Серверный процессор: супергерой цифрового мира

Введение в тему серверных процессоров и ключевые особенности для IT-инфраструктуры.

Представьте, что ваш компьютер — это небольшая кофейня с одним баристой. Он делает вам и кофе, и сэндвич, и всё вроде хорошо, пока не налетела толпа посетителей. Бариста начинает перегреваться: кто-то ждёт кофе-файервол, кто-то — круассан с бэкапом, а кто-то уже нервничает, что Wi-Fi начинает отваливаться. Как бы бариста ни старался, всех сразу обслужить у него не получится. Вот так и с обычными процессорами - они хороши для домашних задач, но, когда дело касается корпоративных нагрузок и мощных вычислений, тут уже нужен другой подход — серверные процессоры. Для серверных процессоров в отличие от их «настольных братьев» игра идёт по другим правилам: больше ядер, больше потоков и совсем другой порядок надежности.

Серверный процессор — это не просто мозг вашего сервера, а самый настоящий работяга IT-инфраструктуры с огромным запасом надежности, который должен выдержать всё, потому что любая поломка или простой будет стоить огромных денег. Он должен одновременно обрабатывать кучу данных, управлять виртуальными машинами, поддерживать базы данных и при этом не сгореть на полпути. Если у процессора много ядер и потоков, он может распределять работу между ними, выполняя сразу много задач параллельно, что ускоряет обработку и повышает производительность, особенно при высоких нагрузках.

Краткий обзор серверных процессоров: и кто тут главный?

На рынке серверных процессоров с архитектурой x86 давно развернулась своя война, война “синих” и "красных" - Intel выступает за команду синих, а AMD - за команду красных. И лучшие бойцы на сегодняшний день — это Intel Xeon и AMD EPYC. Эти ребята соревнуются, кто быстрее, мощнее и энергоэффективнее.

Представьте, что ваш бариста обзавёлся ещё десятком рук и ног — теперь он и кофе варит, и сэндвичи готовит, и работу с виртуальными машинами наладил.

Серверный процессор Intel Xeon — старый проверенный боец, который славится своей надежностью и долгим присутствием на рынке. Да, иногда на него ворчат, но Xeon продолжает оставаться популярным в корпоративной среде. Плюс, Intel очень старается продвинуть свои решения с поддержкой AI и машинного обучения. Intel Xeon как Volvo в мире серверных процессоров. Проверенный временем, может и не самый быстрый, но точно не подведёт. Кто-то говорит, что слишком консервативный, но зато стабильность и безопасность — на высоте.

Серверный процессор AMD EPYC — практически новичок, который ворвался в элиту. У EPYC отличная производительность в многозадачных системах, и его всё чаще выбирают для облачных серверов и крупных дата-центров. AMD EPYC можно сравнить с Tesla. Мощный, быстрый, с кучей технологий, которые просто взрывают мозг. Иногда кажется, что всё это чудо техники взлетит в космос, но зато с многозадачностью у него полный порядок.

Серверные процессоры Intel Xeon и AMD EPYC имеют архитектуру x86. История архитектуры x86 началась с выходом процессора Intel 8086 аж в 1978 году. А в 1985 году компанией Acorn Computers была создана архитектура ARM. Не так давно производители серверных процессоров стали смотреть с второну ARM архитектуры. Одним из примеров серверного процессора на базе архитектуры ARM можно привести серверный процессор Ampere Altra. ARM-процессоры значительно выигрывают в энергоэффективности, а в узконаправленных секторах еще и в производительности, что делает их привлекательными для крупных дата-центров, стремящихся сократить энергопотребление и охлаждение. Однако, несмотря на все преимущества, ARM-процессоры пока ещё не получили широкого распространения на мировом рынке. ARM-процессоры как клёвые современные самокаты Segway. В теории звучит круто: экономичный, компактный и практически не требует энергии. Все говорят, что это будущее, но пока мы не часто видим людей, которые реально повседневно передвигался на них по городу. Вот и ARM-процессоры обещают многое, особенно в плане энергоэффективности, но в жизни пока встретишь нечасто. Эти серверные процессоры довольно перспективные, поэтому они заслуживают отдельного детального разбора — обязательно расскажу о них в одной из следующих статей.

