Новое поколение серверов HPE для нового этапа цифровой трансформации 

Автор:
Александр Головченко,
менеджер по серверным продуктам HPE

Ни для кого не секрет, что пандемия COVID-19 ускорила цифровую трансформацию бизнеса. Многие компании, у которых не были внедрены в достаточной мере цифровые продукты или услуги, вынуждены были простаивать, терять рынки, клиентов, деньги и даже бизнес. Некоторые из них в этих условиях, применив сверхусилия, всё же смогли внедрить необходимые решения, и пережили пик пандемии с тем или иным, но приемлемым уровнем потерь. При этом есть и немало примеров больших и маленьких отечественных компаний, уже идущих по пути цифровой трансформации бизнеса, и использующих множество доступных IT-решений – от виртуализации и облаков до контейнеров и искусственного интеллекта. Такие компании смогли перестроиться, обеспечить полноценную удалённую работу сотрудников, даже улучшить взаимодействие с клиентами и поставщиками, обеспечить стабильную работу бизнес-процессов, сфокусироваться на аналитике, прогнозировании и развитии, предложить новые продукты и услуги, наиболее востребованные в такой ситуации. Многим из них удалось достичь такого результата в том числе и за счёт своевременного внедрения и правильного использования передовых цифровых технологий. И теперь, чтобы обеспечить решение таких новых задач, заказчики ищут новые аппаратные и программные решения, в том числе и более эффективные серверные системы.

В рамках прошедшей в конце июня этого года конференции HPE Discover 2022 в Лас-Вегасе компания Hewlett Packard Enterprise (далее – HPE) и другие лидеры отрасли предоставили последние идеи и тенденции в области безопасности, гибридного облака, искусственного интеллекта и унифицированной аналитики данных, которые должны ускорить процесс модернизации бизнеса. На HPE Вы можете ознакомиться с записью многих пленарных докладов с этого мероприятия.  

В рамках этого мероприятия был представлен HPE ProLiant RL300 Gen11, первый сервер нового, 11 поколения. По словам Нила Макдональда, исполнительного вице-президента и генерального менеджера подразделения HPE Compute, этот сервер дает преимущество при выполнении определенных рабочих нагрузок, особенно облачных, обеспечивая при этом прогнозируемо высокую производительность при более низком энергопотреблении, что приводит к повышению экономической эффективности IT предприятия. Компания HPE стала первой из ведущих мировых поставщиков (известных как A-Brand’ы), предлагающей серверы с процессором, оптимизированным для облаков. Новая система ориентирована как на поставщиков услуг (облака, цифровые сервисы, SaaS/PaaS), так и на обычные компании, являющиеся лидерами в своих отраслях по цифровой трансформации и внедрению передовых технологий (тех, кого называют Digital-First Enterprises). В основе сервера – разработанный компанией Ampere процессор ARM-архитектуры Altra / Altra Max, который сам производитель позиционирует как “cloud-native”.

И то, что новый сервер основан на таком процессоре, не должно вас удивлять, ведь компания HPE уже более 35 лет имеет в своём портфеле продукты с различными архитектурами, в том числе и отличными от x86. Ещё в далёком 1986 году компания представила своим заказчикам системы HP 3000 и HP 9000 на базе RISC-процессоров собственной разработки семейства PA-RISC. Разнообразие моделей просто поражало – от мини-компьютеров и рабочих станций до топового 64-процессорного сервера Superdome. С покупкой Compaq в 2002 году в портфеле компании появились системы семейств NonStop с процессорами MIPS (от ранее поглощенной Compaq компании Tandem), PDP-11 на базе микропроцессора J-11, VAX с одноименными процессорами, и AlphaServer с 64-разрядными процессорами Alpha (от DEC, Digital Equipment Corporation). Эти процессоры относились как к RISC, так и к CISC архитектурам. А годом ранее компания вывела на рынок новое семейство серверов – Integrity, в основе которой были разработанные совместно Intel и HP процессоры Itanium с архитектурой IA-64 и набором команд EPIC. Семейство включало в себя более десятка моделей, в том числе серверы лезвийного форм-фактора, обновлённый Integrity Superdome и обновлённый Integrity NonStop.

Выход на рынок новой процессорной архитектуры – ARM – также не остался незамеченным компанией HPE. Более 10 лет назад, в 2011 году, была представлена HP Redstone Development Platform, разработанная в HP Discovery Lab. В составе системы размером всего 4U имелось 288 (!) серверных узлов на базе наиболее передовых на тот момент ARM-процессоров Calxeda ECX-1000. Именно на ней были отработаны многие перспективные аппаратные и программные решения для этой архитектуры, и появление уже в 2014 году серверных лезвий ProLiant m400 (с процессором AppliedMicro X-Gene) и m800 (4 узла с TI KeyStone II) для серверной системы Moonshot было вполне ожидаемым. Спустя ещё несколько лет портфель компании HPE пополнился 2U системами Apollo 70 (4 двухпроцессорных сервера с Marvell Thunder X2) и Apollo 80 (8 однопроцессорных серверов с Fujitsu A64FX).

