הטעות הנפוצה לגבי מהירות המעבד

אחת השאלות שאני קורא בפורומים שונים קשורה למהירות מעבדים של שרתים. לא מעט אנשים מגיעים עם ידע כלשהו לגבי מעבדים בדסקטופ ומצפים שמה שכתוב על המעבד – יתרחש במציאות. שאלה נפוצה: איך אני יכול לגרום למעבדי X שיש בשרתים שלי לרוץ במהירות המקסימלית הרשמית.

התשובה הפשוטה: אתה לא ממש יכול לעשות זאת, לפחות לא מה שאתה חושב שיצא.

ברשותכם, אסביר.

אינטל בעבר הרחוק היתה נוטה לפרסם את ביצועי מעבדי הדסקטופ במהירות מקסימלית ובמהירות שכל הליבות עמוסות. מהירות מקסימלית היא של ליבה אחת שרצה במהירות מקסימלית. במהלך השנים אינטל ירדה מפרסום מהירות כלל הליבות שהן עמוסות לחלוטין ועד היום היא מפרסמת מספר – ומספר זה הוא מהירות הטורבו.

ב-Xeon לעומת זאת, אינטל עדיין ממשיכה לפרסם את המהירות – ליבה אחת עמוסה 100% ומספרים נוספים לגבי 2 ליבות, 4 ליבות – שהם עמוסים, מה המהירות שלהם. להלן דוגמא מטבלת המהירות של מעבדי Xeon החדשים שיצאו החודש:

כפי שאתם יכולים לראות, מעבד שמציג מהירות מקסימלית של 4 ג'יגהרץ, המהירות הזו יכולה להתרחש רק כשליבה אחת עמוסה וכל שאר הליבות נמצאים בעומס בינוני ומטה. כשכל הליבות עמוסות – מגיעים למהירות יותר נמוכות, לפעמים גם ל-2.7 ג'יגהרץ במעבדים שמפורסמים שמגיעים ל-4 ג'יגהרץ.

במכונות דסקטופ/תחנות עבודה/שרתי Tower אפשר להשתמש בפתרונות צינון-מעגל-סגור (Closed Loop Cooler או CLC), ששם יש רדיאטור, 2 או 3 מאווררים חזקים, ותעבורת מים שעוברת בצינורות ומגיעה לחלק שנמצא ישירות על המעבד, בין החומר הטרמי על המעבד לחלק שסופג את החום ומצנן את המעבד. שום פתרון שמבוסס על קירור אוויר אינו יעיל כמו CLC או כל פתרון קירור נוזלי.

וכך, לא חשוב איזה שרת 1U או 2U יש לך, גם אם המאווררים פעילים ב-100% ולא חשוב כמה CFM הם יכולים לדחוף, גם האווררים עם 2 מדחפים – הקירור עצמו אינו יעיל מספיק לקרר מעבד כשכל הליבות עמוסות לחלוטין ולפיכך מהירות המעבד תרד. אגב – המספרים בטבלה למעלה שאינטל מפרסמים? יהיה אולי ניתן להגיע אליהם בשרת 3U ומעלה כשהמאווררים מוחלפים ב-CLC. מנסיון.

לכן, אם המעבדים שלך מתוייגים לעבוד עד מהירות מקסימלית של 4 ג'יגהרץ – תזכור שאתה לא תקבל 4 ג'יגהרץ, ולא חשוב מה תגדיר ב-BIOS (בין כה אי אפשר לעשות Overclocking – הכל חסום ב-BIOS ומעבדי Xeon נעולים ל-Overclocking). אם אתה מחפש ביצועים יותר גבוהים לאפליקציות מסוימות, עליך לבצע 2 דברים:

  • לוודא שהאפליקציה שלך רצה ותומכת ב-Multi Threading
  • להצמיד למכונה הוירטואלית שמריצה את האפליקציה – עוד ליבות, עדיף במתודת CPU Pinning
  • הגדרות Governance ב-CPU ל-Performance ועוד.

לסיכום: אל תאמינו למספר המופיע כמהירות מקסימלית על המעבד. המספר מתייחס אך ורק לליבה אחת ואם כל הליבות עמוסות, מהירות השעון תהיה הרבה יותר נמוכה מהמספר שמצוין על המעבד. אפשר להצמיד ליבות נוספות, אפשר להגדיר ולשנות הגדרות במערכת ההפעלה על מנת לתת ביצועים יותר טובים.

