Intel Xeon Scalable – สิ่งที่ดาต้าเซ็นเตอร์ต้องมีในยุค Next-gen

การเปลี่ยนแปลงทางสถาปัตยกรรมที่สำคัญ ทำให้ Xeon เป็นที่ต้องการสำหรับดาต้าเซ็นเตอร์ (Data centre) นับจากนี้ไป

มีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ ที่กำลังเคลื่อนไหวภายในดาต้าเซ็นเตอร์ขององค์กร และยังมีอีกหลายองค์กรที่กำลังดำเนินการเปลี่ยนแปลงโดยอาศัยการบริการและข้อมูลออนไลน์ พวกเขากำลังควบคุมข้อมูลดังกล่าวไปยัง AI ที่มีประสิทธิภาพและแอพพลิเคชั่นการวิเคราะห์ (Analytic applications) ที่สามารถเปลี่ยนมันให้กลายเป็นข้อมูลเชิงลึกที่จะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางธุรกิจ จากนั้นก็จะทำการผลิตเครื่องมือและบริการใหม่ๆ ออกมา เพื่อที่จะทำให้ข้อมูลเชิงลึกเหล่านั้นสามารถนำไปใช้ได้ พวกเขากำลังมองหาคุณสมบัติของ On-premises ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการโยกย้ายเพื่อไปยังระบบคลาวด์ และค่อยๆ ค้นหาความสมดุลที่เหมาะสมระหว่าง Public และ Private Cloud อย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้พวกกำลังพยายามค้นหาวิธีใหม่ ๆ เพื่อให้เกิดความรวดเร็วและการรักษาความปลอดภัยในระดับที่แข็งแกร่งมากยิ่งขึ้น ซึ่งทั้งหมดนี้ ต้องการโครงสร้างพื้นฐานของเซิร์ฟเวอร์และเครือข่ายรูปแบบใหม่ ที่เหมาะสำหรับ AI, การวิเคราะห์, datasets ขนาดใหญ่และอื่น ๆ ที่ขับเคลื่อนโดย CPU ใหม่ที่ได้ผ่านการพัฒนามาก่อน และทั้งหมดนี้คือที่มาของ Xeon Scalable ของ Intel

Intel Xeon Scalable เป็นการแสดงให้เห็นถึงเนื้อหาที่เป็นลำดับขั้นของการเปลี่ยนแปลงที่ใหญ่ที่สุด ในรอบยี่สิบปีของ CPU ตระกูล Xeon ไม่ใช่แค่ Xeon ที่เร็วขึ้น หรือ Xeon ที่มีจำนวน Core ที่มากกว่าเท่านั้น แต่มันยังเป็นตระกูลของโปรเซสเซอร์ที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อเป็นการตอบสนองการทำงานร่วมกันระหว่าง ความสามารถในการคำนวณ (Compute), ระบบเครือข่าย (Network) และความสามารถในการจัดเก็บข้อมูล (Storage) ทั้งนี้ก็เพื่อเป็นการนำไปสู่คุณลักษณะใหม่ ๆ ที่จะช่วยส่งเสริมประสิทธิภาพการทำงานในทั้งสามส่วนให้ดียิ่งขึ้น

แม้ว่า Xeon Scalable จะทำหน้าที่ในการช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้ถึง 1.6 เท่า เมื่อเทียบกับซีพียู Xeon รุ่นก่อนหน้านี้ แต่ก็ยังมีข้อได้เปรียบที่นอกเหนือจากเกณฑ์มาตรฐานที่มีการครอบคลุมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อเป็นการรองรับการทำงานในปัจจุบัน รวมทั้ง AI (Artificial Intelligence), ระบบรักษาความปลอดภัยของข้อมูลที่ดีขึ้น และยังมีการประมวลผลภาพ (Image processing)

* นอกจากนี้ ยังมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการใช้งานในระบบ High-Performance Computing ที่ซับซ้อน เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด รวมไปถึงการเปลี่ยนแปลงที่ออกแบบมาเพื่อเป็นการเพิ่มความเร็วให้กับระบบโครงสร้างพื้นฐานของเครือข่าย (Network Infrastructure) ของคุณ โดยคุณสมบัติพิเศษเหล่านี้จะเป็นการช่วยในการขจัดปัญหาที่น่ากังวล ภายในดาต้าเซ็นเตอร์ของคุณ

