Lehký úvod do světa unixových serverů IBM POWER7

V polovině října, tedy asi před čtyřmi týdny, společnost International Business Machines oznámila upgrade své druhé nejvýkonnější serverové řady, kategorie Power Systems. Ta se dočkala přidání nejmodernějších sběrnic a zdvojnásobení připojitelné operační paměti, to vše při zachování stávajících cen. Dříve než si odpovíme na otázku, k čemu je takový výkon vlastně dobrý, zkusme se sami sebe zeptat, vyznáme se vůbec ve světě nejvýkonnějších IBM unixových serverů jako takových?

portfolio IBM POWER7 blade serverů

IBM řadu POWER7 představila loni v únoru, na trh pak byla uvedena v srpnu téhož roku, kdy nahradila předchozí generaci Power6 (v nejaktuálnější konfiguraci běžící na Power6+ procesorech). Vedle většího počtu jader a lepší energetické efektivity, která je dnes prakticky jako samozřejmost, přišla nová generace zejména s dramaticky navýšenou propustností. Hlavní přínos není tedy ani tak v samotném výkonu hardware (jmenovitě hlavně procesorů, jejichž výchozí taktovací frekvence se dokonce nepatrně snížila), jako v alchymii vyvážení taktovacích rychlostí, vláken a jednotlivých procesorových jader k dokonalé souhře, připravené dynamicky reagovat na jakoukoli nárazovou (i stálou) pracovní zátěž.

Protože není univerzálnosti bez plýtvání výkonem, železo je pochopitelně optimalizováno primárně na provoz vícevláknových aplikací, jako je Java, databáze a různý korporátní middleware. Již to nám napovídá, jaký je asi hlavní rozdíl mezi šestou a sedmou generací Power systémů, jedná se vedle čtyřnásobného navýšení počtu jader a osminásobného navýšení počtu vláken, které umožní paralelní běh většího počtu vláken současně, o úplně nový způsob práce s L1, L2 a L3 cache pamětí. Obojí představuje kritické komponenty pro to, aby se data mohla skrze systém pohybovat co nejrychleji (například aplikace jako transakční procesy a analytiky).

Malý pohled do historie

Jak se vyvíjely POWER procesory

Jak se vyvíjely POWER procesory a kam směřují

Generace procesorů POWER7 představuje oproti předchozí mikroarchitektuře POWER6 krok úplně novým směrem. Hlavní důraz je v ní kladen na mnohem větší energetickou efektivitu a již výše zmíněné paralelizované procesy, které si vyžádaly dramatické navýšení počtu procesorových jader. Několik let si přitom IBM u řady POWER vystačilo jen se dvěma jádry na procesoru.

IBM prodávala dual-core 64-bitové POWER procesory od dob, kdy v roce 2001 přišla s generací POWER4 a tohoto konceptu se držela přes 130 nanometrovým výrobním procesem vyráběné POWER5 procesory z roku 2004 až po 65 nanometrovou technologii u čipů POWER6 z roku 2007. Změna nenastala dokonce ani u generace POWER6+, která byla představena v roce 2008 (pro blade servery 2009).

Revoluce přišla až se sedmou generací , která přinesla 8 jader a totálně odlišnou architekturu, kde každé jádro představuje vlastně plnohodnotný procesor, který však disponuje pouze jednou výkonnou pipeline, jíž do jádra proudí sekvence kroků, které instrukce, nebo instrukční sety mají být vykonány. Každé jádro zvládne naráz vykonávat až čtyři paralelizované procesy a procesor tedy zvládá obsluhovat zároveň až 32 procesů.

Kdy má smysl o POWER7 portfoliu uvažovat

Architektura POWER7 procesoru

Co asi napadne téměř každého, jsou samozřejmě finanční trhy a bankovně-pojišťovací sektor, kde jsou potřeba analytická řešení schopná vyhodnocovat enormní množství dat a transakcí v reálném čase. Jenže výkonné unixové systémy typu POWER7 mají mnohem širší využití, příkladem z průmyslu může být třeba segment správy aplikací chytrých energetických sítí, využití na silnicích či v dodavatelském řetězci. Ty vyžadují na minutu aktuální data, aby mohla v reálném čase dodávat elektřinu tam, kde je nejvíc potřeba, a zároveň třeba pomáhala zákazníkům průběžně monitorovat spotřebu energie, aby ji mohli omezit během každodenní nejdražší špičky.