יותר ליבות בפחות כסף

במשך שנים רבות אינטל משתמשת ב"טריק" פשוט כדי למכור כמה שיותר מעבדים – כשזה מגיע לשרתים. כל שרת מבחינה טכנית יכול לעבוד עם מעבד אחד, אבל אז יש לך גישה רק למחצית מהמשאבים שהשרת יכול לתת. רוצה להשתמש בתושבות ה-PCI? אתה יכול רק בחצי מהם. רוצה להכניס הרבה זכרון לשרת וירטואליזציה? לא תוכל לנצל את כל היתרונות של השרת – אלא אם תקנה כמובן מעבד שני.

וכך יצא מצב שרוב החברות בארץ קונות שרתים כשכמות הליבות הרצויה מבחינתם – מחולקת ל-2. רוצים 16 ליבות? שלמו על 2 מעבדים של 8 ליבות, לדוגמא. אינטל הרוויחה מזה יפה מאוד.

ואז AMD הוציאה את EPYC עם הצעה מאוד מפתה (שרבים לא מודעים לה): קנה שרתים מהיצרנים מוכרים עם המעבדים שלנו, ותחסוך 40-60% בהשוואה למעבד עם כמות זהה של ליבות – של אינטל. אבל כאן זה לא נגמר: AMD הוציאה במקביל משפחה נוספת של מעבדים לשרתים עם האות P – ועם מעבדים אלו אתה משלם מחצית בהשוואה למעבד זהה ללא האות P.

אז אם לדוגמא אתם רוצים לרכוש מעבד Xeon Scalable 8180 עם 28 ליבות (מחיר – $17600 בשוק), מעבד EPYC 7551P עם 32 ליבות – עולה 2232$. אמרתי רבע מחיר? זה יותר כמו תשיעית מהמחיר. המחירים כמובן שונים כשקונים את השרת עם כל החלקים כבר מורכבים מיצרן השרתים המועדף עליכם, אבל עדיין – יש הבדל ניכר במחיר גם שם.

ההבדל בין השתיים? מעבד עם האות P יכול לעבוד כמעבד יחיד בלבד, גם אם תכניס אותו ללוח אם עם 2 תושבות למעבדים. בניגוד לאינטל, עם מעבד EPYC אתה מקבל גישה לכל המשאבים גם עם מעבד יחיד.

ב-HPE לדוגמא בנו שרת, ה-DL 325 Gen 10 מבוסס מעבד יחיד, ויש להם כמה דברים לאמר בנידון:

תנחשו מי מאוד התלהב מהרעיון? המתחרים. אינטל.

אינטל תוציא בקרוב 3 מעבדים חדשים בסידרת ה-Cascade Lake שלהם, וכמו ש-AMD השתמשה באות P לבדל את המעבדים, אינטל תשתמש באות U. בשאר הדברים אינטל די העתיקה את AMD – רוצה לדוגמא שרת עם 20 ליבות סה"כ? רכוש את ה-Xeon Gold 6210U, תקבל 20 ליבות במחצית המחיר בהשוואה ל-2 מעבדים של 10 ליבות כל אחד. המעבדים הנוספים שיהיו הם: Gold 6212U (עם 24 ליבות) ו-Gold 6209U עם 20 ליבות במהירות נמוכה ב-400 מגהרץ בהשוואה ל-Gold 6210U.

חשוב לזכור: אם אתם רוצים להנות מהמחיר המופחת, אתם חייבים לציין בפני נציג המכירות של היבואן/מפיץ שמדובר במעבדים דגמי U מכיוון שמדובר בשרתים מדגמים עם מספרים שונים (אחרי הכל, צריך לוח שונה). כרגע רק ל-Supermicro יש לוחות (ושרת) כזה, שאר המתחרים יצאו עם דגמים כאלו בסביבות יוני-יולי.

לסיכום: כבר בקרוב יהיה ניתן לחסוך במחיר עלות שרתים אם תבחרו במעבדי סידרת U, אם אתם מתעקשים לעבוד עם המעבדים של אינטל. אני מאמין שאינטל תוציא עוד דגמי U שמתאימים יותר לאלו שמעוניינים בכמות של 8 או 16 ליבות (כמות כוללת).

