真正的王牌 英特尔至强E7 v3的秘密

　　随着科技的发展，我们对于计算能力的需求已经深入到生活的方方面面。对于普通人来说，看得到的计算能力可能来自你的PC、平板甚至智能手机，这通常被称为“端”的计算能力；但对于企业乃至整个社会而言，“端”背后的服务器的计算能力才是各种业务是否能够流畅运转的关键，这也被称为是后端服务器或者“云”的计算能力。最近几年以来，x86架构已经大大超越RISC架构成为这一领域的王者，而英特尔的至强系列，更是在很多领域连续几年占据着超过90%的市场份额。我们之前已经陆续给大家介绍了英特尔至强E5 v3、至强D等产品的情况。而在今年5月初，至强系列的王者—至强E7 v3系列产品发布了。究竟E7 v3和E5 v3有什么差异？凭什么成为至强系列的王者呢？下面我们就一起来看看。

　　服务器处理器的分级

　　和消费级市场一样，服务器处理器也有不同等级的产品。以英特尔至强产品为例，面向单路服务器和工作站的一般是至强E3系列，面向网络市场和存储市场的则是至强D系列，面向主流双路市场的是至强E5系列，而面向关键业务和实时大数据分析的则是至强E7系列。所以说，至强E7 v3就是针对企业关键业务和高性能需求应用而设计的最新最强大的产品。

　　什么是关键业务呢？就是那些在业务流程中不容有失的业务。比如，银行、金融系统里那些对稳定性要求在99.99%以上（所谓“4个9”），同时对性能需求极高的业务系统，又或者对内存需求巨大，同时要求延迟很小的实时分析系统等。承载这些关键业务的平台通常是4路及以上的设计，即每台服务器中至少有4颗处理器。

　　看过我们之前关于至强E5 v3报道的读者可能要问，至强E5 v3的性能不是也不错吗？不是很多数据中心也在使用至强E5 v3吗？说到这儿，我们就要先谈谈服务器的扩展方式。服务器一般分为横向扩展（Scale out）和纵向扩展(Scale up)两种模式。最早的服务器，比如IBM的大型机，其实就是一个强大的数据集中处理平台，企业的应用、科研的分析，都运行在它上面，成本非常昂贵。随着企业需求的不断扩展，应用对于计算能力的需求也发生了很大的分化。对于很多企业来说，不需要大型机那么强大的计算能力，也没必要承担那么高的成本，所以后来衍生出了基于UNIX，采用RISC架构平台的小型机。不过小型机其实也不是便宜的货色，所以当更廉价的x86平台的计算能力快速提升之后，x86服务器才开始逐渐走红，从小型机手里抢下一些市场份额。

　　基本上，企业对于计算能力的需求是不断增加的。当面临瓶颈时，企业通常是选择升级更换更强大的服务器（比如采用新一代的处理器，拥有更多的内存和处理器插槽、硬盘接口等等），来快速提升计算、存储以及IO扩展能力，这就是所谓的纵向扩展。但纵向扩展其实是受限制的，就算你无视价格的因素，也不能无休止地扩展，比如机箱的限制、机柜空间的限制就是物理的限制。

　　所以，在x86服务器平台飞速发展起来之后，通过运用虚拟化技术，分布式计算和横向扩展（Scale out）开始流行起来。简单说就是，以前每一台服务器都是采用一个独立的系统，分别处理单独的任务。后来，通过虚拟化技术，可以把很多台服务器连起来，共同完成一个任务，这就避免了物理空间上的限制。但是，虚拟化并非毫无缺点，在系统稳定性与延迟方面它还是不如Scale up扩展的系统。就好比我们有40人要同时去一个地方开会，虽然我们可以叫10台出租车来完成这个任务，但可能没办法保证这10台车同时抵达，如果对于时间的要求不高还好，如果时间卡得紧，更好的选择是找一辆大巴车，一次性把大家都带过去。所以，横向扩展现在是很流行，但纵向扩展其实也是很重要的一个选项。更何况，两者之间也是可以相互转化的。比如，当我们有400人时，也能选择10台大巴车。所以，英特尔推出的至强E7 v3就好比是一辆强力大巴车，可以帮助企业完成那些稳定性和时效性要求更高的业务。

