Vào ngày 11 tháng 7 năm 2017, Intel đã chính thức ra mắt dòng vi xử lý máy chủ Intel Xeon Scalable Processor (Skylake-SP) 14nm mới của họ. Dòng này thay thế thế hệ trước của bộ vi xử lý 14nm Intel Xeon E7 v4 và 14nm Intel Xeon E5 v4 (Broadwell-EX và Broadwell-EP).
Xây dựng thương hiệu và định giá
Intel gọi tổng thể dòng sản phẩm này là một “nền tảng hội tụ” mới được phân khúc thành bốn dòng sản phẩm riêng biệt có tên là Intel Xeon Platinum, Intel Xeon Gold, Intel Xeon Silver và Intel Xeon Bronze. Đối với việc sử dụng SQL Server, chỉ dòng Bạch kim và Vàng mới có ý nghĩa nếu bạn lo lắng về việc đạt được hiệu suất tốt nhất cho từng giấy phép lõi bộ xử lý SQL Server của mình.
Không giống như các bộ vi xử lý Xeon thế hệ trước, bộ vi xử lý Xeon Platinum mới có tới 28 lõi vật lý và tất cả đều có thể được sử dụng trong bất kỳ máy chủ đếm ổ cắm nào, cho dù đó là máy hai ổ cắm, bốn ổ cắm hay tám ổ cắm. Bộ xử lý Xeon Gold có tới 22 lõi vật lý và có thể được sử dụng trong các máy hai ổ cắm hoặc bốn ổ cắm.
Intel đang sử dụng quy ước đánh số và xây dựng thương hiệu sản phẩm mới được trình bày chi tiết trong Hình 1. Không giống như các bộ xử lý AMD EPYC mới, Intel đang thực hiện rất nhiều hoạt động tiếp thị và phân khúc sản phẩm hướng đến lợi nhuận trong dòng sản phẩm này khiến nó trở nên khó hiểu hơn và khiến khó khăn hơn để chọn bộ xử lý phù hợp cho khối lượng công việc của bạn.
Hình 1:Quy ước đánh số sản phẩm của bộ xử lý có thể mở rộng Intel Xeon
Một ví dụ điển hình của phân khúc sản phẩm có hại này là bộ vi xử lý “M” SKU (các mẫu bộ xử lý có hậu tố M) hỗ trợ 1,5TB bộ nhớ trên mỗi ổ cắm thay vì 768 GB bộ nhớ trên mỗi ổ cho các mẫu SKU không phải “M”. Intel tính phí cao cấp khoảng $ 3000.00 (mỗi bộ xử lý) cho hỗ trợ bộ nhớ bổ sung đó, đây là một mức tăng khá lớn, đặc biệt là đối với các bộ vi xử lý giá rẻ hơn. Bộ vi xử lý Intel Xeon Gold 6134 tám lõi là 2.214 USD mỗi chiếc, trong khi bộ xử lý tám lõi Intel Xeon Gold 6134M là 5.217 USD mỗi chiếc. Tất cả các thông số kỹ thuật khác (và hiệu suất) đều giống hệt nhau đối với hai bộ vi xử lý đó. Đối với việc sử dụng SQL Server, có thể hoàn toàn hợp lý khi trả phí bảo hiểm đó để nhận được gấp đôi dung lượng bộ nhớ trên mỗi ổ cắm (đặc biệt là với chi phí giấy phép SQL Server và chi phí bộ nhớ tổng thể), nhưng tôi không thích thực tế là Intel đang làm một số giá khoét lỗ ở đây.
Thay đổi về kiến trúc
Skylake-SP có một kiến trúc bộ đệm khác thay đổi từ mô hình phân phối chia sẻ được sử dụng trong Broadwell-EP / EX sang mô hình cục bộ riêng được sử dụng trong Skylake-SP. Thay đổi này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến khối lượng công việc của SQL Server vẫn còn được xem.
Trong Broadwell-EP / EX, mỗi lõi vật lý có bộ nhớ đệm L2 riêng 256KB, trong khi tất cả các lõi dùng chung bộ đệm L3 lớn hơn có thể lên tới 60MB (thường là 2,5MB / lõi). Tất cả các dòng trong bộ đệm L2 cho mỗi lõi cũng có trong bộ đệm L3 được chia sẻ, bao gồm.
Trong Skylake-SP, mỗi lõi vật lý có bộ nhớ đệm L2 riêng 1MB, trong khi tất cả các lõi chia sẻ bộ đệm L3 lớn hơn có thể lớn tới 38,5MB (thường là 1,375MB / lõi). Tất cả các dòng trong bộ đệm L2 cho mỗi lõi có thể không có mặt trong bộ nhớ cache L3 được chia sẻ, không bao gồm.
Bộ nhớ đệm L2 lớn hơn làm tăng tỷ lệ truy cập từ bộ nhớ đệm L2, dẫn đến độ trễ bộ nhớ hiệu quả thấp hơn và giảm nhu cầu trên bộ đệm L3 và kết nối lưới. Bộ nhớ cache L2 thường nhanh hơn khoảng 4 lần so với bộ nhớ cache L3 trong Skylake-SP. Hình 2 mô tả chi tiết những thay đổi về kiến trúc bộ nhớ cache mới trong Skylake-SP.