על תכנון מפרט שרתים

לפני זמן מה קיבלתי פניה מלקוח שנתתי לו יעוץ לגבי מפרט לשרת שיריץ אפליקציה מסויימת כבדה. הם רכשו את השרת ממשווק מורשה של DELL, מערכת הפעלה והאפליקציה הותקנו והם היו מרוצים. לאחר זמן מה הם רצו שרת נוסף והם החליטו פשוט לשלוח את המפרט שנתתי להם לאותו משווק כדי לרכוש שרת זהה נוסף. השרת הגיע, הם ביצעו Clone לשרת הראשון, והיו בטוחים שהשרת השני ירוץ כמו השרת הראשון.

זה לא קרה. השרת השני נתן ביצועים מופחתים בערך ב-15%, למרות שמדובר באותם מעבדים, אותם דיסקים ואותה כמות זכרון. אז הם הרימו טלפון לעבדכם הנאמן וכך מצאתי את עצמי קופא מקור בחדר שרתים בחברה מסויימת בודק מדוע.

לשמחתי זה לא לקח זמן רב. פתחתי את השרת השני החדש והבעיה התגלתה במהירה. המשווק מכר ללקוח שרת עם אותה כמות זכרון שהוא ביקש, אך הזכרון היה מורכב מ-DIMM בגדלים שונים ללא שום Balance בין 2 בקרי הזכרון של כל מעבד. השארתי את עניין הויכוחים עם המשווק ללקוח. אחרי שהזכרון הוחלף לפי המפרט שנתתי – הביצועים היו בדיוק כמו השרת הראשון.

יש לא מעט אנשים בתחום הגדרות ומכירת שרתים שלא ממש מעודכנים בטכנולוגיות שנמצאים בתוך השרתים. ניקח לדוגמא את תחום הזכרון: השרתים הנמכרים כיום אצל רוב המשווקים – מבוססים על Xeon SP של אינטל או EPYC של AMD. ב-EPYC הדברים מאוד פשוטים: יש לכל מעבד 8 ערוצי זכרון לכל מעבד, ואם אתה רוצה את הביצועים המקסימליים שהמעבד יכול לתת, אתה פשוט קונה זכרון לכל הערוצים. כך לדוגמא אם אתה רוצה 256 ג'יגהבייט לשרת עם מעבד אחד, אתה פשוט קונה 8 מקלות SDRAM ECC מיצרן השרת, כשכל DIMM הוא בגודל 32 ג'יגהבייט.

באינטל המצב שונה. בעבר למעבדי Xeon היו 3 ערוצי זכרון וכל ערוץ זכרון הצריך 3 מקלות DIMM זהים, כך שעל מנת לקבל ניצול מקסימלי של ביצועי מעבד/זכרון, היית צריך להכניס 9 מקלות DIMM. רוצה לדוגמא להכניס 128 ג'יגהבייט זכרון למעבד? שדרג טיפה ל-144 ג'יגה זכרון ורכוש 9 מקלות של 16 ג'יגהבייט זכרון. כיום המצב שונה במעט, ולכל מעבד Xeon SP יש 2 בקרי זכרון, עם 6 ערוצים לכל מעבד. כל ערוץ מחובר ל-2 מקלות DIMM ויש דרכים שונות לקבל Balanced Memory. למי שמעוניין, המסמך הזה מ-LENOVO מסביר את הדברים בהרחבה (וההסבר מתאים לכל שרת מבוסס Xeon SP, לא חשוב מי היצרן).

גם בגיזרת הדיסקים דברים משתנים. לא מעט אנשי IT היו מריצים תוכנות מדידה שונות למשך יום יומיים כדי לקבל מצב ולהחליט אם לרכוש דיסקים SSD שהם Read Intensive או Mixed Intensive. אני חולק על השיטה הזו הואיל והיא לא יכולה לקחת בחשבון צרכים עתידיים, וההפתעה הכי גדולה שאני מבשר לאנשי IT – ההבדלים בין Read ל-Mixed מבחינת מחיר – צנחו. אם לדוגמא תשוו דיסק SSD של מיקרון או אינטל או סמסונג שהוא Read Intensive לדיסק SSD כמו PM883 של סמסונג (שנמכר ע"י כל יצרני השרתים, אגב, עם תמיכה מלאה ו-SLA) הוא 100-120$ כשאנחנו מדברים על גודל דיסק SSD זהה, וחיבור SATA. אז אם לדוגמא אתם רוכשים לשרת 5 דיסקים, האם הפרש של 500-600$ בעלות הכוללת של השרת, זה מה שישבור את הדיל?