สถาปัตยกรรมใหม่

บางทีการเปลี่ยนแปลงที่ยิ่งใหญ่ที่สุดและชัดเจนที่สุด ก็คือการเปลี่ยนสถาปัตยกรรมของ Xeon แบบเก่าที่มีการเชื่อมต่อเครือข่ายแบบวงแหวน (Ring) ซึ่งแกนทั้งหมดของโปรเซสเซอร์จะเชื่อมต่อผ่านวงแหวนในรูปแบบ Single Ring โดยสถาปัตยกรรมแบบเก่าจะถูกแทนที่ด้วย Mesh ซึ่งเป็นสถาปัตยกรรมใหม่ล่าสุดของ Intel ที่สามารถเชื่อมต่อระหว่าง Cores, Cache, RAM และส่วนประกอบอื่นๆ โดยการเชื่อมต่อทั้งในแถวและคอลัมน์ โดยจะมีการเชื่อมต่อที่จุดตัดกันทั้งหมด เพื่อช่วยให้สามารถย้ายข้อมูลจากแกนหนึ่งไปยังอีกแกนหนึ่งได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

หากคุณจินตนาการถึงมันในแง่ของระบบการขนส่งบนท้องถนน สถาปัตยกรรม Xeon ในแบบเก่าก็เทียบได้กับวงกลมที่มีความเร็วสูง ที่ซึ่งข้อมูลมีการเคลื่อนที่จากแกนหนึ่งไปยังอีกแกนหนึ่ง โดยอาจจะต้องมีการเคลื่อนที่ไปรอบๆ ภายในวงแหวน แต่สำหรับ Mesh ซึ่งมีการเชื่อมต่อถึงกันเป็นเหมือนเส้นตารางบนทางหลวง มันเป็นสิ่งที่จะช่วยให้การขนส่งลื่นไหลด้วยความเร็วสูงสุดจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งโดยปราศจากปัญหาการจราจรติดขัด โดยรูปแบบการเชื่อมต่อในลักษณะนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในงานแบบ Multi-thread ซึ่งแกนประมวลผลที่แตกต่างกันอาจใช้ข้อมูลและหน่วยความจำร่วมกัน และในขณะเดียวกันก็ยังเป็นการเสริมประสิทธิภาพในการใช้พลังงาน ซึ่งหากมองในแง่ของความรู้สึกพื้นฐาน โดยส่วนใหญ่แล้วมันจัดว่าเป็นสถาปัตยกรรมที่ถูกสร้างขึ้นมา เพื่อวัตถุประสงค์ในการย้ายข้อมูลจำนวนมาก ด้วยการทำงานของโปรเซสเซอร์ที่อาจมีมากถึง 28 Cores และที่มากไปกว่านั้นคือ มันยังเป็นโครงสร้างที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้มากยิ่งขึ้น ไม่ว่าเราจะกำลังพูดถึงระบบคอมพิวเตอร์ที่มีซีพียูหลายตัว หรือซีพียูรุ่นใหม่ๆ ที่มีแกนประมวลผลที่มากขึ้นไปกว่านี้อีกก็ตาม

ชุดคำสั่งใหม่

ถ้าสถาปัตยกรรมของ Mesh เป็นเรื่องที่เกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น สำหรับชุดคำสั่ง AVX-512 ใหม่นี้ จะเป็นเรื่องที่เกี่ยววิธีการเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดทางด้านการประมวลผล หากย้อนหลังไปเมื่อปี 1996 การสร้างผลงานของ Intel เริ่มต้นด้วยการคิดค้นชุดคำสั่งแบบ SIMD (Single-instruction multiple-data-stream) AVX-512 ช่วยให้สามารถประมวลผลข้อมูลในเวลาเดียวกันได้มากขึ้น ซึ่งก็มากกว่าการประมวลผลด้วย AVX2 ซึ่งเป็นรุ่นล่าสุด โดยเพิ่มความกว้างของแต่ละรีจีสเตอร์เป็นสองเท่า และเพิ่มเข้าไปอีกสองตัวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ นอกจากนี้ AVX-512 ยังสามารถคำนวณแบบทศนิยมลอย ได้ 2 คำสั่งใน 1 วินาที ต่อรอบนาฬิกา โดยใช้วิธีวัดจากการประมวลผลจุดลอยตัวต่อวินาที (Floating point Operation Per Second; FLOPS) และสามารถประมวลผลข้อมูลย่อย (Data elements) เป็นจำนวนสองเท่าจากที่ AVX2 สามารถทำได้ในรอบนาฬิกาเดียวกัน นับว่ามีส่วนในการเพิ่มความเร็วอย่างแท้จริง

