своите p-състояния и c-състояния много по-ефективно (което позволява на процесорните ядра да се „ускоряват“ много по-бързо). Тази функция се основава на хардуерното управление на захранването (HWPM), въведено в Broadwell с нов режим, който позволява на HWPM и операционната система да работят заедно, наречен естествен режим. Нативният режим се поддържа в ядрото на Linux 4.10 и в Windows Server 2016.
Според някои от ранните бенчмаркове, които съм виждал, тези процесори Skylake-SP имат около 10% подобрение на IPC спрямо ядрата на Broadwell-EP, работещи със същата тактова честота. Софтуерът, който се възползва от специфични нови функции (като AVX-512 и FMA), може да доведе до много по-високи увеличения на производителността.
По отношение на работните натоварвания на SQL Server 2017 OLTP, на 27 юни 2017 г. Lenovo представи резултат от сравнителния тест за TPC-E за сървър с два сокета Lenovo ThinkSystem SR650 с два 28-ядрени процесора Intel Xeon Platinum 8180. Суровият резултат за тази система е 6 598,36. Разделяйки този резултат на 56 физически ядра, получаваме резултат/ядро от 117,83 (което е мярка за производителност на еднонишковия процесор).
За сравнение Lenovo представи резултат от сравнителния тест TPC-E за сървър с два сокета Lenovo System x3650 M5 с два 22-ядрени процесора Intel Xeon E5-2699 v4. Суровият резултат за тази система е 4938,14. Разделяйки този резултат на 44 физически ядра, получаваме резултат/ядро от 112,23. Системата Skylake-SP тук е с около 5% по-бърза за еднонишкова производителност, но имайте предвид, че това е за предварителна версия на SQL Server 2017.
Ако искате още по-подробен поглед върху специфичните промени и подобрения в семейството на процесори Intel Xeon Scalable в сравнение с предишното поколение процесори Xeon, можете да прочетете за това тук.