תחום נוסף הוא חיבוריות לרשת. לא מעט חברות עוברות ל-10 ג'יגה ובמקרים רבים מתקבלת החלטה לחבר את השרת ב-teaming של זוג בשיטת חיבור Active/Passive, כך שאם חיבור אחד נופל, חיבור שני ימשיך לעבוד. צר לי, זה לא יעבוד אם מחברים את זה לאותו כרטיס או ללוח האם מסיבה פשוטה: בכרטיס או לוח האם יש מעבד אחד ואם יש בו תקלה, אף אחד מהחיבורים לא יעבוד. זה כן יכול לעבוד אם לדוגמא סיב נפגם, אבל על מנת לכסות את מקסימום האפשרויות לתקלות, תצטרכו 2 כרטיסי רשת נפרדים ולחבר אותם ב-Teaming.

כבעל עסק ליעוץ, אני מטבע הדברים ממליץ לשכור את שרותי העסק שלי ליעוץ, אבל מי שלא רוצה/לא יכול, אולי כדאי שיעשה את הדברים הבאים לפני שמחליטים לרכוש שרתים:

  • בישראל אין חנות Online לאף יצרן שרתים ואתם גם לא תקבלו את מלוא הקטלוג של חלקי החומרה שהיצרן מייצר/משווק, לכן אני ממליץ להיכנס לחנות Online בחו"ל, ו"לבנות" את השרת שלכם. המחיר כמובן אינו כמו המחיר שתשלמו בישראל, אבל תוכלו לראות בדיוק את האפשרויות שיש לכם במקום לסמוך על איש שיווק שבמקרים רבים לא יודע על מה הוא סח (מבלי לפגוע במישהו).
  • תכננו את הזכרון באופן אופטימלי, אך תשדלו לא לרכוש דברים שלא תוכלו להשתמש בהם מאוחר יותר בעת שדרוג, כמו מקלות זכרון של 4 ג'יגהבייט.
  • אם אתם מתכננים פרויקט שהשרתים יבצעו בו עבודת Scale Out, יהיה עדיף לרכוש מספר מצומצם יותר של שרתים "חזקים" מאשר כמות גדולה יותר של שרתים "חלשים". הסיבה לכך פשוטה: יותר תחזוקה, יותר עלות של חשמל, תופס יותר מקום. אז במקום 20 שרתים חלשים, 10 חזקים יעשו את העבודה ויחסכו את הדברים שציינתי לעיל.
  • מעבדים: כיום המצב הוא שבאותו מחיר שאתם רוכשים מעבד אינטל עם 4 ליבות, אתם יכולים לרכוש EPYC של AMD עם 8 ליבות. לא עדיף לקבל יותר באותו מחיר? (ולא, אל תתנו למסמכי השיווק של אינטל לבלבל אתכם, במקרים רבים הנתונים מעוותים/מוטים).
  • דיסקים: לכו על Mixed ותחסכו לעצמכם הפתעות עתידיות. ההבדל במחיר אינו כה משמעותי.
  • רשת: עדיף 2 כרטיסי רשת מאשר לחבר לאחד עם 2-4 חיבורים לשם שרידות.
  • VDI: למי שלא מודע, nVidia כעת גובה על ה-Grid שלהם תשלום חודשי. הגיע הזמן שתכירו את ה-Fire Pro של AMD שעובד מצוין על VMWare, Citrix, Microsoft – שם לא תשלמו חודשי.

 

על תחנות עבודה/שרתים ל-AI/DL

יותר ויותר חברות נכנסות לתחומים כמו AI ו-Deep Learning (או DL בקצרה). לא מעט חברות מעדיפות להשתמש בשרותים שספקי ענן ציבוריים מוכרים. שרותים אלו נותנים API לשימוש. השרותים עצמם שונים בין ספק לספק ומומלץ להתייעץ עם אלו שמבינים בתחומים אלו בענן לפני שמתחילים לעבוד עם שרות מסוים, מאחר שיציאה משרות כזה בעתיד אינה קלה.

