Поколения серверов: в чем разница и какое стоит выбрать?

Эволюция серверов, выпуск свежих моделей является неотъемлемой частью их жизненного цикла. Однако возникает множество вопросов, связанных с выбором: пришла ли пора заменить имеющееся на предприятии оборудование на новое или можно подождать, следует приобрести модель последнего поколения или предыдущего?

Давайте попробуем, насколько это возможно, разобраться.

Контекст

Объемы хранимой и обрабатываемой информации на планете стремительно растут. То, что еще относительно недавно казалось фантастикой, теперь становится повседневностью:

• диалог пользователя с информационными системами на естественных языках;
• распознавание и синхронный перевод речи;
• распознавание объектов и их поведения на видео;
• кодирование видеопотоков в разрешении 8k в реальном времени;
• анализ гигантских объемов неструктурированных данных;
• генерация фотореалистичных изображений по словесному описанию;
• производство высококачественного видеоконтента, еще недавно доступное лишь киностудиям и телекомпаниям.

Повсеместно распространившиеся всевозможные медицинские томографы и другие средства визуализации тоже создают громадные массивы данных, которые должны быстро обрабатываться, а затем храниться десятилетиями. Автоматизация производства, электронный документооборот – список можно продолжить. Для всего этого требуется не только мгновенно обрабатывать данные и производить вычисления, но так же быстро эти данные передавать, записывать, считывать и хранить – притом недорого и энергоэффективно!

Сердце любого сервера – это процессор, и большинство серверов вокруг нас построены на процессорах архитектуры x86. Трудно найти другую столь же динамично развивающуюся отрасль, как микроэлектроника, – с конца 70-х годов прошлого века, когда Intel выпустила свой первый процессор семейства x86, пройден огромный путь. В технологическую гонку вступили и другие компании. Новые производственные возможности, давление конкуренции, спрос на все более производительные и энергоэффективные вычисления — все это приводит к тому, что каждые несколько лет разрабатывается новое поколение процессоров лучше прежнего.

Одновременно с процессорами развивается и оперативная память. В начале 80-х годов прошлого века 640 килобайт памяти считались вполне достаточными для большинства задач, а теперь сервер с терабайтом оперативной памяти – обычная машина для рутинных задач, доступная и небольшим предприятиям. Сейчас уже есть модули памяти DDR5, объемом по полтерабайта, а модули по 256ГБ выпускаются несколькими компаниями и больше не считаются экзотикой. В обычный недорогой 2-сокетный сервер можно установить 8 ТБ оперативной памяти без каких-либо инженерных ухищрений.

Устройства хранения данных тоже быстро эволюционируют – накопители на магнитных дисках переходят в нишу хранения холодных данных, теснимые твердотельными накопителями, чья производительность и плотность хранения вне конкуренции. Поскольку SSD не имеют движущихся частей, архаичные протоколы SATA и SAS оказались сдерживающим фактором: с одной стороны, они слишком сложны и наследуют много функций, не имеющих смысла в твердотельном мире, а с другой стороны они не учитывают новых возможностей, таких как множество одновременно обрабатываемых команд и множество очередей этих команд.

Новый интерфейс NVMe устраняет эти препятствия, позволяя подключать накопители непосредственно к PCIe-шинам процессора. Емкость популярных SSD, предназначенных для использования на предприятиях, достигла 30 ТБ. В обычный двухъюнитовый сервер теперь можно запросто установить 24 таких накопителя, что даст еще недавно фантастические 720 ТБ сырого пространства на SSD! В некоторых серверах такой объем можно реализовать еще и с прямым доступом процессора к каждому накопителю по выделенным линиям PCIe – безо всяких контроллеров и коммутаторов. Это позволит достичь минимальной задержки при доступе к хранимым данным.

Конечно, все эти изменения и достижения не произошли одномоментно, а были плодом непрерывной эволюции, во время которой все более совершенные устройства приходили на смену устаревающим.

Так, например, постепенно снимается с производства устаревающая элементная база, она сменяется более совершенными процессорами, памятью и накопителями. Синхронно сменяются и поколения серверов – старые модели заменяют новыми хотя бы просто потому, что нужные для них процессоры перестают производить.

