内存计算在DSP中的应用分析（2） 英特尔, 处理器, 服务器, 超线程, 多线程

yuyang911220

2.1 处理器的性能
        　　早期处理器性能的提升主要依赖于主频的提高，即CPU在每个时钟周期内可以执行更多的指令。但由于能耗与散热条件的限制，这种方法在2005年左右碰到了障碍。于是业界开始转向多核处理器的设计，即每个处理器内包含多个相互独立的计算内核。在多核处理器之前，英特尔开发了超线程技术，允许一个处理内核可以在同一时间执行两条指令线程，从而更好地利用CPU的片上资源。今天，多核、多线程、高可扩展的SMP架构，为x86服务器奠定了运行SAP应用的基础。
        　　与上一代至强7500相比，至强E7的内核数量由8核(16线程)增加到了10核(20线程);同时得益于QPI总线架构，基于至强E7的服务器可以从双路扩展到四路、八路，直至256路。这些技术进步使得SAP HANA可以在单一系统内获得更多的计算资源，其性能指标可以随硬件升级而线性扩展，用户甚至可以通过部署1000以上内核的系统实现更复杂的实时分析。
        　　2.2 内存的性能
        　　对于SAP内存计算应用来说，内存子系统的性能是否强壮显得非常重要。一方面，64位操作系统的普及，使得今天的x86服务器内存可以超过32位的4个GB，理论上达到几乎无限制的18 Exabyte(即180亿GB);另一方面，随着平台技术的发展，以及每GB内存价格的下降，服务器系统内存容量越来越大。今天服务器的内存容量已经可以用TB来计算，每1TB即1000GB。
        　　具体到至强E7来看，则主要通过大容量缓存、更高内存带宽、以及更大容量的内存来满足这一需求。比如，至强7500的三级缓存是24MB，至强E7达到了30MB，这使得SAP HANA应用中，CPU计算内核可以直接从缓存中读取更多的数据，访问速度因此更快。在内存方面，以四路服务器为例，至强7500系统可以支持16GB内存条，最大内存容量为1TB，而至强E7系统可以支持32GB的内存条，系统内存容量扩大到2TB。
        　　当然，在SAP HANA应用中，快速的I/O也很关键，至强E7通过QPI互连总线，大大提高CPU与内存之间、CPU与CPU之间以及节点之间的数据传输速率，降低延迟。
        　　2.3 高可用性
        　　面向海量数据进行实时分析的系统，其对稳定可靠性的要求是不言而喻的。在这方面，新的至强E7服务器平台在安全可靠性(RAS)方面也提供了更多的支持。比如Double Device Data Correction(DDDC)就对SAP HANA非常有用，允许当内存同时出现两个错误时，也可以恢复。又比如Machine Check Architecture Recovery(MCA Recovery)技术使得SAP HANA可以与操作系统一起，从许多无法纠正的内存错误中恢复，在许多场合下可以不用停机就能恢复数据。在至强E7中，类似这样的RAS技术还有20多条。
        　　在一个针对32亿条POS机销售记录的复杂模型中，英特尔与SAP进行了联合测试，测试表明，跟上一代的至强7500相比，至强E7的性能提高了1.37倍。另外，同样基于至强E7平台，英特尔超线程技术性能提升1.21倍，NUMA技术提供1.07倍，睿频加速(Turbo Boost)技术性能提升1.04倍。
        　　3 内存计算的前景展望
        　　据了解，在SAP HANA的研发过程中，得到了IBM、惠普、思科、富士通、英特尔等硬件厂商的支持，同时也有可口可乐(希腊)、未来集团(Future Group)、喜利得(Hilti)在参与。比如喜利得(Hilti)是一家为全球建筑市场提供设备和技术的企业，拥有2万名员工，其中三分之二直接从事与客户打交道的销售与工程工作，因此每天会发生超过20万次客户接触。通过SAP HANA，该公司将交易与分析系统进行了融合，在早期测试中，搜索和分析5300万条客户数据记录的时间从原来的2-3个小时，降低到了2-3秒。
        　　许多服务器厂商也已经推出了基于英特尔至强E7处理器的服务器，并针对SAP HANA开发了相应的解决方案，如IBM的x3690 x5、x3850 x5服务器，戴尔的PowerEdge R910服务器等。IBM宣称，其SAP HANA工作负载优化方案可以使基于SAP的ERP数据分析应用达到每秒处理1.3TB的数据量，以及每小时进行10000次复杂的组合查询分析报告。