ที่ดีไปกว่านั้นก็คือ ชุดคำสั่งใหม่ ๆ เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเร่งประสิทธิภาพในการทำงานที่ซับซ้อน รวมถึงรูปแบบของงานที่ต้องอาศัยการใช้งานข้อมูลอย่างเข้มข้น (Data-intensive) เช่นการจำลองทางวิทยาศาสตร์, การวิเคราะห์ทางด้านการเงิน (Financial Analysis), การเรียนรู้เชิงลึก (Deep Learning), การประมวลผลภาพเสียงและวิดีโอ นอกจากนี้ยังรวมถึงเข้าและถอดรหัสข้อมูล (Cryptography) ซึ่งจะช่วยให้โปรเซสเซอร์ Xeon Scalable สามารถจัดการงานในระบบ High Performance Computing ได้เร็วกว่ารุ่นก่อนหน้านี้ถึง 1.6 เท่า หรือเพิ่มความเร็วให้กับกระบวนการทำงานของ AI และการเรียนรู้เชิงลึก ได้ถึง 2.2 เท่า

*นอกจากนี้ AVX-512 ยังช่วยในการจัดเก็บข้อมูล โดยเป็นตัวเร่งความเร็วให้กับฟังก์ชันสำคัญ ๆ เช่นการคัดลอกข้อมูล, การเข้ารหัส, การบีบอัดและการขยายข้อมูล เพื่อให้คุณสามารถใช้แหล่งข้อมูลของคุณได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น รวมถึงการเพิ่มความปลอดภัยให้กับระบบที่อยู่ภายในองค์กร (On-Premises) และบริการคลาวด์แบบส่วนตัว (Private cloud)

ตัวเร่งความเร็วใหม่

ในส่วนนี้ AVX-512 มีการทำงานควบคู่ไปกับเทคโนโลยี Intel QuickAssist (Intel QAT) ซึ่ง QAT จะช่วยให้การเร่งประสิทธิภาพฮาร์ดแวร์สำหรับการเข้ารหัสการ, การยืนยันความถูกต้อง รวมถึงการการบีบอัดข้อมูลและการขยายข้อมูล เพื่อเพิ่มสมรรถนะและประสิทธิภาพการทำงาน ในปัจจุบันพบว่ามีความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับโครงสร้างพื้นฐานของเครือข่าย (Network Infrastructure) และคาดว่าจะมีเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ ตราบใดที่คุณยังคงใช้บริการและเครื่องมือดิจิทัลซึ่งถูกผลิตออกมาใหม่ ตลอดเวลา

การใช้งานร่วมกับซอฟต์แวร์ควบคุมการทำงานของโครงสร้างพื้นฐาน (Software-defined infrastructure: SDI) QAT ช่วยให้คุณสามารถเรียกคืนประสิทธิภาพการทำงานของ CPU ที่สูญเสียไปให้กลับคืนมาได้ จากใช้งานด้านการรักษาความปลอดภัย, การใช้งานในการบีบอัดและคลายข้อมูล เพื่อที่จะให้พวกเขาสามารถนำไปใช้กับงานด้านการคำนวณ (Compute-Intensive) ที่ต้องการความละเอียดสูง ซึ่งเป็นการนำคุณค่าที่แท้จริงไปใช้กับธุรกิจ และเนื่องจาก CPU ที่มีเปิดใช้งาน QAT สามารถจัดการกับงานทีมีอัตราการบีบอัดและการคลายข้อมูลในอัตราสูงๆ ซึ่งการจัดการดังกล่าวแทบจะไม่มีค่าใช้จ่ายใดๆ ดังนั้นแอพพลิเคชั่นของคุณเองก็สามารถทำงานร่วมกับข้อมูลที่ถูกบีบอัดได้ และไม่เพียงแต่จะทิ้งร่องรอยในการใช้พื้นที่เก็บข้อมูลเพียงเล็กน้อยเท่านั้น หากแต่ยังใช้เวลาในการถ่ายโอนจากแอพพลิเคชั่นหรือระบบหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่งด้วยการใช้เวลาที่น้อยลงอีกด้วย

