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Intel 從裝置到資料中心的轉型經驗

 2013-05-08

Intel資深副總裁暨資料中心與連網系統事業群總經理 Diane Bryant 闡述Intel如何協助使用者運用各項強大的新功能來打造更聰明的城市、更健康的社會、以及繁榮的商業活動,並藉此進一步改善人們的生活。

 

Bryant 公佈多項即將發表的技術與產品的詳細資訊,展現Intel致力推動資料中心內伺服器、網路、以及儲存功能的轉型。藉由因應各種作業的需求並提供新層級應用程式的最佳化解決方案,帶給企業IT、技術運算、還有雲端服務供應商前所未有的使用經驗。

 

巨量資料 (Big Data)         

就數據來看,專家推估自從文明起始一直到 2003 年,人類僅創造 5EB (exabytes) 的資訊量。但根據思科全球雲端指數 (Cisco Global Cloud Index) 的預測,在 2016 年底前,全球資料中心一整年的流量將達到 6.6 ZB (zettabyte),而全球每月的 IP 網路流量將達到 554 EB。

 

Intel看到多股帶動資料爆炸性成長的力量,包括像行動裝置產生的網路規模資料 (Web-scale data)、高效能運算的成長、以及從汽車與數位看板蒐集資料的感測器和嵌入式裝置等各種裝置。為協助組織從資料中汲取新資訊,Intel最近推出 Intel Distribution for Apache Hadoop* 軟體 ,提供最佳化的效能與安全防護,協助更多組織與個人從大量資料中獲益。Intel的 Hadoop 計畫如今已佈建在智慧運輸、電信、以及其他產業。

 

  • 即時通話資料: 中國擁有龐大人口,電信通話與簡訊量亦無比可觀,因此中國電信 (China Mobile) 必須為用戶提供精準即時的計費與使用訊息。利用 Intel Distribution for Hadoop 軟體,中國電信得以確保高品質的更新以及達到最佳的效能。系統能快速提供查詢結果,速度較過去加快30倍,並有更好的能力針對未來的成長進行擴充。儲存在 Hadoop 叢集系統的資料亦能用來執行其他分析,像是個人化促銷,以及更完善的網路使用量模型,藉此及早發現並消除瓶頸。

 

全球陣容最齊備的資料中心方案  

Intel長久以來持續提供領先業界的矽晶技術 (silicon technology),透過最佳化以增進效能、功耗、I/O、安全性、以及可靠度/可用度/可維護性 (RAS,reliability, availability and serviceability) 等功能。這些強大技術的結合讓Intel能因應資料中心應用的各種需求,再加上Intel領先業界的製造能力,在極低的功耗下整合數十億個電晶體。為改善資料中心架構的經濟效率,並滿足 2013 年日趨多元化應用的需求,Intel將更新 Intel® Xeon® 處理器與 Intel® Atom™ (凌動™)處理器 產品線,推出採用新世代 22 奈米製程的產品。這將是Intel公司史上最多元的資料中心產品線,Intel將在未來幾個月開始量產新款 Intel® Atom™ 處理器與 Intel® Xeon® 處理器 E3、E5、以及 E7 系列,這些處理器具備更高的每瓦效能以及更多的功能。

 

針對資料中心所設計的 Intel® Atom™ SoC  

在 2012 年 12 月,Intel 推出 Intel® Atom™ 處理器 S1200 系列產品,成為全球首款伺服器專用的 64 位元系統單晶片 (System-on-Chip,SoC),時脈從 1.6 GHz 涵蓋到 2.0 GHz,熱設計功耗 (Thermal Design Power,TDP) 從 6.1瓦 到 8.5 瓦。Intel今日介紹三款資料中心專屬新型低功耗系統單晶片的細節資料,產品將在 2013 年上市。

儲存設備專用 Intel® Atom™ 處理器 S12x9 產品系列 - Intel今日宣布低功耗 Intel Atom 處理器 S12x9 系列。這款針對儲存佈建進行客製化的系統單晶片,不僅與 Intel Atom S1200 產品系列有相同的功能,還加入專為儲存裝置所設計的技術。