Серверы HPE: характеристики и изменения от 10-го к 11-му поколению

В конце прошлого года была представлена новая линейка серверного оборудования от Hewlett Packard Enterprise — HPE ProLiant Gen11. Что же изменилось?

Управляемость

Возможно, для небольших бизнесов это преимущество не выглядит значимым, но HPE уделяет большое внимание операционной эффективности и автоматизации процессов управления серверами и их жизненным циклом. Упрощение ввода оборудования в эксплуатацию, предоставления доступа к вычислительным ресурсам и мониторинга инфраструктуры позволяет значительно сокращать расходы на управление и эксплуатацию. С подпиской на HPE GreenLake for Compute Ops Management заказчики получают инструмент облачного управления и мониторинга ИТ-инфраструктуры, включая потребление энергии и вычисление углеродного следа.

Безопасность

HPE – один из отраслевых лидеров в обеспечении безопасной инфраструктуры от границ сети до облаков. Единая непрерывная безопасная среда начинается непосредственно на уровне кремния и охватывает все встроенное программное обеспечение, все прошивки устройств, установленных в серверах. В новом поколении серверов тема безопасности получила развитие в виде новых функций:

• Гарантированная аутентификация и авторизация компонентов сервера с новой версией iLO6 (HPE Integrated Lights-Out). iLO – это интегрированная в сервер подсистема удаленного управления и мониторинга, которая позволяет пользователям удаленно управлять серверами так же, как если бы они находились рядом. В новой версии добавлена аутентификация с использованием SPDM (Security Protocol and Data Model).
• Предотвращение изменений доступа к уникальным идентификаторам устройств – (802.1AR) Secure Device Identity (iDevID) включено по умолчанию
• Усилен дополнительный уровень аутентификации при помощи мониторинга безопасной загрузки через модуль доверенной загрузки (TPM).
• Внедрен дополнительный уровень безопасности посредством доверенной цепи поставки (HPE Trusted Supply Chain). Доверенная цепь поставки означает сквозной контроль безопасности сертифицированных серверов в процессе производства.

Оптимизированная производительность для любых приложений

Новое поколение серверов HPE ProLiant оптимизировано для обеспечения максимальной производительности на различных задачах и включает широкий набор архитектур – четвертое поколение процессоров AMD EPYC, четвертое поколение процессоров Intel Xeon Scalable, а также процессоры Ampere Altra и Ampere Altra Max Cloud Native.

В сравнении с предыдущим поколением, новые HPE ProLiant Gen11 поддерживают вдвое более широкую полосу пропускания ввода-вывода, на 50 % больше ядер в процессорах, на 33 % большую плотность графических ускорителей на сервер.

Давайте посмотрим, как эти все улучшения выглядят на примере конкретных моделей серверов. Сравним, например, популярную модель сервера HPE ProLiant DL380 Gen10+ и Gen11.

Максимальный объем памяти остался прежним – 8 ТБ (8 каналов/сокет, до двух модулей на канал). Однако тип и скорость возросли. Если в Gen10+ максимум был 32 модуля LRDIMM по 256 ГБ и 3200 MT/s, то в Gen11 теперь 4800 MT/s и тип памяти сменился с DDR4 на DDR5. Это значительный рост производительности, который особенно важен при обработке больших массивов данных в памяти.

Максимальный процессор в Gen10+ был Intel Xeon Scalable Platinum 8380 (40 ядер и 2.3 ГГц), а в Gen11 это Platinum 8490H (60 ядер 1.9 ГГц). Буква «H» в маркировке процессора означает оптимизацию для баз данных и аналитики.

Системная шина модернизирована с PCIe 4 до PCIe 5, что удвоило ее пропускную способность и позволяет полнее раскрыть потенциал наиболее производительных NVMe-накопителей, сетевых адаптеров и графических ускорителей.

Со времен Gen10 поколение графических ускорителей тоже сменилось, появились новые лидеры, и теперь поддержка GPU в серверах нового и зрелого поколений выглядит так:

Энерговооруженность серверов осталась прежней – два блока питания по 1600 Вт. Похоже, что для 2U-серверов с воздушным охлаждением это разумный максимум. При этом корпус стал на сантиметр длиннее (72 или 73 см в зависимости от варианта шасси), но все равно, разумеется, умещается в стандартный серверный шкаф.