ויש כמובן את אלו שמעדיפים לעבוד עם ברזלים מקומיים. אני בהחלט יכול להבין אותם: מדובר ברוב המקרים בהשקעה חד פעמית (למעט שדרוג בעתיד של כרטיסים או אחסון מקומי) ואין תשלום חודשי נוסף. פוסט זה מיועד בדיוק לאותם חברות/סטאראטפים/ארגונים.

לפני שניגש לעניין התחנות, נסתכל על ה-GPU והשאלה הראשונה שצריכה להישאל היא: האם בחברה משתמשים ב-CUDA או ב-OpenCL? אם מדובר ב-CUDA, אז כרטיסים של חברת nVidia יכולים להיכלל. אם מדובר לעומת זאת ב-OpenCL, אז כרטיסים של AMD מסידרת Instinct (דרך פלטפורמת ROCm), ה-GPU הפנימי של מעבדי אינטל (לחישובים קטנים, או ב-CPU עצמו, זה גם עובד על מעבדים של AMD) או לכרטיסים שאינטל תוציא בשנה הבאה.

השאלה הבאה צריכה להישאל היא לגבי "שרשור" כרטיסי GPU. ל-nVidia יש את ה-NVLink שמאפשר להצמיד זוג כרטיסים ולקבל תקשורת ביניהם במהירות 100 ג'יגהביט לשניה. ל-AMD עם כרטיסי MI50 ו-MI60 יש את AMD Infinity Fabric לחבר בין זוג כרטיסים ולקבל מהירות של 200 ג'יגהביט לשניה. לכן חשוב לדעת מראש כמה כרטיסי GPU יהיו בתחנה, והאם אתם רוצים להצמיד כל זוג.

השאלה הבאה: כמה כרטיסים יהיו במכונה?

אם אנחנו מדברים על כרטיס 1 או זוג, אז כל דסקטופ רגיל יספק את העבודה, כל עוד יש במכונה ספק כח של 700 וואט (אפשר פחות אך לא מומלץ, במיוחד שההבדל במחירים נמוך) עם נצילות של 80+ זהב. בקשר למעבד – תלוי בכם, יכול להיות אינטל או AMD, אין הרבה הבדל.

אם אנחנו מדברים על 3 כרטיסים ואנחנו מתכוונים גם להשתמש גם באחסון בתצורת חיבור M.2 – מומלץ להסתכל על פתרון מבוסס AMD Threadripper מהסיבה הפשוטה שמעבד זה מציע יותר נתיבי PCIe (כ-64 נתיבים) בהשוואה לכל מעבד דסקטופ של אינטל. מעבד זה הוא היחיד שמאפשר לחבר 3 כרטיסים. לגבי כמות ליבות – יש מספר דגמים, כמו 2950X עם 16 ליבות, 2970WX עם 24 ליבות ו-2990WX עם 32 ליבות. ההבדל בינם מבחינת מחיר – כמה מאות בודדות של דולרים.

אם אנחנו מדברים על 4 כרטיסים (עם או בלי הצמדה) אני ממליץ להסתכל על פתרון מבוסס AMD EPYC. מעבד זה נותן לנו לא פחות מ-128 נתיבי PCIe, כך שאפשר "להשתולל" מבחינת מפרט מבלי "לחטוף" במחיר, הואיל ומעבד EPYC נחשב מעבד זול מבחינת מחיר (אבל הוא מעולה מבחינת ביצעים). מכיוון ש-EPYC הוא מעבד לתחנות עבודה יעודיות ושרתים, נזכיר גם את מעבדי Xeon SP של אינטל, ובמקרה כזה נצטרך פתרון של 2 מעבדים (תלוי בכמות הליבות שאנחנו רוצים). אם אנחנו מעוניינים בכמות גדולה של ליבות (16 ומעלה) עדיף לבחור את הפתרון של AMD מבחינת מחיר זול יותר.

אחרי שדיברנו על ה-GPU, השאלה הבאה תהיה: איזו מערכת הפעלה רוצים להריץ על המכונה? גם ב-AI וגם ב-DL רוב הדברים הזמינים ונתמכים – רצים על לינוקס, פחות על Windows. יש הרבה דברים פופולריים כמו TensorFlow שירוצו על Windows, אך יש פחות תמיכה על כך מהקהילה.