Hình 2:So sánh kiến trúc bộ nhớ đệm
Một cải tiến kiến trúc mới khác là Intel Ultra Path Interconnect (UPI), thay thế cho Intel Quick Path Interconnect (QPI) thế hệ trước. Intel UPI là một kết nối liên kết nhất quán cho các hệ thống chứa nhiều bộ xử lý trong một không gian địa chỉ dùng chung. Bộ xử lý Intel Xeon hỗ trợ Intel UPI, cung cấp hai hoặc ba liên kết Intel UPI để kết nối với các bộ xử lý Intel Xeon khác bằng đường dẫn tốc độ cao, độ trễ thấp đến các ổ cắm CPU khác. Intel UPI có tốc độ dữ liệu tối đa là 10,4 GT / s (giga-transfer / giây) so với tốc độ dữ liệu tối đa là 9,6 GT / s của Intel QPI được sử dụng trong bộ xử lý Broadwell-EP / EX nhanh nhất.
Một tính năng mới quan trọng khác trong Skylake-SP là bao gồm hỗ trợ AVX-512, cho phép tính toán các vectơ rộng 512-bit, giúp cải thiện tốc độ đáng kể so với các bộ lệnh vectơ cũ hơn như AVX2, AVX và SSE. Các tập lệnh này thường được sử dụng cho những thứ như nén và mã hóa.
AVX-512 cũng có hiệu suất năng lượng tốt hơn nhiều về GFLOPS / Watt và GFLOPS / GHz so với các tập lệnh cũ hơn, do đó Intel không phải giảm tốc độ xung nhịp của tất cả các lõi nếu mã AVX đang chạy trên bất kỳ các lõi và chúng cũng có thể có mỗi lõi chạy ở một tốc độ khác nhau tùy thuộc vào loại mã AVX đang chạy trên lõi đó.
Hỗ trợ phần cứng máy chủ SQL
Trong SQL Server 2016, Microsoft đã giới thiệu hỗ trợ cho các lệnh SSE và AVX được CPU hỗ trợ để cải thiện hiệu suất cho tính năng bán vé theo hàng trong chỉ mục Columnstore và chèn hàng loạt. Họ cũng bổ sung hỗ trợ phần cứng cho mã hóa AES-NI. Tôi đã viết về cách phần mềm mới này hỗ trợ cho phần cứng cụ thể được ánh xạ tới các thế hệ vi xử lý khác nhau tại đây. Hy vọng rằng Microsoft sẽ mở rộng loại mã này để hỗ trợ AVX-512 trong SQL Server 2017.
Một tính năng mới khác trong Skylake-SP là hỗ trợ Intel Speed Shift, cho phép các lõi xử lý thay đổi trạng thái p và trạng thái c hiệu quả hơn nhiều (cho phép các lõi xử lý “tăng tốc” nhanh hơn nhiều). Tính năng này được xây dựng dựa trên Quản lý năng lượng phần cứng (HWPM) được giới thiệu trong Broadwell với một chế độ mới cho phép HWPM và hệ điều hành hoạt động cùng nhau, được gọi là chế độ gốc. Chế độ gốc được hỗ trợ trên Linux kernel 4.10 và Windows Server 2016.
Theo một số điểm chuẩn ban đầu mà tôi đã thấy, các bộ xử lý Skylake-SP này có IPC cải thiện khoảng 10% so với lõi Broadwell-EP chạy ở cùng tốc độ xung nhịp. Phần mềm tận dụng các tính năng mới cụ thể (chẳng hạn như AVX-512 và FMA) có thể tăng hiệu suất cao hơn nhiều.
Về khối lượng công việc OLTP của SQL Server 2017, vào ngày 27 tháng 6 năm 2017, Lenovo đã gửi kết quả điểm chuẩn TPC-E cho máy chủ hai ổ cắm Lenovo ThinkSystem SR650, với hai bộ xử lý 28 lõi Intel Xeon Platinum 8180. Điểm thô cho hệ thống này là 6.598,36. Chia điểm số đó cho 56 lõi vật lý, chúng tôi nhận được điểm số / lõi là 117,83 (là thước đo hiệu suất CPU đơn luồng).
Để so sánh, Lenovo đã gửi kết quả điểm chuẩn TPC-E cho máy chủ hai ổ cắm Lenovo System x3650 M5 với hai bộ xử lý Intel Xeon E5-2699 v4 22 lõi. Điểm thô cho hệ thống này là 4938,14. Chia điểm số đó cho 44 lõi vật lý, chúng tôi nhận được điểm số / lõi là 112,23. Hệ thống Skylake-SP nhanh hơn khoảng 5% đối với hiệu suất đơn luồng ở đây, nhưng hãy nhớ rằng đây là dành cho phiên bản phát hành trước của SQL Server 2017.
Nếu bạn muốn có cái nhìn chi tiết hơn về những thay đổi và cải tiến cụ thể trong dòng Bộ xử lý có thể mở rộng Intel Xeon so với các bộ xử lý Xeon thế hệ trước, bạn có thể đọc về nó tại đây.
