性能、能效與虛擬化全面躍升　雙路新至強練就智能“軟功夫”

劉洪宇

甫一問世，就刷新了30項基于雙路服務器及工作站的基準性能測試記錄。英特爾雙路至強5500處理器究竟如何取得至強處理器史上最大幅度的性能提升？又將如何以其智能特性變革計算方式，進而改變整個數(shù)據(jù)中心？

“這將是英特爾今年最重要的一次發(fā)布，也是自PentiumPro以來，英特爾最重要的服務器處理器發(fā)布?！?3 月 31 日，英特爾全球副總裁、中國區(qū)總裁楊敘在雙路至強5500系列處理器的發(fā)布儀式上表示。不僅英特爾對此寄予厚望，合作伙伴也表現(xiàn)出對這款產(chǎn)品的極大期待，在此后數(shù)日內(nèi)，將先后發(fā)布基于該處理器的新一代服務器。這一次，英特爾的處理器架構發(fā)生了改變并增強了智能特性，對雙路服務器的系統(tǒng)設計、散熱等方面都要求很高，這是服務器廠商比拼技術實力的時刻，更是他們以創(chuàng)新產(chǎn)品促動IT經(jīng)濟回暖的機會。

智能化性能

英特爾去年年底推出了基于Nehalem架構的首款處理器，此后就開始逐步將全線處理器納入這一可擴展的架構之下，通過靈活的擴展設計，滿足不同維度的擴展要求。英特爾數(shù)字企業(yè)事業(yè)部副總裁、服務器平臺事業(yè)部總經(jīng)理柯克·史考根（KirkSkaugen）表示，英特爾面向服務器領域的三大法寶——最好的性能、最佳能耗比及增強的虛擬化技術在至強5500上再次實現(xiàn)，并達到了至強處理器史上最大幅度的性能提升，為4年前英特爾單核處理器的9倍。尤為重要的是，這些提升都已經(jīng)實現(xiàn)了智能化。

實測結果顯示，相比前代至強5400處理器，至強5500在各個應用領域均有70%~125%的性能提升，表征虛擬化性能的VMmark測試中，性能提升達到160%。在計算密集型、內(nèi)存帶寬敏感型及浮點要求苛刻的應用中，新型處理器的性能提升也尤為明顯。如此大幅度的性能提升，主要有賴于英特爾QPI快速通道互聯(lián)技術、智能加速技術以及超線程技術。

集成內(nèi)存控制器后，至強5500采用的QPI技術可以針對帶寬密集型應用，加快處理器與處理器、處理器與I/O控制器之間的流量速度，提供高達25.6GB/s的帶寬，比前代產(chǎn)品提高3.5倍。而智能加速技術則可以在需要時增加內(nèi)核頻率，以提高執(zhí)行速度，可以通俗理解為“超頻”的概念；對于那些可以并行多線程執(zhí)行程序，至強5500支持每個內(nèi)核同時執(zhí)行雙線程，最多可以形成8個邏輯處理器，以大幅減少計算延遲。而智能加速與超線程均是自適應調(diào)節(jié)，完全根據(jù)應用負載自動調(diào)節(jié)實現(xiàn)。

自適應能效

當配電能力和散熱能力逐漸成為瓶頸，提高服務器這類主設備的能效就成為改進數(shù)據(jù)中心設計的關鍵途徑。英特爾此前提高能效的途徑主要是在功耗基本保持不變的情況下提高性能，而在此基礎上，還期望使服務器的負載與能耗成一定比例，即在負載不高的情況下，一定要通過智能調(diào)節(jié)，盡可能減少服務器的能耗，這一期待隨著至強5500到來成為現(xiàn)實。

英特爾采用了兩項重要的節(jié)能技術，實現(xiàn)在單個服務器內(nèi)，最大限度地降低服務器組件并未完全使用時的系統(tǒng)功耗。一項技術是集成功率門限，它支持將四個核中個別閑置的內(nèi)核功耗降低。至強5400可將閑置功率降至16W或50W，而具備新特性的至強5500則能將閑置功耗減至10W，使服務器的閑置功耗降低50%（與前代雙路服務器相比）。另一項技術是自動低功耗調(diào)節(jié)，它增加了處理器功耗狀態(tài)，內(nèi)存和I/O控制器也配有新型電源管理特性，處理器和內(nèi)存可以自動置入最低功耗狀態(tài)，在不影響性能的前提下滿足當前工作的運行需求，根據(jù)實時負載調(diào)節(jié)系統(tǒng)功耗。