Так что в этом сегменте серверного рынка HPE чувствует себя уверенно и имеет значительное преимущество перед конкурентами, пришедшими с рынка персональных компьютеров, которым теперь очень сложно создать что-то, по-настоящему отличающееся от ПК, просто выглядящем как сервер, и тем более, с процессором не от Intel или AMD.

Что же собой представляет сервер HPE ProLiant RL300 Gen11?

Во многом – это классический однопроцессорный одноюнитовый стоечный сервер от HPE, обладающий всеми базовыми свойствами сервера семейства ProLiant среднего уровня. Это и обязательная отказоустойчивость систем питания и охлаждения, и “горячая замена” дисков, БП и вентиляторов, и HPE iLO - встроенная система углубленного мониторинга и расширенного управления сервером. Сервер обеспечивает работу даже самых “горячих” моделей процессоров, и максимального поддерживаемого ими объема памяти при максимальной скорости, а также предоставляет широкие (как для 1U модели) возможности расширения дисковой подсистемы и подсистемы ввода-вывода.

То есть вроде бы – все, как всегда.

Но не совсем. Есть и то, на что следует обратить внимание.

Во-первых, это центральный процессор. Хотя ранее компания HPE уже имела в своём портфеле серверы на базе различных процессоров ARM, но впервые процессор RISC-архитектуры стал основой серверной системы семейства ProLiant среднего уровня. По этой причине HPE даже ввела новую линейку – RL, RISC Line.

Во-вторых, это первый сервер нового, одиннадцатого поколения, и некоторые его ключевые компоненты уже явно показывают на принадлежность к Gen11. Как, например, то, что сервер оснащен новой версией процессора управления Integrated Lights-Out – HPE iLO6.

В-третьих, надо внимательнее посмотреть ещё раз на систему управления. Поскольку сервер ориентирован на применение в том числе и в облачном окружении, где часто используются программные продукты с открытым кодом, то, в дополнении к стандартному iLO, предлагается также опция управления с использованием ПО OpenBMC.

Наконец, этот сервер выделяется наличием PCIe слота полной высоты и полной длинны (FHFL, Full-Height Full-Length). Это радикально отличает его как от других моделей HPE, так и от серверов конкурентов, где в форм-факторе 1P 1U можно встретить в лучшем случае возможность установки коротких карт PCIe полной высоты, или вообще отсутствие такой возможности. Наличие такого слота значительно расширяет спектр поддерживаемых данным сервером высокоскоростных адаптеров и ускорителей.

Базовые характеристики сервера HPE ProLiant RL300 Gen11 приведены в таблице.

Процессор	Один Ampere Altra или Altra Max (до 128 ядер; до 3.3 ГГц, до 250 Вт TDP)
Память	16 слотов DDR4 DIMM, 8 каналов, RDIMM или LRDIMM, 3200 МГц, до 4 ТБ макс.
Диски	8 или 10 дисков NVMe SSD U.2/U.3 спереди, SFF Basic Carrier, с “горячей заменой” 2 диска NVMe SSD внутри, M.2 22110/2280
Сеть	Без интегрированного NIC; опционально OCP3 и/или PCIe адаптеры
Слоты расширения	2 x16 PCIe 4.0 FHFL/FHHL; 2 x OCP3 PCIe 4.0 x8 с расширением до x16
Доп. порты	3 порта USB 3.1 Gen1: 1 спереди, 2 сзади; 1 порт VGA: 1 порт COM (опционально)
Охлаждение	7 высокопроизводительных двухроторных вентиляторов, N+1, с “горячей заменой”
Электропитание	2 БП Flex Slot, до 800 Вт, 1+1, с “горячей заменой”, КПД до 94%
ОС	RHEL 8.6, Ubuntu 22.04 LTS (список позднее будет расширен)
Управление	HPE iLO6 Management Engine, возможность использования OpenBMC
Безопасность	HPE Silicon Root of Trust, UEFI Secure Boot, TPM 2.0, и др.
Корпус	Rackmount 1U, глубина 71 см

 

Давайте немного подробнее рассмотрим некоторые свойства главного компонента нового сервера – его центрального процессора.