  • 結合 40 條線路的整合式 PCIe* 2.0 技術,亦即 I/O 與主控端記憶體之間的實體通道,即可更有效率地處理多個裝置的容量需求。在 40 條線路 PCIe* 2.0 中,包含 24 線的 Root Port 通道,以及容錯移轉專用的 16 個 Non Transparent Bridge 通道。
  • Intel提供硬體式 RAID 儲存加速功能,由硬體來執行密集運算的磁碟陣列功能,讓 SoC 騰出空來執行其他應用程式。
  • PCIe Non Transparent Bridge (NTB):NTB 可支援容錯移轉。
  • 藉由非同步 DRAM Self-Refresh (ADR) 技術,Intel Atom S12x9 系列能在供電中斷時保護存放在 DRAM 內的重要資料。
  • 原生型 Dual-Casting 讓從單一來源讀取到的資料能同步傳送到兩個記憶體位置,在 16+2 部 RAID 6 的系統中,比起沒有 Dual Cast 功能的系統,可增加 20% 的 RAID-5/6 頻寬。
  • 目前有多家 OEM 廠商包括宏杉 (MacroSAN)、大華 (Dahua)、世仰 (Accusys)、廣盛 (Qsan)、以及威聯通 (Qnap),支援 Intel Atom S12x9 系列處理器。

 

Avoton - Intel將於 2013 下半年提升資料中心效率的極限,針對微型伺服器推出產品代號為 Avoton 的第二代 64 位元 Intel® Atom™ 處理器。結合Intel 22 奈米 (nm) 先進製程技術以及全新的 Silvermont 微架構,Avoton 將搭載整合式乙太 (Ethernet) 網路控制器,並大幅提升每瓦效能與能源效率。Intel現正提供客戶 Avoton 的樣品,首款系統產品預計將於 2013 下半年問市。

 

Rangeley - Intel將擴展在網路與通訊架構市場的版圖,推出代號為 Rangeley 的晶片,這款以 Intel® Atom™ 處理器為基礎的系統單晶片亦採用 22 奈米製程技術。Rangeley 提供電源使用效益機制,能應用在入門到中階 (mid-range) 的路由器、交換器、以及安全設備中以處理各種通訊作業。Rangeley 預計將於 2013 年上市。

 

Intel® Xeon® 處理器 E3 系列         

Intel今年將推出 Haswell 架構的 Intel Xeon 處理器 E3 1200 v3 產品系列 。為持續提升視訊分析作業的效能,Intel Xeon E3 1200 v3 產品系列將支援更高的轉檔效能。新推出的 Linux 媒體 SDK 為開發人員提供視訊處理的標準介面,不僅簡化開發過程,亦降低使用硬體加速功能的複雜度。這款 SDK 亦充分發揮處理器的同步處理以及 Intel HD 繪圖功能,提升伺服器執行視訊串流作業的效率,大幅降低總持有成本並同時執行更多¹ HD 轉檔作業。

 

Intel亦持續降低 Intel Xeon 處理器 E3 系列的功耗;TDP 最低達到 13 瓦,比前一代產品降低¹約 25%。Haswell 的繪圖功能使同步轉檔程序數從八增加到十,在硬體加速媒體效能方面,每瓦轉檔效能亦提高¹ 25%。

 

Intel® Xeon® 處理器 E5 系列         

Intel的下一代 Intel Xeon 處理器 E5 系列 將採用 22 奈米製程,預計將於今年第三季問市。這些處理器支援Intel節點管理員 (Node Manager) 以及 Intel Data Center Manager Software 程式並繼續提供卓越的電源使用效益。

 

藉由 Intel® Secure Key 以及 Intel® OS Guard 提供額外的硬體強化安全防護,並加強 Intel® 進階加密指令集 (Intel®AES New Instructions,AES-NI),安全方面亦有所提升。Intel OS Guard 是新一代的 Intel Execute Disable Bit 技術,能防範權限攻擊,防止惡意程式碼在程式記憶體空間以外的地方以及資料記憶體空間內發動攻擊。

 