เป็นแพลตฟอร์มใหม่

เป็นการทำงานร่วมกันระหว่างโปรเซสเซอร์ Intel Xeon Scalable และ C620 Series Chipsets ของ Intel เพื่อสร้างแพลตฟอร์มสำหรับการประมวลผลที่สมดุลและมีประสิทธิภาพทั่วทั้งระบบ การเชื่อมต่อ Intel Ethernet ด้วย iWARP RDMA ที่มาพร้อมกับความสามารถในการส่งผ่านข้อมูลที่มีค่าความหน่วงต่ำ (Low-latency) ให้ความสามารถอีเธอร์เน็ตความเร็วสูง 4x10GbE เป็นแพลตฟอร์มที่สามารถรองรับการเชื่อมต่อ PCIe 3.0 จำนวน 48 ช่อง ต่อ CPU โดยมีช่องสำหรับใส่แรม DDR4 จำนวน 6 ช่อง รองรับหน่วยความจำ 768GB จนถึง 1.5TB ต่อ CPU และความเร็วสูงสุดที่ 2666MHz

ในส่วนของ Storage สิ่งที่จะได้รับอย่างเดียวกันนั่นก็คือ ความสามารถในการรองรับไดร์ฟ SATA3 ได้สูงสุดถึง 14 ไดร์ฟ และพอร์ต USB3.1 อีกจำนวน 10 พอร์ต โดยที่ยังไม่รวมถึงตัวควบคุม NVMe RAID ที่เป็นแบบเสมือนที่ติดตั้งอยู่ภายใน CPU นอกจากนี้ยังสนับสนุนเทคโนโลยี Intel Optane ซึ่งเป็น Next-generation เพื่อเป็นการช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการจัดเก็บข้อมูลให้ดียิ่งขึ้น ซึ่งให้ผลลัพธ์ในเชิงบวกได้อย่างน่าทึ่ง สำหรับงานที่เกี่ยวข้องกับฐานข้อมูลในหน่วยความจำ (In-Memory Database) และงานด้านการวิเคราะห์ข้อมูล จากการที่ Intel Xeon Scalable ให้การสนับสนุน Omni-Path Fabric ของ Intel ที่มาพร้อมในตัวเครื่อง โดยที่คุณไม่จำเป็นต้องใช้การ์ดเชื่อมต่อแบบแยกส่วน ด้วยเหตุนี้โปรเซสเซอร์ Xeon Scalable จึงถือได้ว่าเป็นความพร้อมแล้วสำหรับแอพพลิเคชั่น HPC (High Performance Computing) ของ Cluster ที่มีคุณสมบัติ High Bandwidth และ Low-latency

