文章來源：infoQ 作者：魯冬雪
數(shù)字化浪潮席卷全球，企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐加速，上云、AI 產(chǎn)業(yè)化已成為企業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型的必選項，這直接催生了企業(yè)對計算力的澎湃需求。在如此強(qiáng)勁的市場需求下，數(shù)據(jù)中心作為信息基礎(chǔ)設(shè)施逐漸火熱，正在為 5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)提供重要的基礎(chǔ)算力支持。
過去三年，企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)入“精裝修”時代，單個項目投入更注重效果和速度，更加希望找到投資小、見效快能持續(xù)迭代的投資。這意味著，企業(yè)不再只關(guān)注內(nèi)部的管理，也不滿足于系統(tǒng)和應(yīng)用的成功上線，更多地以終為始，從提升企業(yè)的盈利能力、降本增效的實(shí)際價值角度去思考，數(shù)字化技術(shù)能夠給他們帶來什么效益。
作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵技術(shù)，云計算帶來的技術(shù)棧變化格外受到企業(yè)關(guān)注。企業(yè)內(nèi)部多云、混合云、傳統(tǒng)技術(shù)棧林立，如何更好地找尋到架構(gòu)的平衡點(diǎn)?如何最大化轉(zhuǎn)型價值?如何尋找到適合未來可持續(xù)發(fā)展的方案進(jìn)而將未來五到十年，甚至更久的精力都節(jié)約出來用在業(yè)務(wù)增長上?如何保障云原生轉(zhuǎn)型后的系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性...... 這些都是企業(yè)正在焦慮的問題。
在 1 月 11 日舉辦的第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器新品發(fā)布會上，我們似乎找到了這些問題的答案和企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的捷徑。會上，英特爾正式推出第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器、英特爾® 至強(qiáng)® CPU Max 系列以及英特爾® 數(shù)據(jù)中心 GPU Max 系列，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心性能、能效和安全性大幅躍升的同時，為 AI、云、網(wǎng)絡(luò)、邊緣和全球領(lǐng)先的超級計算機(jī)帶來全新功能。
1、“提速”是更強(qiáng)勁算力的基本盤
隨著企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)入深水區(qū)，企業(yè)內(nèi)部多云、邊緣計算、人工智能技術(shù)的應(yīng)用逐漸成為常態(tài)，在降本增效與追求低碳的雙重目標(biāo)下，企業(yè)越來越注重投入產(chǎn)出比，需要性價比更高的算力解決方案。
然而我們都知道，CPU 是提供算力的核心硬件之一，僅堆疊 CPU 核心數(shù)量，只能加強(qiáng)基礎(chǔ)算力，而內(nèi)置加速則能更高效的針對具體應(yīng)用進(jìn)行性能提升。當(dāng)面對當(dāng)下全新的企業(yè)算力需求時，第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器應(yīng)運(yùn)而生，為人工智能、數(shù)據(jù)分析、存儲和科學(xué)計算中增長最快的工作負(fù)載提供性能加速。
第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器采用 Intel 7 制程工藝制造，具有全新的芯片架構(gòu)。通過集成高性能核、更多內(nèi)核數(shù)量、業(yè)內(nèi)高需求的數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載的相關(guān)加速器，以及業(yè)界領(lǐng)先的 DDR5、CXL1.1、PCIe 5.0，讓加速無所不在。
此外，第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器支持的技術(shù)還可以隨著工作負(fù)載要求的變化進(jìn)行擴(kuò)展和調(diào)整：
●進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)、存儲和計算性能，同時通過將繁重的任務(wù)卸載到英特爾® Infrastructure Processing Unit(英特爾® IPU)來提高 CPU 利用率;
●通過英特爾® UPI 2.0 提高多插槽帶寬(高達(dá)每秒 16 千兆次傳輸 [GT/s]);
●使用英特爾® Speed Select Technology(英特爾® SST)配置 CPU 以滿足特定工作負(fù)載需求;