　　至强E7 v3有哪些特点

　　至强系列产品的发展同样符合英特尔“Tick-Tock”节奏，而到了至强E7 v3这一代产品，正好属于“Tock”—架构变化的一代。它的制程虽然仍然是22nm，但微架构升级为Haswell-EX，相对于上一代产品来说，它在性能和功能上的变化主要在3个方面：性能、可靠性和可扩展性。在性能层面，新的微架构带来了更优秀的综合性能。新的TSX（Transactional Synchronization Extensions，事务同步扩展）指令集应该是最大的变化，这个技术主要针对传统的“内存锁”设置。传统内存锁是指当多任务并行时，允许某一任务锁定一个内存区域的功能，这个区域不会被其他进程写入甚至读取，以便保证数据操作的一致性。但在并行任务时，这会造成效率下降。而TSX可以动态智能判断线程是否需要锁定粗粒度锁来保证的事务性操作，可以大大提升高并发下的内存使用效率。在应用TSX后，至强E7 v3处理器每小时可处理的决策支持分析会话数量最多可以增加70%。此外，Cache Monitoring、Virtual Machine Control Structureshadowing等新功能也带来了更优秀的虚拟化性能。综合来看，和四代以前的产品（至强7400）相比，至强E7 v3的综合效率可以提升9倍。

　　在可靠性方面，至强E7 v3首先是达到了“5个9”级别的稳定性，即99.9978%的运行时间中不会出现非计划内宕机（UPtime）。其中，Intel Run Sure Technology(RST，可靠运行技术）新增了两个功能，第二代增强的机器校验架构恢复和地址范围内存镜像功能。另外提供了Multiple Rank Sparing功能，即多级内存热备份，遇到内存故障时会自动切换到同一内存控制器下的另一个备用Rank，每个通道最多可以有4个备份Rank。防止内存故障导致系统在读写数据时发生数据丢失或者宕机，并且支持面向命令和地址奇偶校验错误的DDR4恢复功能，确保数据完整性。DDR3内存遇到奇偶校验错误是致命的，DDR4的奇偶校验错误则是可恢复的。在硬件可扩展性方面，至强E7 v3最多提供了增加20%核心数量的型号，单颗CPU最高提供18个物理核心，支持4路以上配置，共享末级缓存最高达45MB。更重要的是，在8路系统中，至强E7 v3最高支持12TB内存，这对于实时大数据分析应用场景来说很重要。

　　至强E7 v3的规格分析

　　至强E7 v3主要分为两个系列，至强E7-8800/4800v3系列，分别对应八路服务器平台和四路服务器平台。英特尔将这些产品分为三个档次，Basic（基础）、Standard（标准）和Advance（高级）。其中Basic和Standard档次均为4路产品。它们的TDP功耗均为115W，都支持Hyper Threading技术，支持DDR4 1866内存。其规格差异在于，Basic型号至强E7- 4820/4809 v3分别为10核/1.9GHz与8核/2.0GHz，末级缓存分别为25MB和20MB，不支持睿频功能，DDR3规格只支持到DDR3 1333，QPI总线带宽也仅为6.4GT/s。标准型号至强E7- 4830/4835 v3的核心分别为12核/2.1GHz和14核/2.2GHz，末级缓存提升为30MB和35MB，DDR3规格支持到DDR3 1600，QPI总线带宽提升到8GT/s。

　　高级型号则有4款，都是针对八路平台设计，分别为至强E7-8860/8870/8880/8890 v3，所有的8800系列产品均支持HT技术、睿频技术、DDR3 1600、DDR4 1866以及最高9.6GT/s的QPI总线。TDP、核心数量、末级缓存则有所不同。最高端的至强E7-8880 v3和至强E7-8890 v3的TDP则高达165W，均为18核心，45MB末级缓存，频率分别为2.3GHz和2.5GHz。除了标准的型号以外，英特尔还提供了一些可选的特殊型号供应有特别需求的企业级用户。比如，核心更少但频率更高的8891/8893 v3，核心多但频率低，功耗低的8880L v3以及16核心高频率高TDP的8867 v3等等。