השאלה הבאה: מחשב בניה עצמית או מותג? אפשר לרכוש את החלקים ולהרכיב, או שאפשר לרכוש מכונות מותג. כל אחד והעדפותיו. אם אתם מחפשים מכונות מבוססות EPYC, ל-Gigabyte יש את W291-Z00 ואת SuperMicro עם השם המאוד-קליט A+ Server 4023S-TRT. מכונות מבוססות Xeon או מעבדי אינטל – תמצאו אצל כל יצרן.

דברים שכדאי לבדוק לפני הקניה:

  • כרטיס רשת 10 ג'יגהביט – אם יש לכם כמות גדולה של תכנים שצריכה להיות מוזרמת אל התחנה, מומלץ להשתמש בכרטיס 10 ג'יגהביט בין האחסון המרוכז לתחנת העבודה. אם מדובר על מאות קבצי BLOB (תמונות וכו') בדקה, כדאי לשדרג ל-25/40/50 ג'יגהביט.
  • כמה סשן של פעילות צורך זכרון GPU? כרטיסי RTX מעל 2080TI יקרים מאוד, כדאי אולי לרכוש זוג כרטיסים "ביתיים" מאשר כרטיס אחד שעולה הרבה יותר.
  • אם כל התוכן שצריך לעבור "אימון" לא עולה על 2 טרהבייט ויש מכונה אחת – כדאי לרכוש 2 מקלות אחסון כמו סמסונג 970 PRO (או EVO 860) ולהגדיר אותם כ-RAID-0 ולאחסן את התוכן עליהם.

לסיכום: תחנת עבודה עם מפרטים כמו שציינתי יכולה לעלות החל מ-5000$ ומעלה, ולחברות עם תקציב מצומצם כדאי לבדוק מספר אופציות. לפעמים כדאי לבדוק מעבדים אחרים שנותנים ביצועים מעולים אך במחיר נמוך משמעותי מהמתחרים, לפעמים כדאי לרכוש כרטיסים יותר "ביתיים" בזוגות מאשר כרטיסים יעודיים במחירים כפולים ומעלה.

סקירה מקדימה: מעבד AMD EPYC ROME

בשבוע שעבר אינטל החלה לחשוף מספר נתונים על מעבדי על Cascade Lake AP שלהם. כשאני מדבר על "מספר נתונים", אני מדבר על פירורים ורמזים – הרבה מאוד מידע חסר. אינטל חשפה את המידע יום אחד לפני ש-AMD חשפו את מעבדי ה-EPYC החדשים תחת הקוד "ROME" (רומא, כל הקודים של מעבדי EPYC קשורים למקומות/ערים באיטליה).

ב-AMD, בניגוד לאינטל, החליטו שחוץ ממצגות, יציגו גם את המעבד וגם מספר הדגמות שלו. אני פחות אתרכז בהדגמות (אם כי אקשר לוידאו קצר בהם AMD מדגימים מבחן אחד שכמובן מבליט את היכולות של EPYC החדש).

נתחיל בקצת היסטוריה: ל-AMD היו מספר מעבדים לשרתים במשפחת Opteron. היתרון שלהם היה מחיר זול, אך החסרון שלהם היה בביצועים בהשוואה למעבדים של אינטל. בדרך כלל, מי שלא כל כך מעניין אותו הביצועים אך מעניין אותו כמות הליבות אלו חברות ה-Hosting שרכשו כמויות של שרתים כאלו (זה היה בתקופה לפני העננים הציבוריים). מאז ל-AMD לא היו פתרונות טובים ואינטל כבשה את השוק לחלוטין.

ב-2017, אחרי שההנהלה הוחלפה וד"ר ליסה סו נכנסה לתפקיד המנכ"לית, הציגה AMD את ארכיקטורת ZEN, ואת מעבדי ה-EPYC, ו-AMD הציגו את המעבד הראשון בעולם עם 32 ליבות, 64 נימים ותמיכה של עד 2 טרהבייט זכרון פר מעבד. מבחינת ביצועים, אם נשווה את ה-EPYC למעבדי ה-Xeon SP, מעבדי ה-EPYC של AMD מובילים ב-2 קטגוריות עיקריות:

