De server CPU's van eind 2007
Twee belangrijke trends overheersen de servermarkt. Consolidatie van verschillende applicaties op één server via virtualisatie zwengelt de interesse voor krachtigere en duurdere servers aan. Tegelijkertijd is er steeds meer aandacht voor het stroomverbruik van het datacenter.
De CPU-fabrikanten zijn hier duidelijk haantje de voorste en leveren steeds zuinigere CPU’s af. Het verbruikte vermogen per kern daalt met iedere nieuwe introductie en vooral bij lage belasting past men inventieve technieken toe om energie te sparen.
De trend naar serverconsolidatie pakken Intel en AMD op twee fronten aan. Enerzijds brengen de fabrikanten steeds meer kernen samen in één CPU, om toe te laten dat men relatief veel virtuele machines (VMs) op één server kan laten werken. Anderzijds voorzien ze uitbreidingen op de instructieset die het VMWare en Xen makkelijker maken om de ‘virtualisatie-overhead’ weg te werken.
En de software-industrie hinkt voor één keer niet ver achterop: zowat alle software vendors van virtualisatietechnologie beloven in 2008 ten volle gebruik te maken van de verbeteringen die dit najaar het licht zagen.
Quadcore in de schijnwerper
Intel biedt al een quad-core aan sinds eind 2006. Het gaat om twee dual-cores in één CPU-verpakking. Omdat die data moeten uitwisselen via de externe FSB, schalen sommige data-intensieve applicaties wat minder, maar dat hield Intel’s quad-core niet tegen. Acht CPU’s in een goedkope dual socket (DP) server was een kleine revolutie. Het liet toe om heel wat virtuele machines op een vrij goedkope 1U server of blade te plaatsen.
Maar wie de RAS (Reliability Availability Serviceability) lat nog hoger legde, meer geheugen en meer CPU-kracht wou, kwam terecht in het MP-segment. En daar heerste tot voor kort AMD met zijn Opteron 82xx. De Opteron servers – met maximaal acht dual-core CPU’s in één server – konden meer geheugen herbergen, waren zuiniger en presteerden heel wat beter dan de dual-core Intel Xeon MP 71xx.
Tot voor kort, want Intel heeft immers begin september de nieuwe Xeon MP 73xx reeks gelanceerd, die net als de rest van de Intel Armada op de Core architectuur is gebaseerd. Het resultaat is behoorlijk spectaculair: twee maal zoveel kernen (quad-core) en prestaties die meer dan verdubbeld zijn, terwijl het stroomverbruik van maximaal 150W naar 80W kelderde. Enkel de allersnelste quad-core op 3 GHz heeft 120W nodig, terwijl de traagste (1.86 GHz) slechts 50W nodig heeft. Dat is minder dan 12.5W per kern.
Het is u waarschijnlijk niet ontgaan dat AMD dringend ook een quad-core nodig had. Met zes maanden vertraging kwam de vierkoppige CPU met codenaam Barcelona op de markt. AMD lanceerde de langverwachte derde generatie Opteron in het begin van september, maar slechts op 2 GHz. In november zou de nieuwe AMD chip al op 2.5 GHz moeten afklokken.
Vier sterk verbeterde Opteron kernen, elk met 512 KB L2-cache, kunnen heel snel data uitwisselen via een gemeenschappelijke 2MB L3-cache: dit is wat AMD een native quad-core noemt. De meest opvallende verbetering aan de nieuwe CPU-kernen zijn SSE-eenheden met dubbele breedte (128 bit) en de verdubbeling van de bandbreedte die de caches aankunnen.
Dat resulteert in een spectaculaire vooruitgang in onder meer Linpack. De verdubbeling van de SSE-rekenkracht is hier heel duidelijk. Zelfs op 2 GHz haalt de nieuwe Opteron bijna 6 GFLOPs per kern, de oude Opteron haalt nog geen 4 GFLOPs op 3.2 GHz.
