內存計算在DSP中的應用分析

2.1 處理器的性能

　　早期處理器性能的提升主要依賴(lài)于主頻的提高，即CPU在每個(gè)時(shí)鐘周期內可以執行更多的指令。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(kāi)始轉向多核處理器的設計，即每個(gè)處理器內包含多個(gè)相互獨立的計算內核。在多核處理器之前，英特爾開(kāi)發(fā)了超線(xiàn)程技術(shù)，允許一個(gè)處理內核可以在同一時(shí)間執行兩條指令線(xiàn)程，從而更好地利用CPU的片上資源。今天，多核、多線(xiàn)程、高可擴展的SMP架構，為x86服務(wù)器奠定了運行SAP應用的基礎。

　　與上一代至強7500相比，至強E7的內核數量由8核(16線(xiàn)程)增加到了10核(20線(xiàn)程);同時(shí)得益于QPI總線(xiàn)架構，基于至強E7的服務(wù)器可以從雙路擴展到四路、八路，直至256路。這些技術(shù)進(jìn)步使得SAP HANA可以在單一系統內獲得更多的計算資源，其性能指標可以隨硬件升級而線(xiàn)性擴展，用戶(hù)甚至可以通過(guò)部署1000以上內核的系統實(shí)現更復雜的實(shí)時(shí)分析。

　　2.2 內存的性能

　　對于SAP內存計算應用來(lái)說(shuō)，內存子系統的性能是否強壯顯得非常重要。一方面，64位操作系統的普及，使得今天的x86服務(wù)器內存可以超過(guò)32位的4個(gè)GB，理論上達到幾乎無(wú)限制的18 Exabyte(即180億GB);另一方面，隨著(zhù)平臺技術(shù)的發(fā)展，以及每GB內存價(jià)格的下降，服務(wù)器系統內存容量越來(lái)越大。今天服務(wù)器的內存容量已經(jīng)可以用TB來(lái)計算，每1TB即1000GB。

　　具體到至強E7來(lái)看，則主要通過(guò)大容量緩存、更高內存帶寬、以及更大容量的內存來(lái)滿(mǎn)足這一需求。比如，至強7500的三級緩存是24MB，至強E7達到了30MB，這使得SAP HANA應用中，CPU計算內核可以直接從緩存中讀取更多的數據，訪(fǎng)問(wèn)速度因此更快。在內存方面，以四路服務(wù)器為例，至強7500系統可以支持16GB內存條，最大內存容量為1TB，而至強E7系統可以支持32GB的內存條，系統內存容量擴大到2TB。

　　當然，在SAP HANA應用中，快速的I/O也很關(guān)鍵，至強E7通過(guò)QPI互連總線(xiàn)，大大提高CPU與內存之間、CPU與CPU之間以及節點(diǎn)之間的數據傳輸速率，降低延遲。

　　2.3 高可用性

　　面向海量數據進(jìn)行實(shí)時(shí)分析的系統，其對穩定可靠性的要求是不言而喻的。在這方面，新的至強E7服務(wù)器平臺在安全可靠性(RAS)方面也提供了更多的支持。比如Double Device Data Correction(DDDC)就對SAP HANA非常有用，允許當內存同時(shí)出現兩個(gè)錯誤時(shí)，也可以恢復。又比如Machine Check Architecture Recovery(MCA Recovery)技術(shù)使得SAP HANA可以與操作系統一起，從許多無(wú)法糾正的內存錯誤中恢復，在許多場(chǎng)合下可以不用停機就能恢復數據。在至強E7中，類(lèi)似這樣的RAS技術(shù)還有20多條。

　　在一個(gè)針對32億條POS機銷(xiāo)售記錄的復雜模型中，英特爾與SAP進(jìn)行了聯(lián)合測試，測試表明，跟上一代的至強7500相比，至強E7的性能提高了1.37倍。另外，同樣基于至強E7平臺，英特爾超線(xiàn)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 內存計算的前景展望

　　據了解，在SAP HANA的研發(fā)過(guò)程中，得到了IBM、惠普、思科、富士通、英特爾等硬件廠(chǎng)商的支持，同時(shí)也有可口可樂(lè )(希臘)、未來(lái)集團(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)提供設備和技術(shù)的企業(yè)，擁有2萬(wàn)名員工，其中三分之二直接從事與客戶(hù)打交道的銷(xiāo)售與工程工作，因此每天會(huì )發(fā)生超過(guò)20萬(wàn)次客戶(hù)接觸。通過(guò)SAP HANA，該公司將交易與分析系統進(jìn)行了融合，在早期測試中，搜索和分析5300萬(wàn)條客戶(hù)數據記錄的時(shí)間從原來(lái)的2-3個(gè)小時(shí)，降低到了2-3秒。

　　許多服務(wù)器廠(chǎng)商也已經(jīng)推出了基于英特爾至強E7處理器的服務(wù)器，并針對SAP HANA開(kāi)發(fā)了相應的解決方案，如IBM的x3690 x5、x3850 x5服務(wù)器，戴爾的PowerEdge R910服務(wù)器等。IBM宣稱(chēng)，其SAP HANA工作負載優(yōu)化方案可以使基于SAP的ERP數據分析應用達到每秒處理1.3TB的數據量，以及每小時(shí)進(jìn)行10000次復雜的組合查詢(xún)分析報告。