如何為存儲服務器挑選恰當的處理器?

2013-12-10 11:46 作者：ly 瀏覽量：

　進入到2013年后經濟趨于穩定，于是許多企業的IT部門在考慮升級各自的計算和存儲系統。與任何IT采購決策一樣，硬件功能和可用技術方面需要考慮一些利弊，并作出一些選擇。而說到采購存儲服務器，第一步就是你要明白在處理器方面有什么樣的選擇。

　　英特爾與AMD

　　服務器處理器方面的兩大選擇仍然是英特爾與AMD，至少今年是這樣。ARM也許能解決有些問題的一些計算任務，但是在2013年，ARM不會有足夠的輸入/輸出帶寬以及萬兆以太網端口和存儲，讓其成為一種切實可行的替代選擇。這種情況在2014年可能會發生變化，但現在作一番預測為時過早，因為擁有足夠性能的PCIe總線方面的變化和發展錯綜復雜。

　　最新的AMD處理器有16個核心，但前提是你在運行整數操作。說到浮點操作，你只有8個核心。再加上這一點：最新的英特爾服務器處理器數據和寫入來自內存的數據其速度遠超過AMD處理器，這意味著AMD處理器應該用于處理計算密度很低，又不需要高內存帶寬的操作——你可能會想到虛擬機之類的應用環境，但是本文后面會詳細介紹為何將AMD用于虛擬機不是個好主意。

　　處理器插座之間的通信

　　英特爾有巨大優勢的另一個方面在于處理器插座之間的通信。目前這一批英特爾服務器處理器通過快速通道互連技術(QPI)，支持處理器插座之間每秒25.6吉比特(25.6 Gbps)的輸入/輸出帶寬。

　　這種性能結合每個插座的內存帶寬性能，超過了AMD處理器目前的性能。在多插座計算機上，這對所有插座的性能帶來了巨大影響，因為進程可能提出請求，想了解哪部分內存分配給了另一個插座。

　　PCIe總線推動英特爾前進

　　PCIe起到了實際檢驗的作用，它表明了最新的英特爾處理器為何比AMD處理器遠勝一籌。最新服務器處理器上的英特爾技術運行PCIe 3，每個處理器上有40條通道。

　　這意味著，PCIe總線和處理器能夠達到40Gbps的輸入/輸出帶寬。這遠高于AMD處理器上的可用帶寬。所以，如果你需要進行頻繁的網絡輸入/輸出或磁盤輸入/輸出操作，PCIe 3是更適合的選擇，因為它的帶寬比PCI 2.0高得多，這種總線的性能將翻番，而且英特爾處理器支持數量更多的PCIe通道。

　　今年是英特爾之年，但仍存在問題

　　新英特爾處理器存在一個問題，這個問題在四插座配置下顯得尤為突出。如前所述，PCIe總線位于處理器插座上，所以如果是四個插座，你就有四條PCIe總線，每條總線有40條通道，因而總共有160條通道的1Gbps PCIe帶寬。這是很大的輸入/輸出帶寬，但是如果深入研究一下，會發現這個問題：

　　1. 插座與插座之間的QPI連接是一條雙通道的12.8Gbps通道，總性能為25.6Gbps

　　2. 一個插座的PCIe express帶寬是40 x每條通道1Gbps；也就是說，對插座而言PCIe帶寬達到40 Gbps。

　　當PCIe帶寬超過25.6Gbps，請求訪問PCIe總線的進程又不在請求訪問的總線所在插座上，很快就會出現問題。嘗試的一些變通辦法會鎖定需要讀取或寫入的PCIe總線所在插座上的進程。但這種辦法并不適合所有應用。比如說，數據進出多個位置(比如條帶化文件系統)的那些應用就會受到影響，因為你無法拆解請求，把每個請求轉移到每條PCIe總線。

　　對于在四插座系統上運行的通用應用程序而言，實際性能可能估計是插座之間的QPI帶寬的90%(即23Gbps)，除非數據通過PCIe總線所在插座傳送出去。如果分配均勻，每第四條輸入/輸出的運行速度將是40Gbps，所以平均性能將是(3x23Gbps +40Gbps)/4；也就是說，對四插座系統而言，每個插座的平均性能大約是27.25Gbps。

　　當然，這個平均值基于對PCIe總線的進程和輸入/輸出進行平均分配。擁有PCIe處理器親和性(processor affinity)的進程將大大提高平均值，但是常常很難設計架構，并滿足把每個任務都放在PCIe總線上，并確保進程在該總線所在處理器上運行的要求。這種限制在四插座系統上的可能性大于在雙插座系統上的可能性。

　　下圖顯示了雙插座系統的例子，該系統雖然存在同樣的問題，但是減小了碰到這個架構限制的可能性。

　　我估計雙插座系統的性能是(23Gbps +40Gbps)；也就是說，平均插座性能是31.5Gbps。在雙插座系統上，設計系統的架構要容易得多，那樣你就能把合適的輸入/輸出放在合適的處理器上，獲得近乎最高的性能。

　　處理器方面的結論不合常理

　　新的英特爾系統其輸入/輸出帶寬要比之前的系統高得多；而且擁有比AMD更多的可用的功能特性。如果你需要讓大量的數據進出系統，ARM 目前還不具備競爭力。

　　采用最新英特爾系列的四插座系統其平均性能約為27.25Gbps，除非在系統架構設計方面進行了相當大的工作，以便與處理器和PCIe總線連接起來。當然，系統的每秒輸入輸出操作(IOPS)性能會比較高，因為IOPS不受QPI帶寬限制的影響。

　　雙插座系統更容易獲得更高的性能，平均系統性能超過4.25Gbps。所以，我的結論是，如果你使用雙插座系統來滿足很高的輸入/輸出帶寬需求，那么情況比使用四插座系統來得好。當然，這顯然不合常理，但是考慮到目前的英特爾架構，這又是最明智的策略。

　　你極有可能會在2013年看到Ivy Bridge服務器處理器，QPI帶寬會大幅提升，到時采用Ivy Bridge處理器的四插座系統可能比較明智。想一探究竟，還得等Ivy Bridge服務器處理器發布之后。

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