července 2017 společnost Intel oficiálně uvedla na trh novou 14nm řadu serverových procesorů Intel Xeon Scalable Processor (Skylake-SP). Tato rodina nahrazuje předchozí generaci 14nm procesorů Intel Xeon E7 v4 a 14nm Intel Xeon E5 v4 (Broadwell-EX a Broadwell-EP).
Značka a ceny
Intel tuto celkovou rodinu nazývá novou „konvergovanou platformou“, která je rozdělena do čtyř odlišných produktových řad nazvaných Intel Xeon Platinum, Intel Xeon Gold, Intel Xeon Silver a Intel Xeon Bronze. Pro použití serveru SQL Server mají smysl pouze řady Platinum a Gold, pokud vám záleží na dosažení nejlepšího výkonu pro každou z vašich licencí na jádro procesoru SQL Server.
Na rozdíl od předchozí generace procesorů Xeon mají nové procesory Xeon Platinum až 28 fyzických jader a všechna mohou být použita v jakémkoli serveru s počtem soketů, ať už se jedná o dvousocketový, čtyřsocketový nebo osmisocketový stroj. Procesory Xeon Gold mají až 22 fyzických jader a lze je použít ve dvou nebo čtyřpaticových strojích.
Intel používá novou konvenci pro označování produktů a číslování, která je podrobně popsána na obrázku 1. Na rozdíl od nových procesorů AMD EPYC dělá Intel v této sestavě hodně marketingu a produktové segmentace založené na ziskovosti, což ztěžuje pochopení a činí je obtížnější vybrat správný procesor pro vaši pracovní zátěž.
Obrázek 1:Konvence číslování produktů škálovatelného procesoru Intel Xeon
Jedním z hlavních příkladů této škodlivé produktové segmentace jsou procesory „M“ SKU (modely procesorů s příponou M), které podporují 1,5 TB paměti na patici oproti 768 GB paměti na patici u modelů bez „M“ SKU. Intel si účtuje prémii asi 3 000,00 USD (za procesor) za tuto extra podporu paměti, což je poměrně velký nárůst, zejména u levnějších procesorů. Každý osmijádrový procesor Intel Xeon Gold 6134 stojí 2 214,00 $, zatímco osmijádrový procesor Intel Xeon Gold 6134M stojí 5 217,00 $. Všechny ostatní specifikace (a výkon) jsou pro tyto dva procesory totožné. Při použití SQL Serveru může být naprosto smysluplné zaplatit tuto prémii za dvojnásobnou kapacitu paměti na soket (zejména s ohledem na vaše náklady na licenci SQL Server a celkové náklady na paměť), ale nelíbí se mi, že Intel dělá nějakou cenu. rýhování zde.
Změny architektury
Skylake-SP má odlišnou architekturu mezipaměti, která se mění ze sdíleného distribuovaného modelu používaného v Broadwell-EP/EX na soukromý-místní model používaný v Skylake-SP. Jak tato změna ovlivní zátěž SQL Server, se teprve uvidí.
V Broadwell-EP/EX mělo každé fyzické jádro 256 KB privátní mezipaměť L2, zatímco všechna jádra sdílela větší mezipaměť L3, která mohla být velká až 60 MB (obvykle 2,5 MB/jádro). Všechny řádky v mezipaměti L2 pro každé jádro byly také přítomny v inkluzivní sdílené mezipaměti L3.
Ve Skylake-SP má každé fyzické jádro 1 MB privátní mezipaměť L2, zatímco všechna jádra sdílejí větší mezipaměť L3, která může být až 38,5 MB (obvykle 1,375 MB/jádro). Všechny řádky v mezipaměti L2 pro každé jádro nemusí být přítomen v nezahrnuté sdílené mezipaměti L3.
Větší mezipaměť L2 zvyšuje poměr zásahů z mezipaměti L2, což má za následek nižší efektivní paměťovou latenci a nižší nároky na mezipaměť L3 a síťové propojení. L2 cache je typicky asi 4X rychlejší než L3 cache ve Skylake-SP. Obrázek 2 podrobně popisuje nové změny architektury mezipaměti ve Skylake-SP.
