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Intel扩大面向大客户的CPU定制 这意味着什么

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基于对效率和成本的极致追求,大型互联网和云计算公司已经不再满足于数据中心、服务器、交换机等层面的定制化,而已经进入了包括CPU在内的部件和芯片领域。这使得芯片制造巨头Intel也顺应这一潮流,加强在定制化芯片方面的策略。

作者:唐华斌 来源:ZDNetCBSi企业方案解决中心频道【原创】2015-01-19 14:35:04

关键字: 定制 云计算 CPU Intel

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基于对效率和成本的极致追求,大型互联网和云计算公司已经不再满足于数据中心、服务器、交换机等层面的定制化,而已经进入了包括CPU在内的部件和芯片领域。

云服务对CPU处理能力的需求逐渐提升

近日,Amazon正式发布了其最新的代号为C4的EC2实例类型。这是一种计算优化类模型,主要面向对CPU计算能力要求很高的负载,例如:高吞吐量的前端应用、MMO游戏、媒体处理、转码和高性能计算(HPC)等等。

C4类型的虚拟机规格如下表所示,其最大规格的C4.8xlarge达到了36个vCPU。这一类型基于Intel最新一代代号为Haswell的处理器,具体型号则是Intel为其专门定制的Xeon E5-2666 v3,此款CPU的主频为2.9 GHz,通过Intel的Turbo boost技术,最高单核主频可达到3.5 GHz。

Intel扩大面向大客户的CPU定制

为了与CPU的处理能力相匹配,C4将提供最多60GiB的内存,采用10GE网络并通过SR-IOV技术增强性能。在存储方面,则默认与基于SSD的EBS系统配合使用。这是EC2有史以来处理器性能最高的类型,Amazon也非常自信的宣称: If you’ve got the workload, we’ve got the instance!

而就在几天前,微软的Azure发布了面向大型数据库一个月的G系列虚拟机规格,也是采用Xeon E5-2600 v3(具体型号未知)CPU,最大可提供448GB内存,以及6.59TB的本地SSD存储空间。领先IaaS服务商的产品规格的提升,也预示着云服务也开始越来越多地用于对处理能力要求很高的高性能计算、大型数据库等关键应用。

CPU都定制了些什么

Amazon AWS是Intel最新CPU的积极采用者,在Intel发布Xeon E5-2600 v2(Ivy Bridge)时,Amazon就表示会在新的EC2实例中采用。而今v3发布,两家的合作更近一步,Intel开始为Amazon提供根据其需要专门定制的CPU。

这款定制型号的E5-2666 v3在公开的Intel Haswell的芯片列表中并未出现,目前从互联网上也没有找到其具体的参数。但我们可以大概从C4的规格和临近几款CPU的参数中大概猜出一二:

Intel扩大面向大客户的CPU定制

*[注]:根据Amazon EC2的文档,C4虚拟机的所有核全部启用Turbo时主频最大为3.2 GHz,而c4.8xlarge的其中1~2个核的最大Turbo主频可达3.5GHz。

采用E5-2666 v3 CPU的C4虚拟机最多可以提供36 vCPU,那就意味着其单颗CPU的物理核数至少应该大于等于9,这样一台双路服务器才能够提供36个线程。再通过L3缓存、主频等分析,E5-2666CPU应该与E5-2660最为接近,即采用10核的设计,但适当提升了主频。

那么,c4为什么不提供最多40 vCPU呢?每颗CPU减少的一个物理核去了哪里呢?我们猜测可能有以下两种情况:

  1. 最多提供36 vCPU可能是从应用负载来考虑的,可能多出4 vCPU对于应用的性能提升也帮助不大,以Amazon能省就省的风格,另外4 vCPU被用于其它用途(EC2曾经有采用部分处理能力运行网络、安全等特殊虚拟机),或者运行c4.xlarge虚拟机了;
  2.  出于降低功耗等目的(特别是主频要提升到3.5 GHz的条件下),Intel通过某种技术,关闭了原来10核架构中的1个核,使得E5-2666处理器仅保留9核运行。这里可能是采用Intel Haswell架构支持的PCPS(per core p-states)技术实现的。之所以这样猜测,是因为Amazon在发布C4的时候有如下一段使用建议:

To tune your application for better performance, you can manage the power consumption on a per-core basis. This is known as C-state management, and gives you control over the sleep level that a core may enter when idle.

我们知道,在Intel的同系列CPU中,编号越高一般也就代表着性能越高,但同时也意味着功耗和售价的增加。不管实际情况到底如何,有一点可以肯定的是,Amazon定制CPU的目标,是希望在通过提升主频和核数以提高性能的同时,尽量降低CPU的功耗和成本。与2667v3这一单纯频率优化的CPU相比,适当控制主频应该就是为了将功耗和成本控制在可接受的范围内。

Intel的其它CPU定制

这并不是Intel第一次为大客户定制CPU了,最近几年,为大型的云服务提供商、互联网公司和服务器设备商定制芯片,已经逐渐成为Intel的一门大生意。

2013年6月,Intel宣称它在当年定制了15款CPU,其中提到的用户包括Facebook和eBay。Facebook主管硬件设计和供应链的Frank Frankovsky(此人现已离开Facebook,但仍然保留OCP基金会的主席)表示,Facebook与Intel在定制CPU方面的主要合作是:根据工作负载提出在CPU的核数、主频、关键状态(例如p-state)管理方面的增强设置等方面的要求,其目的是最大化CPU在单位功耗和成本下的处理能力,尤其是优化单位功耗的CPU处理能力。

定制CPU还发生在E7这一高端处理器平台。2014年7月,Intel为Oracle定制了代号为E7-8895 v2的处理器,以帮助Oracle在其Exadata数据库一体机产品中,根据需要灵活地改变CPU的配置(包括核数、主频等)而不需要重启!

Intel定制CPU的成熟可能与其2014年6月发布的FPGA(Field-Programmable Gate Array缩写,即现场可编程门阵列)技术有关,通过将FPGA和处理器整合,它能够更加快速、灵活地实现芯片的定制。Intel虽然没有说已经推出的定制CPU是否使用了FPGA技术,但预计2014年定制CPU的数量将是前一年的2倍之多。

至于还有哪些用户正在使用Intel的定制CPU,目前仍然处于保密状态。但不管是Facebook、eBay,还是Amazon和Oracle,当然还有必然少不了的Google,大家都有一个共同的特点:都是超级大客户。毕竟,Intel要不要给你定制,还是要看出多少钱的,正如国外一篇文章所说的:

Intel announced a strategic change in its philosophy: if you show it a mountain of cash, it will ship you chips with customized processor instructions or altered clock speeds.

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