  • וירטואליזציה, כולל VDI
  • קונטיינרים

ב-2 המקרים, מעבדי ה-EPYC נותנים יתרונות ברורים על פני מעבדי Xeon SP, הן במצב וירטואליזציה "קלאסי" (סטורג' חיצוני, מכונות VM רצות על ברזלים) והן בפתרונות Hyper Converged (סטורג', רשת, Compute – הכל רץ על הברזלים המקומיים). ב-VDI היתרון של EPYC הוא שניתן להכניס הרבה יותר סשנים/מכונות וירטואליות פר ברזל מבלי לשלם את המחירים הגבוהים של מעבדי Xeon SP. כשזה מגיע לעומת זאת לאפליקציות ופלטפורמות שרצים על הברזל כמו Deep Learning, AI, רינדור תלת מימד ועוד מספר דברים (או מכונת VM שמשתמשת ברוב הליבות) – היתרון למעבדי Xeon SP ברור (אם כי רק בדגמים של Gold ו-Titanium). הביצועים היו יותר נמוכים עקב הארכיקטורה של המעבד שנתנה ביצועי Latency יותר גבוהים, תלוי על איזה ליבות או פיסת סיליקון נופלים, דבר שלא משנה ממש בוירטואליזציה/קונטיינרים וניתן להגדרה בקלות עם CPU Affinity.

בשבוע שעבר, AMD הציגו את המעבד החדש אחרי שהופקו הלקחים מהמעבד היותר ישן. כך הוא נראה:

בתמונה משמאל נוכל לראות את המעבד בגירסה הראשונה: 4 מעבדים שמכילים את כל מה שצריך (I/O, PCIe, ניהול זכרון וכו') בתוך כל אחד מהם. בתמונה למעלה נוכל לראות תצורה שונה לחלוטין: כל מלבן קטנטן שרואים בתמונה (AMD קוראים להם Chiplets) הם פיסות סיליקון שמכילות כל אחת מהן 8 ליבות (וסך הכל 64 ליבות במעבד בקצה הגבוה) אך ללא הדברים האחרים כמו ניהול זכרון, I/O, PCIe ועוד. מי שדואג לכל הדברים הוא המלבן האמצעי הגדול – זהו ה-I/O מודול שכולל את כל מה שצריך בשרת, הוא מנהל את הזכרון מה-Chiplets ואליהם, תעבורה, חיבור למעבדים וציוד אחר ועוד. בשיטה הזו, מהירויות תעבורת הנתונים וה-Latency הם צפויים וקבועים. כך בעצם AMD מסירה מה-Chiplets כל דבר שאינו קשור ישירות לליבות והביצועים יותר גבוהים בהשוואה למעבדי EPYC מדור קודם: פי 2 בהשוואה לדור קודם בעבודות רגילות, ופי 4 כשמדובר על Floating Point. ב-AMD החליטו גם להיות הראשונים (במעבדי X86-64) לצאת עם מעבדים עם תמיכת PCIe 4.0 כך שרוחב הפס לכל כרטיס PCIe הוא כפול ושבב ה-I/O יוכל לתקשר איתם במהירות כפולה בהשוואה לכל מעבד של אינטל.

מבחינת תאימות, AMD מאוד אוהבת סולידיות (כמו הלקוחות שלהם) ולכן מעבדי ה-EPYC החדשים יכולים להיות מוכנסים לשרתים הנוכחיים, לעדכן BIOS/UEFI ולקבל גם את הביצועים הגבוהים וגם כמות ליבות גבוהה (עד 64 ליבות פר מעבד) באותו שרת, ו-AMD מבטיחים שגם משפחת ה-EPYC הבאה (שם קוד: "Milan" שתצא ב-2020) תהיה תואמת לאותה תושבת, כך שניתן יהיה לשדרג כל שרת קדימה.

בזמן הצגת המעבד, ב-AMD החליטו קצת להתעמר באינטל עם הדגמת C-RAY, זו תוכנה לחישובי תלת מימד שמשתמשת רק במעבד (לא ב-GPU), והם השוו מכונה עם 2 מעבדי Xeon SP 8180M (זה המעבד הכי גבוה שיש לאינטל להציע ללקוחות, עם 28 ליבות פר מעבד) מול מכונה עם מעבד יחיד של EPYC החדש, וזה נראה כך:

ה-Sales Pitch של AMD לחברות שמריצות פתרונות וירטואליזציה הוא כזה: מחירי המעבדים שלנו זולים ב-60% מהמעבדים של אינטל בקצה הגבוה. אתה יכול לחסוך חשמל, ניהול מכונות וחסכון ברשיונות וירטואליזציה (הם מדברים על VMWare, לא על הפתרונות של מיקרוסופט) בכך שתעבור לכמות קטנה של שרתים מבוססי EPYC החדשים. הוידאו כולו המציג את המעבדים החדשים, את 2 כרטיסי ה-GPU החדשים ל-Data Center, עננים וחסכון ב-Datacenter אפשר לראות בוידאו הבא (הקישור לוידאו מתחיל בחלק של החסכון, תרגישו חופשי לרוץ קדימה ואחורה בוידאו):