AMD doopte de 2 GHz, twee socket chip Opteron 2350. De CPU die in staat is om met maximaal zeven anderen samen te werken kreeg het 8350 label. Let op de ‘3’ in de benaming, die duidt op een derde generatie van Opterons met vier in plaats van twee kernen.
Stroombesparing
AMD’s nieuwste Opteron gaat zeer ver om stroom te sparen. De CPU en geheugencontroller krijgen elk hun eigen power rail, en iedere CPU-kern kan naargelang de belasting apart zijn klokfrequentie regelen. Bepaalde delen van de CPU kunnen nu ook volledig uitgezet worden als ze even overbodig zijn. De FPU zal zich bijvoorbeeld uitschakelen als hij niets hoeft te berekenen. Ook kunnen heel wat kleinere zones zich afsluiten door de zogenaamde clock gating techniek.
45 nm Xeon
AMD’s quad-core was net gelanceerd toen Intel zijn voorsprong in procestechnologie demonstreerde door het introduceren van een 3 GHz quad-core 45 nm Xeon DP Harpertown. Klok voor klok is de nieuwe CPU niet enkel zuiniger, maar ook ongeveer 10 tot 15% sneller dankzij iets snellere delingen, ‘shuffles’ en een L2 cache die werd uitgebreid van vier naar zes MB. Een iets betere chipset moet extra geheugenbandbreedte leveren en ondersteunt net als zijn voorganger Fully Buffered (FB) DIMMs.
Vogel voor de Intel kat?
Erg spannend wordt het natuurlijk niet als AMD’s chip op 2 GHz werkt en Intel maar liefst 3 GHz haalt: Intel wint met ruime marge in heel wat benchmarks. Toch ligt AMD niet uitgeteld in de touwen. De AMD 2 GHz chip positioneert zich door middel van zijn prijs net onder Intel’s 2.33 GHz Quadcore.
De 2 GHz chip presteert inderdaad ongeveer op het niveau van de 2.33 GHz Intel, en verbruikte in onze test bijna 50W minder bij hoge belasting dan een bijna identieke Intel opstelling (300W versus 350W). Als de server slechts af en toe piekbelastingen te verwerken krijgt, doet de AMD server het nog beter. Terwijl de Intel Xeon E5345 server 257W nodig had, was de Opteron 2350 machine tevreden met slechts 188W.
Voor wie op zoek is naar een zuinige CPU biedt AMD ook een 1.7, 1.8 en 1.9 GHz aan, die nog eens 20 tot 30W minder nodig heeft. AMD wint dus wel – zij het met kleine marge – de prestatie per watt race. De eeuwige rivaal van Intel is net iets verder gegaan in de stroombesparingstechnieken en gebruikt gebufferde DDR-2 terwijl Intel nog steeds FBDIMMs gebruikt. Iedere FBDIMM heeft ongeveer 5 tot 6 W extra nodig, en dat tikt aardig aan in een goed gevulde server.
Wie op zoek is naar de snelste machine moet duidelijk bij Intel zijn. AMD maakt vooral een kans als uw voornaamste applicaties meestal zwak belast worden met korte intensieve pieken. Onze eerste testen tonen aan dat de 2 GHz AMD chip in zowel MySQL als Java applicaties (Zie de Specjbb2005 resultaten) presteert zoals een Intel Xeon DP op 2.33 GHz. De iets lagere prijs en vooral het lagere verbruik bij lage belasting maken de AMD chip dan weer aantrekkelijk.
Virtualisatie race in het Sizing Server Lab
Het Sizing Serverlab van de Hogeschool West-Vlaanderen, departement PIH Kortrijk, is een onafhankelijk serverlab. Naast server- en storageonderzoek, ontwikkelt het onder meer een methode om de prestaties van virtuele servers te meten. Dat gebeurd met steun van de Vlaamse Overheid via het Technologie Transfer (TETRA) project ‘Server optimalisatie door stresstesting en virtualisatie’. Einddoel is om expertise aan te bieden aan Vlaamse KMO’s waar serverapplicaties een belangrijke rol spelen. Het lab zal regelmatig zijn bevindingen publiceren via IT Pro of ZDNet.be.