與此同時，英特爾還同時推出了節(jié)點功耗管理器系統(tǒng)，支持IT管理員為一個機架、一組服務器或整個數(shù)據(jù)中心設定功耗閑置，從而提高了近20%的部署密度。服務器廠商基于該功能的二次開發(fā)，更進一步為用戶合理控制功耗提供了附加值。

靈活虛擬化

虛擬化也是性能的一種體現(xiàn)，提高虛擬化性能可以實現(xiàn)更高的整合比率，而更深程度的虛擬化是資源池化的基礎。至強5500系列處理器借助更高的I/O帶寬，進一步提高虛擬化性能，并通過支持多代虛擬機遷移，在虛擬化環(huán)境中實現(xiàn)了高靈活性。相比至強5400，英特爾虛擬化技術（VT）的增強特性結合全新平臺設計可使虛擬化性能提高達2.1倍。

虛擬化的硬件平臺對虛擬化軟件提供更高程度的支持，對虛擬化應用來說至關重要。至強5500的新特性，如支持英特爾擴展頁表，減少頁表虛擬化帶來的開銷，通過虛擬化靈活遷移技術解決實時整合問題等，都對提高虛擬化性能效果顯著。英特爾的硬件虛擬化技術是涵蓋了處理器、網(wǎng)絡、芯片組在內(nèi)的全面虛擬化，除了在處理器中加入了提高虛擬化靈活性與穩(wěn)定性的VT-x技術之外，英特爾還為與至強5500配套的芯片組及以太網(wǎng)控制器加入了虛擬化技術，加速數(shù)據(jù)傳輸、消除大部分性能開銷，進一步優(yōu)化網(wǎng)絡，這些都為更高程度的虛擬化應用構筑了高性能的可靠平臺。

柯克·史考根幫用戶算了一筆賬，以184臺英特爾單核至強服務器為例，如果換作184臺至強5500服務器，性能可以達到原來的9倍，電費節(jié)省18%。如果保持同樣的性能，則只需要21臺至強5500服務器，預計每年節(jié)電90%，單是以電費來計算，僅8個月就可以收回投資成本了。

鏈接

至強5500給他們帶來什么

騰訊系統(tǒng)評測中心主任王馨

目前，騰訊即時通信最高在線用戶在4000萬以上，QQ主頁的PV訪問量達到6億，QQ游戲的最高在線人數(shù)也達到了300萬。我們支撐這樣大規(guī)模應用的辦法就是定制服務器，目的是希望服務器更貼近我們的業(yè)務。

騰訊的大量服務器都存放在租用的電信機房里，并按機架支付租金。由于受到機架功耗和上架數(shù)量的限制，最大限度地利用機架和供電對于成本的控制至關重要。我們對基于至強5500處理器的雙路定制化服務器和一些雙路主流服務器進行了功耗對比。評測結果表明：如果全部采用至強5500處理器的服務器，每個機架的計算性能提高20%、性能功耗比提高60%以上，我們完全可以通過配置更多的至強5500定制化服務器，為騰訊的未來業(yè)務發(fā)展打下堅實基礎。

江蘇省高性能計算學會會長周會群

高性能計算集群除在生命科學、材料科學領域應用廣泛，在天文和地球科學方面也被大量使用。目前，南京大學正在建設一個超過35萬億次/秒的高性能計算設施，這將是在中國大學里規(guī)模最大的一個高性能計算集群。這個集群將由402個兩路四核計算節(jié)點組成，由高速網(wǎng)絡連接，另外擁有50TB的并行文件系統(tǒng)和100TB的存儲。為了建立這個高性能計算中心，南京大學很早就與英特爾合作，對至強5500處理器進行了多項測試。

以檢測物質在高溫高壓狀況下物理性質變化的兩個應用軟件VASP和Espresso為例，VASP在至強5500處理器上可獲得97%的性能提升，Espresso則可獲得至少51%的性能提升，我們最終選擇了英特爾至強5500系列處理器作為集群建設的核心。