มาตรฐานประสิทธิภาพใหม่

ด้วยการทำงานของ Xeon Scalable, Intel ได้นำเสนอโปรเซสเซอร์ซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มผลิตภัณฑ์ใหม่ ที่ครอบคลุมความต้องการของดาต้าเซ็นเตอร์ใน Next-generation แต่คำถามก็คือ เทคโนโลยีนี้มีความหมายในทางปฏิบัติอย่างไร? อย่างแรก มันคือเซิร์ฟเวอร์ที่สามารถจัดการกับงานด้านการวิเคราะห์ที่ใหญ่ขึ้นได้ ด้วยความเร็วที่มากขึ้น รวมทั้งความสามารถในการดึงข้อมูลเชิงลึกจากชุดข้อมูลขนาดใหญ่ได้เร็วขึ้น Intel Xeon Scalable ยังมีขีดความสามารถในการคำนวณและจัดเก็บข้อมูลสำหรับแอพพลิเคชั่นการเรียนรู้เชิงลึก (Deep-learning) และ การเรียนรู้ของเครื่อง (Machine learning) ซึ่งจัดได้ว่าเป็นเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุดในขณะนี้ ช่วยให้ระบบสามารถฝึกฝนภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง หรือการอนุมานถึงความหมายของข้อมูลใหม่ๆ ด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้น รวมถึงความแม่นยำในขณะประมวลผลภาพ, คำบรรยายหรือข้อความ
สำหรับศักยภาพของฐานข้อมูลในหน่วยความจำ (In-memory database) และแอพพลิเคชั่นด้านการวิเคราะห์ เช่น ระบบ SAP HANA ที่ทำให้การประมวลผลข้อมูลปริมาณมหาศาลมีประสิทธิภาพสูงขึ้นกว่าเดิมได้ถึง 1.59 เท่า เมื่อมีการใช้งานแบบ In-memory บน Xeon รุ่นล่าสุด

* เมื่อธุรกิจของคุณอาศัยการดึงข้อมูลเชิงลึกจากชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่มีแหล่งข้อมูลแบบเรียลไทม์ นั่นอาจจะเพียงพอที่จะเพิ่มความได้เปรียบในการแข่งขันทางธุรกิจให้กับคุณ

Xeon Scalable มีประสิทธิภาพการทำงานและระบบ รวมถึงแบนด์วิดท์หน่วยความจำ (Memory Bandwidth) ที่พร้อมกับการใช้งานแอพพลิเคชั่น HPC ที่ใหญ่และมีความซับซ้อนมากยิ่งขึ้น, เพื่อการค้นหาโซลูชั่นที่เหมาะสมทางด้านธุรกิจ, วิทยาศาสตร์ และด้านวิศวกรรมที่มีความซับซ้อนมากขึ้น นอกจากนี้มันยังสามารถทรานส์โค้ด (Transcode) วิดีโอได้เร็วขึ้น ด้วยคุณภาพที่สูงขึ้น แม้ว่าจะทำการ Streaming video ไปยังลูกค้าจำนวนมากก็ตาม แต่ยังมีสิ่งที่ดาต้าเซ็นเตอร์จำเป็นต้องรู้นั่นก็คือ การการเพิ่มประสิทธิภาพและความสามารถในการใช้งานที่น่าสนใจที่สุด สำหรับ Xeon Scalable ที่ช่วยให้การต่อเครือข่ายการสื่อสาร (Communications Networks) ทำได้รวดเร็วและราบรื่นมากขึ้น ทั้งนี้ก็เพื่อให้องค์กรสามารถสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ (Software-Defined Infrastructure) ที่มีประสิทธิภาพและสามารถปรับขนาดได้มากขึ้น ขณะที่มีการใช้เครื่องมือที่น้อยลง แต่มากด้วยประสิทธิภาพ

การเพิ่มระดับความสามารถในการทำงานแบบ Virtualization อาจทำให้องค์กรต่างๆ ต้องทำงานเพิ่มมากขึ้นถึงสี่เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับระบบการทำงานของ Virtual Machine บนเซิร์ฟเวอร์ Xeon Scalable ในรุ่นล่าสุด

* และด้วยค่าใช้จ่ายที่แทบจะเป็นศูนย์ สำหรับการใช้งานในส่วนของการบีบอัดข้อมูล, การคลายการบีบอัดข้อมูล และการเข้ารหัสข้อมูล ทำให้หลายๆ บริษัทสามารถใช้พื้นที่จัดเก็บข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ขณะเดียวกันก็เป็นเสริมสร้างความเข้มแข็งให้กับระบบการรักษาความปลอดภัยไปในตัว เหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงเรื่องที่เกี่ยวข้องกับเกณฑ์มาตรฐาน แต่มันเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่จะช่วยเปลี่ยนวิธีการทำงานให้กับดาต้าเซ็นเตอร์ของคุณ–และการทำเช่นนั้น มันก็ต้องขึ้นอยู่กับคุณด้วยเช่นกัน

ที่มา: www.itpro.co.uk