Intel® Xeon® 處理器 E7 系列:釋放智慧潛能      

除了軟體外,還需要健全的硬體技術才能產生充裕的運算力以分析大量資料。為支援記憶體內的分析機制,以及快速因應擴增的資料,Intel正準備在第四季量產新一代 Intel® Xeon® 處理器 E7 系列 。這款處理器的八個插槽節點具備三倍的記憶體容量,最高達 12 TB (terabyte),適合用來處理涉及大量資料的交易密集型作業,像是在記憶體內進行處理的資料庫,以及即時商業分析。

  • Intel隨著 Intel Xeon 處理器 E7 系列同步發表 Intel® Run Sure 技術,它不僅提升系統可靠度以及增加資料完整性,還讓企業在執行關鍵任務作業時把停機時間降至最低。這些 RAS 功能亦將內建於新一代的 Intel Xeon 處理器 E7 系列,其中包括 Resilient System 技術與 Resilient Memory 技術。
  • Resilient System 技術包括與標準化技術結合的處理器、韌體、以及軟體層,其中包含作業系統、虛擬機器管理器、以及資料庫,讓系統回復到發生嚴重錯誤事件之前的狀態。
  • Resilient Memory 技術能協助確保資料完整性,並讓系統長時間保持可靠運作,減少立即求助電話客服的需求。

 

重新塑造資料中心           

以往像是機架型伺服器、刀鋒型伺服器、或微型伺服器等「平衡系統」 (balanced system),都得整機換新 (refreshed) 才能提高像是處理器、記憶體、儲存、或網路等特定子系統的效能。如今在Intel的協助下,超大規模的用戶正帶領業界推動這些「平衡化」平台的轉型,朝機架級架構解決方案的方向前進,對伺服器、儲存系統、以及網路設備進行分散與群組匯整,提高模組化的程度以及效率。這項轉型是從共用電源與散熱組件,以及改進機架的管理以降低營運成本,未來還將納入頻寬架構互連,包括像 Intel 矽光 (Silicon Photonics) 技術,達到機架完全分散化,在佈建超大規模資料中心時能達到最佳的彈性。Intel觀察到機架設計的演進將分三個階段進行:

  • 實體匯整 - 移除所有非關鍵的金屬板,另外電源供應器與散熱風扇等的關鍵零組件都在機架內進行匯整。藉由減少散熱風扇與電源供應器以達到更高的效率,進而撙節成本。
  • 結構整合以及儲存虛擬化 - 分散化,加上運用直連式儲存技術把儲存設備從運算系統中分離出來,可藉由儲存虛擬化達到更高的資源使用率。運算與網路架構是其中的關鍵技術,達到儲存分散化的目標,而且不會影響到效能。Intel 矽光互連技術讓機架中各項運算資源達到更高速度的連結,進而使機架內的伺服器、記憶體、網路、以及儲存等系統達到分散化的目標。
  • 未來 - 業界最終將朝向子系統分散化的方向演進,包括處理、記憶體、以及 I/O 等元件都會完全拆分成模組化的子系統,比起一次升級整部系統來說,客戶可更容易單獨對子系統進行升級。

 

機架式架構的好處包括提高彈性、更高的密度、以及更高的資料使用率,進而達到更低的總持有成本。Intel目前正根據雲端服務供應商以及超大規模資料中心的需求,開發一款參考設計方案,運用Intel技術讓業者開發各種類型的解決方案,並協助 OEM 供應商開發與供應各種機架產品。Intel機架式架構將包含一系列創新技術,包括:支援伺服器、儲存產品、以及網路設備的先進 Intel® Xeon® 與 Intel® Atom™ 系統單晶片;Intel乙太網路交換器晶片,支援分散式輸入/輸出功能;以及以高頻寬Intel® 矽光技術為基礎的全新光電架構。與現今的銅線互連技術相比,矽光技術將減少纜線使用量、提高頻寬、延長連結距離、以及極致的能源效率。Intel於今年稍早展出這項新機架架構的機械原型,並將針對佈建以及完整機架最佳化發布完整的參考架構,讓系統廠商與客戶易於採納。