●增加三級緩存共享 (LLC)(所有核心共享多達(dá) 100 MB LLC);
●通過硬件增強(qiáng)的安全性;
●借助英特爾® Virtual RAID on CPU(英特爾® VROC)消除對單獨(dú) RAID 卡的需求。
值得一提的是，第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器內(nèi)置眾多加速器，能夠高效應(yīng)對人工智能、數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡(luò)、存儲和其他高需求的工作負(fù)載，可以在不斷變化且要求日益增高的數(shù)據(jù)中心使用中提供可觀的計算性能，并對工作負(fù)載進(jìn)行優(yōu)化。與前一代相比，其可將目標(biāo)工作負(fù)載的平均每瓦性能提升 2.9 倍，在對工作負(fù)載性能影響最小化的情況下，通過優(yōu)化電源模式可為每個 CPU 節(jié)能高達(dá) 70 瓦，并降低 52% 到 66% 的總體擁有成本(TCO)，這無疑代表了業(yè)界在數(shù)據(jù)中心平臺上的又一大進(jìn)步。
無處不在的加速體驗(yàn)來自第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器提供的包括加速器在內(nèi)七大算力神器：
●英特爾® 高級矩陣擴(kuò)展(英特爾® AMX)：可大幅提高深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練和推理性能，性能可提升至 10 倍，非常適合自然語言處理、推薦系統(tǒng)和圖像識別等工作負(fù)載。
●英特爾® 動態(tài)負(fù)載均衡器(英特爾® DLB)：實(shí)現(xiàn)了在多個 CPU 內(nèi)核 / 線程上高效地分配網(wǎng)絡(luò)處理，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的變化而動態(tài)地在多個 CPU 內(nèi)核上分配網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以進(jìn)行處理，并能夠還原在多個 CPU 內(nèi)核上同時處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的順序，顯著提升網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載的系統(tǒng)級處理性能，時延降低 96%。
●英特爾®數(shù)據(jù)流加速器(英特爾® DSA)：專為卸載常見的、會導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心規(guī)模部署開銷的數(shù)據(jù)移動任務(wù)所設(shè)計，能夠幫助加速 CPU、內(nèi)存和緩存，以及所有附加的內(nèi)存、存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)移動，可將存儲、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載的性能提升至 1.7 倍。
●英特爾® 存內(nèi)分析加速器(英特爾® IAA)：可在提高查詢吞吐量的同時減少內(nèi)存占用，非常適合內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、開源數(shù)據(jù)庫以及 RocksDB 和 ClickHouse 等數(shù)據(jù)存儲工作，性能可提升至 3 倍。
●英特爾® 數(shù)據(jù)保護(hù)與壓縮加速技術(shù)(英特爾® QAT)：作為內(nèi)置加速器，其可通過卸載加密、解密和壓縮釋放處理器內(nèi)核，從而讓系統(tǒng)能夠支持更多客戶端運(yùn)行或?qū)崿F(xiàn)降低能耗的目的。得益于英特爾® QAT 加速器，第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器已成為為單一數(shù)據(jù)流壓縮并加密數(shù)據(jù)性能最高的 CPU。
●英特爾® 安全技術(shù)：通過英特爾 軟件防護(hù)擴(kuò)展(英特爾® SGX)和英特爾® 全內(nèi)存機(jī)密技術(shù)(英特爾® TME)對工作負(fù)載進(jìn)行保護(hù);借助英特爾® 密碼操作硬件加速(英特爾® Crypto Acceleration)加速加密運(yùn)算;利用英特爾® 內(nèi)存故障管理技術(shù)(英特爾® MRT)實(shí)現(xiàn)預(yù)測性安全保護(hù);并通過英特爾® 平臺固件彈性技術(shù)(英特爾® PFR)完成平臺安全啟動。
●英特爾® 至強(qiáng)® CPU Max 系列：集成高帶寬內(nèi)存，能夠在無需變更代碼的情況下為科學(xué)計算工作負(fù)載加速。
2、加速器“加持”，適配更多業(yè)務(wù)場景
除了速度要快，處理器還需要適配更多的業(yè)務(wù)場景。無論對于企業(yè)還是開發(fā)者，處理器在業(yè)務(wù)場景下的實(shí)用性和普適性至關(guān)重要。