Obrázek 2:Porovnání architektur mezipaměti
Dalším novým architektonickým vylepšením je Intel Ultra Path Interconnect (UPI), který nahrazuje předchozí generaci Intel Quick Path Interconnect (QPI). Intel UPI je koherentní propojení pro systémy obsahující více procesorů v jediném sdíleném adresním prostoru. Procesory Intel Xeon, které podporují Intel UPI, poskytují buď dvě nebo tři propojení Intel UPI pro připojení k dalším procesorům Intel Xeon pomocí vysokorychlostní cesty s nízkou latencí k dalším paticím CPU. Intel UPI má maximální přenosovou rychlost 10,4 GT/s (giga-přenosy/sekundu) ve srovnání s maximální přenosovou rychlostí 9,6 GT/s pro Intel QPI používané v nejrychlejších procesorech Broadwell-EP/EX.
Další důležitou novinkou ve Skylake-SP je zahrnutí podpory AVX-512, která umožňuje výpočet vektorů o šířce 512 bitů, což výrazně zvyšuje rychlost ve srovnání se staršími sadami vektorových instrukcí, jako jsou AVX2, AVX a SSE. Tyto instrukční sady se obvykle používají pro věci, jako je komprese a šifrování.
AVX-512 má také mnohem lepší energetickou účinnost, pokud jde o GFLOPS/Watt a GFLOPS/GHz ve srovnání se staršími instrukčními sadami, takže Intel nemusí snižovat takt všech jader, pokud na některém z nich běží kód AVX. jádra a také mohou mít každé jádro spuštěno jinou rychlostí v závislosti na tom, jaký typ kódu AVX na tomto jádru běží.
Hardwarová podpora serveru SQL Server
V SQL Server 2016 společnost Microsoft zavedla podporu pro instrukce SSE a AVX podporované CPU, aby se zlepšil výkon pro segmentování řádků v indexech Columnstore a hromadných vkládáních. Přidali také hardwarovou podporu pro šifrování AES-NI. O tom, jak se tato nová softwarová podpora pro konkrétní hardware mapovala na různé generace procesorů, jsem psal zde. Doufejme, že Microsoft rozšíří tento typ kódu na podporu AVX-512 v SQL Server 2017.
Další novinkou ve Skylake-SP je podpora Intel Speed Shift, která umožňuje jádrům procesoru měnit své stavy p a c mnohem efektivněji (což umožňuje jádrům procesoru „přiškrtit“ mnohem rychleji). Tato funkce staví na Hardware Power Management (HWPM) představeném v Broadwell s novým režimem, který umožňuje HWPM a operačním systémem spolupracovat, tzv. nativní režim. Nativní režim je podporován v jádře Linuxu 4.10 a ve Windows Server 2016.
Podle některých dřívějších testů, které jsem viděl, mají tyto procesory Skylake-SP asi 10% zlepšení IPC oproti jádrům Broadwell-EP běžícím na stejné frekvenci. Software, který využívá specifické nové funkce (jako AVX-512 a FMA), by mohl zaznamenat mnohem vyšší nárůst výkonu.
Pokud jde o zátěže SQL Server 2017 OLTP, dne 27. června 2017 Lenovo předložilo výsledek benchmarku TPC-E pro dvousocketový server Lenovo ThinkSystem SR650 se dvěma 28jádrovými procesory Intel Xeon Platinum 8180. Hrubé skóre pro tento systém bylo 6 598,36. Vydělíme-li toto skóre 56 fyzickými jádry, dostaneme skóre/jádro 117,83 (což je míra výkonu jednovláknového procesoru).
Pro srovnání Lenovo předložilo výsledek benchmarku TPC-E pro dvousocketový server Lenovo System x3650 M5 se dvěma 22jádrovými procesory Intel Xeon E5-2699 v4. Hrubé skóre pro tento systém bylo 4938,14. Když toto skóre vydělíme 44 fyzickými jádry, dostaneme skóre/jádro 112,23. Systém Skylake-SP je zde asi o 5 % rychlejší pro výkon s jedním vláknem, ale mějte na paměti, že se jedná o předběžnou verzi SQL Server 2017.
Pokud chcete ještě podrobnější pohled na konkrétní změny a vylepšení v rodině Intel Xeon Scalable Processor ve srovnání s předchozí generací procesorů Xeon, můžete si o tom přečíst zde.