Серверный процессор раз-два-три: как не запутаться в цифрах и понять, что тебе нужно

Разобраться в маркировках серверных процессоров — это почти как пройти сложный квест. В мире серверных процессоров Intel Xeon и AMD EPYC даже сам чёрт ногу сломит, разбираясь во всех буквах, цифрах и сочетаниях, которыми производители нас щедро снабжают. Но чтобы выбрать процессор под свои задачи — будь то под базу данных или виртуализацию, — стоит всё-таки разобраться, что скрывается за этими таинственными кодами. Поэтому погружаемся в небольшой обзор, где за цифрами и индексами скрываются ядра, потоки и тактовые частоты.

Маркировка серверных процессоров Intel Xeon

Начнем с маркировки серверных процессоров Intel Xeon. Линейка серверных процессоров Intel Xeon делится на классические односокетные решения Intel Xeon E, Xeon W и Xeon D, а также линейку Scalable масштабируемые с возможностью установки нескольких чипов на одну плату, это процессоры Intel Xeon Bronze, Silver, Gold и Platinum.

Пока что я расскажу маркировку процессоров Scalable, так как они актуальны и широко используются на данный момент при сборке серверов.

Номер каждой модели состоит из четырех цифр.
Первая цифра номера говорит о том, к какому уровню принадлежит модель процессора: 3 — Bronze, 4 — Silver, 5, 6 — Gold, 8, 9 — Platinum. Отличие уровня моделей заключается в поддержке количества чипов на один сокет, количестве ядер, проивзодительности и конечно же стоимости. Platinum поддерживает до 8 сокетов, уровень Gold поддерживает до 4 чипов на сокет. Silver поддерживает до 2 сокетов, Bronze тоже поддерживает до 2 сокетов, но при этом нет поддержки Hyper-Threading.

Стоящая на втором месте цифра говорит о поколении серверного процессора. В случае с семейством Scalable это поколения с кодовыми именами:

1 — архитектура Skylake: техпроцесс 14 нанометров с возможностью увеличения количества ядер и производительности) и снижения тепловыделения. Производятся с третьего квартала 2017 года.
2 — архитектура Cascade Lake: построены по улучшенному технологическому процессу 14 нанометров.
3 — архитектура Ice Lake: построены по технологическому процессу 10 нанометров.
4 — архитектура Sapphire Rapids: процессоры производятся на основе техпроцесса «Intel 7» (новое название 10-нм техпроцесса Enhanced SuperFin). Данные процессоры вышли в продажу с начала 2023 года.
5 — архитектура Emerald Rapids: процессоры Xeon Scalable пятого поколения.

Последние два числа — это SKU-номер модели процессора, SKU расшифровывается как Stock Keeping Unit и обозначает набор определенных функций, которым обладает данный серверный процессор. Для того, чтобы определить, что означает SKU, удобнее всего пользоваться таблицами на официальном сайте компании Intel.

Кроме цифр, в маркировке процессора встречаются буквы, давайте разберемся, что же они означают:

G — поддержка встроенной графики;
F — встроенный контроллер Omni-Path;
M — поддержка до 2 ТБ ОЗУ на сокет;
L — поддержка до 4.5 ТБ ОЗУ на сокет;
Т — работа в экстремальных температурных условиях и гарантия эксплуатации до 10 лет;
N — процессоры для виртуальных сетей;
S — оптимизированы для поисковых операций в облаке;
U — невозможность масштабирования, только один процессор в сокете;
Y — интеллектуальное изменение базовой и Turbo-частот для отдельных ядер;
V — VM Density Value (плотность виртуальных машин);
R — ограниченная масштабируемость (использование только в двухсокетных конфигурациях).

Стоит упомянуть и новейшее новьё - это Xeon 6. Совсем недавно в начале июня этого (2024) года, компания Intel выпустила новые серверные процессоры серии Xeon 6. Intel опять всё переиграл и отказался от названия Scalable и от “металлических названий”. Мы писали про это на хабре в нашей статье про новые серверы Dell - "Dell PowerEdge R670 и R770 CSP: новое поколение серверов для облачных вычислений" . Серия Xeon 6 делится на две линейки, Granite Rapids и Sierra Forest. Ключевой особенностью Xeon Sierra Forest является использование исключительно энергоэффективных E-ядер. Granite Rapids, оснащены только высокопроизводительными P-ядрами. Granite Rapids имеет маркировки Xeon 6900, Sierra Forest маркировки Xeon 6700.

Серия Granite Rapids на данный момент состоит всего из пяти моделей серверных процессоров, приведу пример расшифровки их особенностей:

Маркировка серверных процессоров AMD EPYC.

Теперь перейдем к маркировке процессоров AMD EPYC.