在第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器新品發(fā)布會上，英特爾對人工智能、數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡(luò)與存儲等工作負(fù)載展開分享，給了我們許多思考，也讓我們看到了其在算力處理和應(yīng)用場景中的探索與突破。
在 AI 方面，與前一代相比，通過內(nèi)置英特爾® AMX，第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器將 PyTorch 實(shí)時推理和訓(xùn)練性能提升了 10 倍，并將廣泛的 AI 工作負(fù)載的推理和訓(xùn)練性能提升到新的高度。而英特爾® 至強(qiáng)® CPU Max 系列在這些功能的基礎(chǔ)上，針對自然語言處理進(jìn)行了擴(kuò)展，將大型語言模型的處理速度提升多達(dá) 20 倍。
同時，借助英特爾的 AI 軟件套件，開發(fā)者可以使用自己選擇的 AI 工具，提高生產(chǎn)力并加快 AI 開發(fā)速度。該套件可以從工作站進(jìn)行移植，使其可以在云中擴(kuò)展，并一直擴(kuò)展到邊緣。同時，該套件已經(jīng)針對 400 多個機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí) AI 模型進(jìn)行了驗(yàn)證，涵蓋所有商業(yè)細(xì)分領(lǐng)域最常見的 AI 應(yīng)用場景。
而在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面，第四代英特爾® 至強(qiáng)® 包含一系列針對高性能、低時延網(wǎng)絡(luò)和邊緣工作負(fù)載進(jìn)行了特別優(yōu)化的處理器產(chǎn)品。對于如今電信、零售、制造和智能城市等行業(yè)正在推動更加軟件定義的未來，這些處理器將發(fā)揮關(guān)鍵性基石作用。
對于 5G 核心工作負(fù)載，內(nèi)置加速器有助于提高吞吐量和降低時延，而電源管理的升級則提高了平臺的響應(yīng)能力和能效。此外，與前幾代相比，第四代英特爾® 至強(qiáng)® 在不增加功耗的情況下提供多達(dá)兩倍的虛擬無線接入網(wǎng)(vRAN)容量。這使通信服務(wù)提供商能夠?qū)⒚客咝阅芴岣咭槐?，滿足其關(guān)鍵的性能、擴(kuò)展和能效需求。
在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，除了對性能的極致追求，安全和算法隱私保護(hù)也亟需強(qiáng)化。隨著數(shù)據(jù)向云端遷移，人工智能，機(jī)器學(xué)習(xí)，多方參與，協(xié)同工作等場景的出現(xiàn)，對去中心化數(shù)據(jù)，算法保護(hù)的需求趨勢更加顯著，必須提供切實(shí)、有效且可以落地的平臺安全能力，才能契合各行各業(yè)客戶對安全解決方案的需求。第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器能夠幫助實(shí)現(xiàn)零信任安全策略，通過先進(jìn)的硬件安全技術(shù)為業(yè)務(wù)部署和風(fēng)險洞察提供新的解決方案，相應(yīng)的技術(shù)包括英特爾® SGX、英特爾® TME、算法硬件加速等為客戶提供全方位的安全防護(hù)。
3、面向未來數(shù)據(jù)中心的處理器，解決云上難題是“剛需”
目前，在云計算市場快速發(fā)展的同時，云服務(wù)正走向細(xì)分和深化，整個產(chǎn)業(yè)在技術(shù)、應(yīng)用、管理等方面呈現(xiàn)出新的發(fā)展特點(diǎn)。比如隨著傳統(tǒng)行業(yè)、政企行業(yè)對云需求的高增長，以及更多的企業(yè)選擇深度用云而不是簡單遷移上云，其不僅帶來了更多云基礎(chǔ)資源和云平臺產(chǎn)品的消耗，對安全、性能以及時延等提出了更高要求，也讓云原生、分布式存儲、專有云、混合云、云安全、算力服務(wù)等成為目前備受關(guān)注的領(lǐng)域，驅(qū)動著云服務(wù)廠商加大對云產(chǎn)品性價比、安全、技術(shù)優(yōu)化等的投資，促進(jìn)云服務(wù)進(jìn)入提質(zhì)增效新階段。
隨著云遷移在整個企業(yè)推進(jìn)，云服務(wù)環(huán)境的情況變得愈加復(fù)雜。由行業(yè)最佳實(shí)踐驅(qū)動的同步化業(yè)務(wù)與技術(shù)策略，可以提升由云優(yōu)先運(yùn)營帶來的靈活性、成本效益和其他優(yōu)勢。企業(yè)需要提升效率，提高服務(wù)水平的可預(yù)測性，同時加速創(chuàng)新，更好地支持業(yè)務(wù)決策。英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器持續(xù)針對云計算應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行軟硬件優(yōu)化，一直具有高效、靈活、可靠的優(yōu)勢。第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器通過眾多內(nèi)置加速器和軟件優(yōu)化，在云上工作負(fù)載性能的表現(xiàn)上顯得更加強(qiáng)悍。