Эволюция на примере Dell

Как только были анонсированы новые поколения CPU от Intel и AMD, Dell тоже, вместе со всеми, вывел на рынок новые серверы — Dell PowerEdge G16.

16-е поколение сервера Dell

Поскольку темп прогресса в основном задают производители процессоров, то изменения в серверах Dell в значительной мере сходны с изменениями в серверах HPE – то же новое поколение процессоров, новая память, новая системная шина. То же повышение вычислительной плотности и, благодаря специализации новых процессоров и новых графических ускорителей, более точная оптимизация под различные типы приложений.

Почему у Dell уже 16-е поколение, а у HPE всего лишь 11-е? На самом деле цифры здесь мало что значат, просто первая компания начала свой счет поколений немного раньше. По базовым параметрам они примерно на одном уровне и различаются в деталях. Нумерация поколения дает лишь возможность сориентироваться заказчику, чтобы сделать выбор в пользу более выгодного устройства.

Что дает заказчику переход от одного поколения серверов к другому?

Несмотря на то что с каждым поколением серверы становятся заметно лучше по множеству параметров, использовать выгоду от этого на практике удается не всегда. Если приложение заказчика нормально работает на сервере 10-летней давности, то вряд ли пользователи ощутят какие-то положительные изменения. Однако факторы морального устаревания все же не следует игнорировать. Отраслевой опыт говорит, что оптимальный срок эксплуатации серверов примерно 5–7 лет. В наших условиях он, возможно, может быть продлен, но нельзя забывать о том, что старое оборудование для выполнения той же работы потребляет значительно больше энергии, выделяет больше теплоты, занимает больше места в ЦОДе и создает больший риск отказов. Так что подход будет зависеть от масштабов инфраструктуры – на больших цифрах выгода от модернизации гораздо заметнее.

Что говорит «новое поколение серверов» заказчику?

Обычно заказчик, который хочет купить сервер нового поколения, понимает: новый сервер оснащен новым процессором, новым типом памяти, в нем актуальные комплектующие и этот сервер будет максимально долго поддерживаться, оставаться актуальным. Он будет потреблять меньше энергии для выполнения той же работы и позволит консолидировать больше приложений. При этом он будет несколько дороже, чем предыдущее поколение.

Какие заказчики обращают внимание на обновления серверов первыми?

Те, кто ждет появления каких-либо специфических новых функций, реализованных в свежем поколении процессоров.

Например, производитель добавил дополнительные команды для увеличения производительности при обучении нейросетей или для эффективной обработки больших объемов данных в оперативной памяти. Соответственно те, кто этим занимается, будут заинтересованы перейти на новое поколение как можно скорее — они получат не только прямой выигрыш в производительности, пропорциональный росту частоты и количеству ядер, но и дополнительные преимущества, связанные с эффективной реализацией на новом кремнии тех алгоритмов, которые они используют.

Разница поколений заметно отражается на производительности труда, соответственно, и на количестве денег, которые компания успеет заработать за определенный промежуток времени, а это довольно весомый фактор, чтобы заменить устаревшие серверы на новые.

Срок службы одного поколения

Срок службы заканчивается примерно через 7 лет с момента прекращения производства. Это время, через которое сервер перестает поддерживаться изготовителем и на него становится невозможно продлить сервисный контракт, плюс прекращается поставка запчастей. Примерно за это же время успевает выйти около двух свежих поколений. К примеру, пока функционирует 9-е поколение, в свет выходит 10-е, затем 11-е.

Вместо заключения

Новое поколение, которое приходит на смену старому, имеет ряд значительных преимуществ:

• более высокую производительность и энергоэффективность;
• новые дополнительные функции, нацеленные на повышение производительности в конкретных задачах;
• поддержку от производителя, обновления встроенного ПО, исправления безопасности;
• в целом усовершенствованную рабочую машину, которая будет стареть значительно дольше, нежели предыдущая.

Все это обычно оправдывает несколько более высокую цену сервера.