Первая цифра обозначает серию продукта, четвертая цифра обозначает поколение процессора, вторая цифра означает номер модели, также в ней зашифровано количество ядер. И третья цифра обозначает категорию производительности процессора.

Кроме цифр в конце есть буквы, их не так много, как у Intel, и они обозначают следующее:

P — невозможность масштабирования. Допускается только один процессор в системе.
X — Наличие технологии 3D V-Cache.
S — Отсутствие технологии SMT, аналога Hyper-Threading.

Основные характеристики серверных процессоров: разберемся, на что стоит обратить внимание.

Давайте разберемся, какие есть основные характеристики серверных процессоров и за что отвечает каждый из этих показателей. Эти характеристики напрямую определяют, как процессор будет вести себя в условиях серверной нагрузки, где важно не просто «много», а «правильно распределено и максимально эффективно».

Количество ядер: чем их больше, тем быстрее и продуктивнее обрабатываются параллельные задачи. Есть свои тонкости, при планировании нагрузки есть смысл углубиться и проанализировать что это за ядра - высокопроизводительные и энергоэффективные, и сколько каких.

Количество потоков: это мультизадачность процессора. Потоков обычно в два раза больше, чем ядер, и они позволяют процессору обрабатывать больше задач одновременно, что особенно важно для обработки параллельных вычислений. По сути потоки (треды) это "виртуальные" ядра. Иногда они очень нужны и тогда наш процессор с 4 физическими ядрами отдаёт 8 виртуальных - для параллельных вычислений, а иногда нам выгоднее отключить эту опцию и оставить 4 ядра, когда важнее чтоб ядро работало шустрее.

Тактовая частота: измеряется в гигагерцах (ГГц) это количество операций (машинных циклов), которые процессор выполняет за одну секунду. Чем выше частота, тем быстрее, но иногда в серверной среде важнее количество ядер, чем гонка за частотой.

Технологический процесс: технология, по которой производят процессоры, — она определяет размеры транзисторов, внутренних цепей процессора и расстояние между ними. Чем современнее оборудование и технология производства, тем больше элементов можно разместить на единице площади и тем этот показатель будет меньше.

От техпроцесса, по которому изготовлен процессор, во многом зависят его характеристики, особенно энергопотребление и тепловыделение.

Кэш-память: это быстрая память внутри процессора, которая хранит часто используемые данные для ускорения доступа к ним. Чем больше объём кэша, тем меньше процессор обращается к «медленной» оперативной памяти, и это серьёзно ускоряет выполнение задач.

TDP (Thermal Design Power): этот параметр измеряет максимальное тепловыделение процессора, другими словами, сколько энергии процессор превращает в тепло. Чем выше TDP, тем «жарче» процессор, и тем мощнее должна быть система охлаждения. Чтобы вам было проще понять, система охлаждения должна соответствовать TDP и тоже измеряется в ваттах.

И самое главное важно помнить, что специалисты нашей компании знают все тонкости и помогут с выбором идеального серверного процессора и сервера под ваши задачи.

Примеры серверных процессоров

А теперь давайте посмотрим несколько примеров на одном из популярных интернет-магазинов в России, что же сейчас можно купить и сколько это стоит на момент написания статьи в розничном интернет магазине.

Выбор процессоров на рынке сейчас достаточно разнообразен, и каждый может найти что-то под свои нужды и бюджет. Цены, конечно, могут меняться со временем, но такой обзор даёт общее представление о текущем уровне цен на серверные процессоры по состоянию на декабрь 2024. А если Вы пока не можете понять, как разобраться в соотношении цены серверного процессора и задач, которые он сможет решить, специалисты нашей компании всегда на связи.

Роль серверных процессоров в современной IT-инфраструктуре

Информационные технологии постепенно проникают во все сферы нашей жизни, обеспечивая бесперебойную работу всех систем от повседневных сервисов до критически важных инфраструктур. Серверы являются ключевым элементом современной цифровой экосистемы. Без них не было бы ни облаков, ни банковских систем, ни “Кинопоиска” с его рекомендациями. Любая база данных, любой контейнер или виртуальная машина — всё это крутится на мощных серверных процессорах, которые выполняют миллионы операций в секунду.

Представьте, что серверный процессор — это не просто железка в шкафу, а настоящий супергерой цифрового мира. И если вы вдруг думаете, что серверы — это что-то далёкое и вас не касается, просто вспомните, сколько раз за день вы пользуетесь интернетом, банковскими приложениями или облачными сервисами.