在云原生方向，目前微服務(wù)依舊是大多企業(yè)內(nèi)部轉(zhuǎn)型的主要推動因素，尤其是在超大規(guī)模的平臺或者是邊緣云中，當(dāng)下企業(yè)的需求是在跨云環(huán)境中無縫運(yùn)營，確保應(yīng)用在大規(guī)模環(huán)境下運(yùn)行得更好、更快。像服務(wù)質(zhì)量、基礎(chǔ)設(shè)施開銷和可觀測性等都是目前企業(yè)在微服務(wù)方面一直持續(xù)迭代的問題，想要解決這個問題，一定要分別從云硬件和軟件兩個方面進(jìn)行優(yōu)化。
英特爾同樣關(guān)注到了這些挑戰(zhàn)，第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器內(nèi)置的加速器可以加速云平臺間和云平臺內(nèi)的數(shù)據(jù)移動，有效保證服務(wù)質(zhì)量、基礎(chǔ)設(shè)施開銷和數(shù)據(jù)、流程可觀察性的運(yùn)營目標(biāo)。開發(fā)人員能夠通過英特爾® DLB 獲得硬件輔助隊列，幫助實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)百萬個傳入請求的負(fù)載均衡;通過英特爾® QAT 的加密加速實(shí)現(xiàn)快速分布式網(wǎng)絡(luò)通信;以及通過英特爾® DSA)加速數(shù)據(jù)傳輸。
同時，在與英特爾其他數(shù)據(jù)中心技術(shù)配合使用時，在微服務(wù)方面會有更好的表現(xiàn)。如配置英特爾® 基礎(chǔ)設(shè)施處理單元(英特爾® IPU)，釋放出更多 CPU 內(nèi)核資源，提高應(yīng)用性能，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的整體利用率。還可配置英特爾® 以太網(wǎng) 800 系列網(wǎng)絡(luò)適配器，為優(yōu)先級高的應(yīng)用、數(shù)據(jù)包處理和時延敏感型工作負(fù)載加速。
從云計算、新媒體、音視頻、云游戲到移動 App，目前發(fā)展迅猛的多元云上應(yīng)用都離不開數(shù)據(jù)庫。從傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫到云數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫一直在不斷演進(jìn)。與此同時，它也發(fā)揮著越來越重要的作用。一方面，數(shù)據(jù)庫作為 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵一環(huán)，對企業(yè)業(yè)務(wù)的發(fā)展起著支撐作用;另一方面，數(shù)字化在經(jīng)濟(jì)社會中不斷深入，數(shù)據(jù)成為核心要素，圍繞數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、存儲和消費(fèi)均依賴數(shù)據(jù)庫。如何提升數(shù)據(jù)庫性能，也成為了云上應(yīng)用的重要探索。
為了達(dá)到更高的速度和容量水平，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能，平衡 TCO，同時滿足適合 CRM 系統(tǒng)和其他關(guān)鍵業(yè)務(wù)型數(shù)據(jù)庫，第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器通過配備英特爾® IAA， 能夠在提升性能、降低時延的同時，減少所需的 CPU 內(nèi)核資源，與上一代產(chǎn)品相比，可將 RocksDB 性能提升高達(dá) 3 倍;將 ClickHouse DB 的性能提升高達(dá) 59%。同時，還可以通過配置英特爾® 傲騰™ 持久內(nèi)存，提高每節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫實(shí)例密度，以類似的系統(tǒng)構(gòu)建成本獲得更多可用內(nèi)存。
安全也是云計算的重中之重。靜態(tài)數(shù)據(jù)或傳輸中的數(shù)據(jù)需要保護(hù)，而使用中的數(shù)據(jù)同樣需要保護(hù)。通過第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器，英特爾提供數(shù)據(jù)中心芯片行業(yè)廣泛的機(jī)密計算產(chǎn)品組合，同時保護(hù)敏感數(shù)據(jù)和受到法律法規(guī)嚴(yán)格保護(hù)的數(shù)據(jù)。作為為數(shù)據(jù)中心計算提供應(yīng)用隔離的芯片廠商，英特爾憑借英特爾® SGX，在私有云、公有云和從云到端的環(huán)境中，為使用中的數(shù)據(jù)提供硬件加密，以實(shí)現(xiàn)更小的攻擊面，并利用云計算的成本節(jié)約優(yōu)勢和可擴(kuò)展性，輕松完成擴(kuò)展，從而在分布式網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行大型應(yīng)用或數(shù)據(jù)庫，同時更好地確保云環(huán)境的安全及數(shù)據(jù)合規(guī)。