Сначала – два слова о разработчике чипа, Ampere Computing. Компания молодая, ей всего 4 года, но образовалась она не на пустом месте, ибо в основе её разработок – интеллектуальная собственность компании Applied Micro Circuits Corporation, чьи ARM-процессоры семейства X-Gene были весьма популярными и перспективными (в том числе использовались в сервере ProLiant m400). У руля компании сейчас стоит Рене Джеймс, одна из бывших руководителей Intel, поэтому можно быть уверенными, что Ampere хорошо понимает как индустриальные тренды, так и потребности заказчиков.

В семейство процессоров текущего поколения входят Altra (от 32 до 80 ядер) и Altra Max (от 96 до 128 ядер). Основаны они на лицензированном у ARM 64-разрядном дизайне ядра Neoverse N1, и со значительными доработками. Выпуск осуществляется по 7нм техпроцессу на фабриках TSMC. Процессор может работать как в односокетной, так и в двухсокетной конфигурациях, поддерживает память DDR4-3200 с ECC (8 независимых одноканальных контроллеров, до 2 DIMM на канал) и системную шину PCIe Gen4 (128 линий на процессор). Поддержка следующего поколения памяти и шины – DDR5 и PCIe Gen5 – запланировано в следующем поколении процессора, которое уже анонсировано, и его выход ожидается в конце 2022 – начале 2023 года. Особенностью процессора является отсутствие привычных для процессоров x86 архитектуры интегрированных контроллеров SATA или USB. Такие порты при необходимости организуются при помощи дополнительных контроллеров на системной плате сервера.

Ядра у этих процессоров – однопоточные (не поддерживают SMT, Simultaneous Multithreading), но на ваше удивление уже есть ответ – “It's not a bug, it's a feature”. По мнению чипмейкера, данная функция микроархитектуры процессора изжила себя при использовании именно в облаке. Предоставление ядер, обеспечивающих выполнение задач только в один поток, но в значительно (в два-три-четыре раза) большем количестве, чем у процессоров с SMT, позволяет процессорам Ampere избежать проблем “шумных соседей” (речь о потерях производительности при одновременно обращении двух потоков в одном ядре к одним и тем же ресурсам) и проблем с безопасностью (за счёт снижения угроз атак эксплойтов на общие ресурсы, такие как кэши и исполнительные блоки). В результате достигается предсказуемость производительности, выше производительность-на-ватт и выше плотность виртуальных машин или контейнеров. Подробно и доступно об этом вы можете прочитать в блоге Нарена Наяка, старшего директора по разработке компании Ampere.

Процессор имеет вычислительные блоки для повышения производительности на задачах машинного обучения, корпоративный уровень RAS, невысокий уровень энергопотребления. Кстати, об энергопотреблении. За счет оптимизации архитектуры процессоры Ampere являются очень привлекательными. Например, потребление старшей модели, Altra Max M128-30 (3.0 ГГц/128 ядер), даже при максимальной нагрузке едва достигает 178 Вт, при заявленном TDP в 250 Вт. Это, конечно же, обеспечит и снижение износа системы охлаждения, и снижение энергопотребления сервера в целом.

Облачные решения на основе процессоров Ampere Altra в виде виртуальных и физических машин на серверах собственной разработки или от сторонних поставщиков уже предлагаются Google, Microsoft, Oracle, Tencent Cloud, JD Cloud, Equinix, и другими. CloudSigma, поставщик специализированных облачных решений, была первой из компаний, которые получили сервер HPE ProLiant RL300 Gen11 для предварительного ознакомления и тестирования. По словам заказчика, сервер предоставляет значительно более высокую энергоэффективность, что позволяет быстрее достичь целей в области устойчивого развития, и обеспечить более низкую стоимость предоставления услуг конечным клиентам.

Ко дню выпуска сервера в продажу компания HPE готовит поддержку лишь небольшого числа наиболее востребованных операционных систем и их версий, однако этот список будет расширяться в дальнейшем, ведь как сама ARM-архитектура, так и конкретно процессоры Ampere Altra и Altra Max уже поддерживаются достаточно большим количеством ОС, в том числе не только Linux.

Количество же индустриально-стандартных приложений, не только портированных на ARM-архитектуру, но и проверенных непосредственно с процессорами Ampere, просто огромно. Упомянем здесь лишь наиболее известные – Apache (Hadoop, HTTP Server, Spark, etc.), Cassandra, Drupal, Go, OpenJDK, Kubernetes, Memcached, MongoDB, MySQL, NGINX, Perl, PHP, Postgres, Python, Redis, Ruby, TensorFlow, WordPress, видео тренскодеры H.264/H.265. И ещё десятки других. Надо отметить, что многие из этих приложений уже существуют также и в виде официальных образов контейнеров, доступных для скачивания с Docker Hub. Для получения полного списка поддерживаемых процессорами Altra и Altra Max протестированных приложений следует обратиться на сайт компании Ampere.

