內(nèi)存計(jì)算在DSP中的應(yīng)用分析

2.1 處理器的性能

　　早期處理器性能的提升主要依賴于主頻的提高，即CPU在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以執(zhí)行更多的指令。但由于能耗與散熱條件的限制，這種方法在2005年左右碰到了障礙。于是業(yè)界開始轉(zhuǎn)向多核處理器的設(shè)計(jì)，即每個(gè)處理器內(nèi)包含多個(gè)相互獨(dú)立的計(jì)算內(nèi)核。在多核處理器之前，英特爾開發(fā)了超線程技術(shù)，允許一個(gè)處理內(nèi)核可以在同一時(shí)間執(zhí)行兩條指令線程，從而更好地利用CPU的片上資源。今天，多核、多線程、高可擴(kuò)展的SMP架構(gòu)，為x86服務(wù)器奠定了運(yùn)行SAP應(yīng)用的基礎(chǔ)。

　　與上一代至強(qiáng)7500相比，至強(qiáng)E7的內(nèi)核數(shù)量由8核(16線程)增加到了10核(20線程);同時(shí)得益于QPI總線架構(gòu)，基于至強(qiáng)E7的服務(wù)器可以從雙路擴(kuò)展到四路、八路，直至256路。這些技術(shù)進(jìn)步使得SAP HANA可以在單一系統(tǒng)內(nèi)獲得更多的計(jì)算資源，其性能指標(biāo)可以隨硬件升級(jí)而線性擴(kuò)展，用戶甚至可以通過部署1000以上內(nèi)核的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的實(shí)時(shí)分析。

　　2.2 內(nèi)存的性能

　　對(duì)于SAP內(nèi)存計(jì)算應(yīng)用來說，內(nèi)存子系統(tǒng)的性能是否強(qiáng)壯顯得非常重要。一方面，64位操作系統(tǒng)的普及，使得今天的x86服務(wù)器內(nèi)存可以超過32位的4個(gè)GB，理論上達(dá)到幾乎無限制的18 Exabyte(即180億GB);另一方面，隨著平臺(tái)技術(shù)的發(fā)展，以及每GB內(nèi)存價(jià)格的下降，服務(wù)器系統(tǒng)內(nèi)存容量越來越大。今天服務(wù)器的內(nèi)存容量已經(jīng)可以用TB來計(jì)算，每1TB即1000GB。

　　具體到至強(qiáng)E7來看，則主要通過大容量緩存、更高內(nèi)存帶寬、以及更大容量的內(nèi)存來滿足這一需求。比如，至強(qiáng)7500的三級(jí)緩存是24MB，至強(qiáng)E7達(dá)到了30MB，這使得SAP HANA應(yīng)用中，CPU計(jì)算內(nèi)核可以直接從緩存中讀取更多的數(shù)據(jù)，訪問速度因此更快。在內(nèi)存方面，以四路服務(wù)器為例，至強(qiáng)7500系統(tǒng)可以支持16GB內(nèi)存條，最大內(nèi)存容量為1TB，而至強(qiáng)E7系統(tǒng)可以支持32GB的內(nèi)存條，系統(tǒng)內(nèi)存容量擴(kuò)大到2TB。

　　當(dāng)然，在SAP HANA應(yīng)用中，快速的I/O也很關(guān)鍵，至強(qiáng)E7通過QPI互連總線，大大提高CPU與內(nèi)存之間、CPU與CPU之間以及節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸速率，降低延遲。

　　2.3 高可用性

　　面向海量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析的系統(tǒng)，其對(duì)穩(wěn)定可靠性的要求是不言而喻的。在這方面，新的至強(qiáng)E7服務(wù)器平臺(tái)在安全可靠性(RAS)方面也提供了更多的支持。比如Double Device Data Correction(DDDC)就對(duì)SAP HANA非常有用，允許當(dāng)內(nèi)存同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，也可以恢復(fù)。又比如Machine Check Architecture Recovery(MCA Recovery)技術(shù)使得SAP HANA可以與操作系統(tǒng)一起，從許多無法糾正的內(nèi)存錯(cuò)誤中恢復(fù)，在許多場(chǎng)合下可以不用停機(jī)就能恢復(fù)數(shù)據(jù)。在至強(qiáng)E7中，類似這樣的RAS技術(shù)還有20多條。

　　在一個(gè)針對(duì)32億條POS機(jī)銷售記錄的復(fù)雜模型中，英特爾與SAP進(jìn)行了聯(lián)合測(cè)試，測(cè)試表明，跟上一代的至強(qiáng)7500相比，至強(qiáng)E7的性能提高了1.37倍。另外，同樣基于至強(qiáng)E7平臺(tái)，英特爾超線程技術(shù)性能提升1.21倍，NUMA技術(shù)提供1.07倍，睿頻加速(Turbo Boost)技術(shù)性能提升1.04倍，如下圖所示：

　　3 內(nèi)存計(jì)算的前景展望

　　據(jù)了解，在SAP HANA的研發(fā)過程中，得到了IBM、惠普、思科、富士通、英特爾等硬件廠商的支持，同時(shí)也有可口可樂(希臘)、未來集團(tuán)(Future Group)、喜利得(Hilti)在參與。比如喜利得(Hilti)是一家為全球建筑市場(chǎng)提供設(shè)備和技術(shù)的企業(yè)，擁有2萬名員工，其中三分之二直接從事與客戶打交道的銷售與工程工作，因此每天會(huì)發(fā)生超過20萬次客戶接觸。通過SAP HANA，該公司將交易與分析系統(tǒng)進(jìn)行了融合，在早期測(cè)試中，搜索和分析5300萬條客戶數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間從原來的2-3個(gè)小時(shí)，降低到了2-3秒。

　　許多服務(wù)器廠商也已經(jīng)推出了基于英特爾至強(qiáng)E7處理器的服務(wù)器，并針對(duì)SAP HANA開發(fā)了相應(yīng)的解決方案，如IBM的x3690 x5、x3850 x5服務(wù)器，戴爾的PowerEdge R910服務(wù)器等。IBM宣稱，其SAP HANA工作負(fù)載優(yōu)化方案可以使基于SAP的ERP數(shù)據(jù)分析應(yīng)用達(dá)到每秒處理1.3TB的數(shù)據(jù)量，以及每小時(shí)進(jìn)行10000次復(fù)雜的組合查詢分析報(bào)告。