此外，作為英特爾全新的虛擬機(jī)隔離技術(shù)，英特爾® Trust Domain Extensions(英特爾® TDX)非常適合把現(xiàn)有應(yīng)用移植到機(jī)密環(huán)境，該特性將在微軟 Azure、阿里云、谷歌云和 IBM 云中首發(fā)。
4、從處理器看未來數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展
2021 年，工信部發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃 (2021-2023 年)》，該計劃首次提出算力指標(biāo)，旨在引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心從粗放的機(jī)架規(guī)模增長向提升算力的高質(zhì)量發(fā)展演進(jìn)，更好推動數(shù)據(jù)中心的質(zhì)量變革與效率變革。
未來一年將是新型數(shù)據(jù)中心落地成果驗(yàn)收的關(guān)鍵一年，算力提升效果及其在各產(chǎn)業(yè)的落地，對企業(yè)深度上云用云以及重點(diǎn)領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推動效果都將成為重要指標(biāo)。在此背景下，數(shù)據(jù)中心將繼續(xù)朝著靈活敏捷、高性能、高安全、高穩(wěn)定性、出色的用戶體驗(yàn)等方面轉(zhuǎn)型，并幫助企業(yè)適配更多場景的負(fù)載要求，并通過綠色算力幫助企業(yè)達(dá)成可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
另外，相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，到 2035 年，5G、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能將為全球經(jīng)濟(jì)帶來 40 萬億美元增長，算力是其背后重要的資源依托和基礎(chǔ)設(shè)施。在全球碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略背景下，“如何提高效率、降低能耗”是一個宏大的命題，這也為通過科技創(chuàng)新支持綠色低碳發(fā)展的廠商提出了高要求。
作為迄今為止英特爾發(fā)布的最具可持續(xù)性的數(shù)據(jù)中心處理器，第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器在幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和減排目標(biāo)方面邁出了重大一步。除了有助于為特定工作負(fù)載提高每瓦性能的內(nèi)置加速器，它還擁有一系列管理電源和性能的功能，并在制造過程中使用了 90% 以上的可再生電力。
相比于增加 CPU 內(nèi)核，內(nèi)置加速器對于提高工作負(fù)載的性能來說是一種更為高效的方式。通過內(nèi)置眾多加速器，能夠提供平臺級的功率節(jié)省，并緩解對額外獨(dú)立加速方面的需求，幫助客戶實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。此外，第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器新的優(yōu)化電源模式可以為某些工作負(fù)載帶來高達(dá) 20% 的插槽節(jié)能，而對性能的影響僅有不到 5%。風(fēng)冷和液冷的創(chuàng)新進(jìn)一步降低了數(shù)據(jù)中心的總能耗。
此外，英特爾通過英特爾® On Demand 激活模式，支持用戶在現(xiàn)場和生產(chǎn)中激活 CPU 中額外的內(nèi)置加速器和功能，在原始 SKU 的基本配置之上就可以完成升級，企業(yè)可以靈活地改造或者升級 CPU 來支持新的工作負(fù)載，挖掘更大價值，這大大提高了企業(yè)投入產(chǎn)出比。
不難看出，英特爾將持續(xù)與客戶及產(chǎn)業(yè)伙伴密切合作，基于全新的第四代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展平臺，大規(guī)模提供差異化解決方案和系統(tǒng)，助力客戶解決算力挑戰(zhàn)，共同實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
面向未來的芯片廠商，應(yīng)該以結(jié)果為導(dǎo)向，秉持工作負(fù)載至上的策略，針對特定工作負(fù)載高度優(yōu)化軟件，為不同工作負(fù)載和需求匹配對應(yīng)的功耗和性能，并實(shí)現(xiàn)理想的總體擁有成本。而英特爾，無疑已經(jīng)通過全新的第四代英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，給出了完美的答案。大會回放及其他更多內(nèi)容，歡迎點(diǎn)擊鏈接注冊觀看:https://s2.uao.so/434f30bb (文章來源：infoQ 作者：魯冬雪)