Po extrémně výkonných unixových serverech ale sahají čím dál tím častěji také menší a střední podniky, které potřebují virtualizovat větší množství starého hardware či vyžadují nárazově extrémní výkon (systémy POWER bez potíží zvládají až 90% vytížení procesorů), ale bojí se svěřit svá kritická data veřejnému cloudu.

Seznámení s POWER7 portfoliem

V portfoliu POWER7 nalezneme konfigurace, jejichž rozpětí sahá od robustních systémů, přes snadno škálovatelná bladová řešení do datacenter až po výkonné platformy pro menší podniky. Zde je malý přehled:

V portfoliu POWER7 nalezneme konfigurace, jejichž rozpětí sahá od robustních systémů, přes snadno škálovatelná bladová řešení do datacenter až po výkonné platformy pro menší podniky. Zde je malý přehled:

• IBM Power 795 představuje současný high-end v celé kategorii škálovatelných serverů Power Systems. Servery této kategorie jsou určeny především klientům středně velkých firem a optimalizovány pro běh aplikace Smart Analytics System, která pomáhá firmám získávat informace z obrovských objemů dat v reálném čase. Servery z této řady disponují konstrukcí až pro 256 jader a nabízí více než pětkrát vyšší energetickou účinnost než servery Oracle a HP. Té je dosahováno prostřednictvím technologie IBM EnergyScale, která dynamicky mění frekvence procesorů podle zatížení. Systém podporuje až 8 terabajtů operační paměti a poskytuje více než čtyřikrát vyšší výkon při stejné energetické náročnosti ve srovnání s high-endovým systémem IBM Power 595 s procesory POWER6.

• IBM Power 780 disponuje modulární konstrukcí pro 96 procesorových jader POWER7 a režimem optimalizace pracovních úloh TurboCore. Ten poskytuje proti systémům s procesory POWER6 dvojnásobný výkon na jádro a vynikající návratnost investic pro aplikace s vysokými nároky na výkon jednotlivých procesorových jader. Mezi ty patří například správa a analýza transakcí chytré elektrické sítě.

• IBM Power 770 je modulární enterprise systém do 64 jader POWER7, který poskytuje vyšší výkon na jádro než procesory POWER6 a má až o 70 procent nižší spotřebu energie na stejný počet jader než IBM Power 570.

IBM Power 755

• IBM Power 755 představuje výkonný clusterový uzel s 32 jádry POWER7, který díky své energetické účinnosti vyhovuje specifikaci Energy Star a je optimalizován pro náročnější analytické úlohy.

• Konečně IBM Power 750 Express představuje server pro střední podniky. Servery Power 750 se již stačily proslavit tím, že na jejich první generaci běžel analytický systém umělé inteligence Watson v soutěži Jeopardy. Systém vyhovuje specifikaci Energy Star a disponuje čtyřikrát vyšší kapacitu procesorů než předchůdce IBM Power 550 Express při stejných energetických nárocích.

• Čistě malým firmám je pak určeno portfolio čtyř serverů IBM Pover 710, 720, 730 a 740 Express, které nabízejí vysoký výkon, energetickou účinnost a další výhody technologie POWER7 v kompaktním rackovém nebo tower provedení za zajímavou cenu. Tyto ekonomicky efektivní servery s vysokou hustotou konfigurace poskytují paměťovou kapacitu, interní úložnou kapacitu, rozšiřitelnost rozhraní a funkce spolehlivosti, dostupnosti a správy pro náročné pracovní úlohy v dnešních rychle se rozvíjejících středně velkých firmách.

Ve všech serverech lze provozovat přes 15 000 aplikací pro operační systémy AIX, IBMi a Linux. Software vůbec představuje specifickou kapitolu světa POWER7, ale o tom zase někdy jindy.