Что касается производительности новых процессоров Ampere, то пока ещё рано делать окончательные выводы – необходимо, чтобы серверы от различных вендоров прошли всестороннее независимое тестирование, чтобы заказчики могли сопоставить полученные результаты под реальными задачами уже эксплуатируемых у них серверов с процессорами Intel Xeon и AMD EPYC, и новых серверов с процессорами Ampere Altra и Altra Max. И важно, чтобы это были идентичные по количественным и качественным характеристикам аппаратные платформы, и кросс-платформенные ОС и приложения, выпущенные для обеих процессорных архитектур - как для x86, так и для ARM, в частности, для AArch64.

И всё же, предварительное мнение об уровне производительности процессоров Ampere можно составить по документам, уже доступным от самого чипмейчера. Исходя из опубликованных на сайте Ampere данных, на стандартном бенчмарке SPEC CPU 2017 в тесте C_int_rate (общая производительность всех ядер процессора на целочисленных операциях) старший 128-ядерный Altra Max M128-30 (3.0 ГГц) показывает результат 359 баллов, что сопоставимо с одним 56-ядерным AMD EPYC 7663 (2.0 ГГц) – 346..366 баллов, или с двумя 28-ядерными Intel Xeon 6330 (2.0 ГГц) – 353..380 баллов. Уже этот результат ясно показывает, что процессоры ARM-архитектуры, которые ещё совсем недавно считались достойными лишь для применения в бытовой технике и игрушках, теперь могут на равных соперничать по производительности с грандами x86-архитектуры, процессорами от AMD и Intel.

По данным Ampere, процессор Altra Max M128-30 на одних приложениях показывает достаточно заметное преимущество перед топовыми AMD EPYC 7763 (2.45 ГГц/64 ядра) и Intel Xeon 8380 (2.3 ГГц/40 ядер), а на других приложениях отрыв получается уже весьма существенным. Например, это всего +15%/+33% соответственно на Apache Cassandra NoSQL DB и +29%/+36% на MySQL, однако уже +23%/+74% на Memcached и даже +83%/+219% на NGINX.

Кроме того, за счёт низкого реального энергопотребления процессора Ampere даже под максимальной нагрузкой, его преимущество по производительности-на-Ватт составляет уже до двух-трех раз и даже более. Конечно, если учитывать энергопотребление не только самого процессора, но и всего сервера - с памятью, дисками, адаптерами и пр., то разница будет уже не такой огромной, но всё же достаточной, чтобы предварительно можно было уверенно говорить, что серверы с процессорами Ampere могут дать сопоставимый или даже несколько больший уровень производительности при значительно меньших расходах на электроэнергию.

Как было сказано в начале, HPE является первой и пока единственной компанией из ведущих мировых поставщиков серверов, которая представила систему на базе процессоров Ampere Altra и Altra Max. Это факт. Правда, надо признать, что несколько компаний второго-третьего уровня также имеют серверы с этими процессорами в своих портфелях. Но только две из них имеют 1P 1U системы, и которые по техническим характеристикам уступают RL300 Gen11 – нет поддержи модулей памяти более 64 ГБ, шина PCIe только Gen3 и всего один слот свободный расширения, слабая система охлаждения, и т.п. В противовес этому, сервер HPE разрабатывался как часть семейства ProLiant со всеми характерными для предоставления работающим на нем приложениям максимально возможной производительности, заложенной в аппаратной платформе.

Сервер будет доступен отечественным заказчикам по обычному партнерскому каналу HPE, а в других странах он будет предлагаться также и по подписке (Server-as-a-Service) с использованием финансовых инструментов через программу HPE GreenLake. По словам Кристы Саттертуэйт, старшего вице-президента и генерального менеджера по массовым вычислениям HPE, серверы на базе Ampere хорошо дополняют и расширяют существующие предложения HPE ProLiant, при этом не конкурируют с моделями на базе x86-процессоров.

Подводя итог, можно выразить уверенность, что сервер HPE ProLiant RL300 Gen11 найдёт достойное применение как в традиционных центрах обработки данных отечественных заказчиков, так и в облачных инфраструктурах, обеспечивая более эффективное решение широкого круга задач и снижение расходов, при традиционном для решений компании Hewlett Packard Enterprise неизменно высоком уровне производительности, доступности, отказоустойчивости и управляемости. Кроме того, портфель решений HPE будет в дальнейшем расширяться и другими моделями серверов на базе ARM-процессоров Ampere.