　　至强E7 v3究竟在应用中表现如何？

　　前面我们已经分析了至强E7 v3的特点，那么在实际应用中，它会有怎样的表现呢？虽然我们暂时还没有拿到实际产品，不过英特尔在官方资料中已经给出了一系列应用的测试数据，这些数据大多来自于包括SAP、用友在内的企业在已有应用平台上对至强E7 v3的实际测试，综合来看表现很不错。

　　写在最后

　　到这里，相信大家已经对至强E7 v3系列产品在英特尔产品线中的定位有了充分了解。不错，它就是针对企业最重要的关键业务而量身打造的高性能服务器处理器，将直接与IBM Power 8平台在关键业务市场进行针对性竞争。相对来说，至强E7 v3最重要的更新主要在两方面，一方面是基于大内存环境的实时数据分析。这是由于在前两年的大数据应用中，有不少企业开始认识到，实时数据分析才是能更有效地为企业决策提供真正有意义的帮助。另一方面则是安全性、稳定性的继续提升。因为在至强E7 v3所面对的这些关键业务领域，对稳定性的需求甚至还要高过对性能的需求。目前x86与Power的竞争正处于白热化阶段，随着x86平台在稳定性方面的提高，其性价比的优势已经更加明显了。而英特尔这一次做到了两者都有进步，进一步巩固了它在服务器领域的优势，在与以IBM Power 8为代表的RISC架构小型机的竞争中将更有竞争力。

　　MC：全球在实时数据分析方面的需求增长情况是怎样的。未来，大家认为实时分析这个领域的发展趋势是怎样的？

　　Robert C.Hays 英特尔公司数据中心事业部副总裁、数据中心战略规划总经理

　　实时分析对于我们来说是非常自然也是唾手可得的市场机会。可以看到，从I T发展路径来说，数据产生出来需要捕捉到数据，并且对来自不同数据源的数据进行分析，可以更好地了解系统运维情况。在这样的发展过程中，用户开始意识到实时分析非常重要，因为它的确能够让企业做出更快速的决策。我们认为这样的一些机会在各个行业都是存在的，也是各个行业可以拿来充分享用的。英特尔以及英特尔的伙伴可以做的就是不断地降低成本，让部署变得更加简单易行，让用户的IT部门真正能够享受到这些机会带来的好处。就实时分析来说我们还在这条道路的初级阶段，市场需求很明显已经有了，我们现在开始针对市场提供解决方案。

　　董波 SPA全球战略合作伙伴总监

　　在SAP看来有两类关键应用的数据在整个数据生命周期里都是非常重要的。正如您刚才所问，第一类是交易型数据，第二类是分析型数据。目前来讲，我们看到的企业关键应用面临两个挑战，第一，如何快速处理数据。第二，数据线性快速增长的时候如何做好迁移和管理。

　　当迁移的时候就面临这两类数据的性能要求。所以SAP目前推出来的HANA技术、S/4 HANA都是把这两类数据在内存数据普及中做统一管理的处理，这一块是我们看到一定需要强大的基础架构来支撑，这也是为什么和英特尔从芯片层合作。我们还跟华为这样的服务器厂商做深度合作，确保我们提供的对关键应用的支撑能够从基础架构层面就满足客户的创新需求。

　　李凯 用友网络科技股份有限公司股份市场部总经理

　　你提到问题的核心还是一个数据的问题。刚才我也提到数据，未来的企业都会成为数据驱动的企业。数据不仅是用来分析，而且还贯穿到企业运营的全过程，数据会成为企业最重要一个方面。因此，在面对这些数据的处理和实时分析上，未来企业实际上是将由过去通过延时化的运行把数据反映过去转型，未来希望我们的数据决策现代甚至是驱动未来。所以我们在面向大众企业应用过程中，用户产生数据的范围也越来越大，由企业的内部、部门变成企业的内部以及面临它的客户更加社会化的方面去拓展，所以基于这种需求对分布式处理和实时分析会有更高的要求，也使我们迫切的和英特尔这样的伙伴在基础的计算能力上进行合作，以满足客户在这方面的需求。

　　文/图 袁怡男