לסיכום: AMD הציגה פרטים על מעבדי ה-EPYC החדשים ו-AMD מראה שאין לה כל כוונה לרדת מה"מלחמה" מול אינטל בכל הנוגע לתחרות של מעבדים לשרתים (על מעבדים לדסקטופ – AMD תציג פרטים במהלך ינואר). ב-AMD הפיקו לקחים רבים מה-EPYC הראשון ושינו דברים רבים, אך יחד עם זאת חשוב להם לשמור על תאימות כך שלקוחות לא יצטרכו לזרוק שרתים רק בגלל שהחברה החליטה להחליף תושבת למעבד (דבר שאינטל משנה תדיר, מה שמקשה על שדרוג שרתים מבלי להחליף שרת). ישנם שינויים רבים ש-AMD ביצעה ל-I/O Chip שלהם שלא כתבתי עליהם ושיופיעו בפוסט עתידי.

על ליבות, נימים, אינטל, AMD

בשבוע האחרון נשאלתי ע"י מס' אנשים לגבי ליבות, נימים לאחר שפירסמתי לינק (שאפרסם אותו שוב בהמשך פוסט זה) מבחינת ביצועים. למען פוסט זה, אבהיר שכשאני מדבר על "נימים", אני מדבר על Threads, אינטל קוראת לזה HT (או Hyper Threading) ו-AMD קוראת לזה SMT (או Simultaneous multithreading).

כמעט כל מעבדי Xeon של אינטל כוללים HT. אם לדוגמא אתה רוכש מעבד עם 4 ליבות, יש לך 8 נימים. מחלקת השיווק של אינטל תציג לך תמיד גרפים שמראים שמעבד עם 8 נימים יותר מהיר יותר ו"תוכל להריץ יותר משימות". האם זה נכון? ברוב המקרים התשובה היא לא, מכיוון שאתה יכול להריץ את אותה כמות משימות על 4 ליבות, כמו שאתה יכול להריץ על 8 נימים. בסופו של דבר, מי שמריץ את העבודות של הנימים .. הם אותם 4 ליבות.

מדוע אינטל מציעה את אותם HT מזה שנים רבות? התשובה לכך פשוטה: מחיר. במשך שנים רבות אינטל היתה די בודדה בצמרת (אם נשכח לרגע את Sun, אבל המכירות של Sun לשעבר היו קטנות לעומת המכירות של אינטל, לפחות ב-15 השנים האחרונות) ואינטל גבתה מחירים גבוהים מאוד על מעבדים שהיו בסופו של דבר קצת יותר משופרים ממעבדי הדסקטופ שלה (כשאני מדבר על "קצת יותר משופרים" אני מדבר על כך שיש יותר זכרון מטמון ועוד מס' דברים שאינטל לא רצתה שיהיו במעבדי הדסקטופ, כמו תמיכת זכרון ECC, או RAS וכו'). אינטל תמיד ציינה שיצור מעבדים מעל 4 ליבות הוא תהליך יקר עם תפוקה יותר נמוכה, ובכך הם צודקים, אז אינטל ניסתה בעצם "להיפגש באמצע" עם לקוחות, בכך שהם הציעו את ה-HT. אינטל נקטה עוד כמה צעדים שיווקיים כמו "עידוד" היצרנים לייצר לוחות אם בעלי תושבת מעבד כפולה גם אם הלקוח רוצה מעבד יחיד ואין לו כוונה להוסיף מעבד (כיום זה מעט פחות רלוונטי מכיוון שיצרני השרתים מייצרים גם דגמים עם תושבת אחת).

אינטל, בשונה מ-AMD, מייצרת את המעבדים שלה כך שכל הליבות יושבות על פיסת סיליקון בודדת (במעבדי Xeon ישנים בעלי 3 ספרות, היו 2 פיסות סיליקון). ב-AMD לעומת זאת, הלכו על שיטה שונה לגמרי: בכל פיסת סיליקון ישנם 8 ליבות (בגרסאות מעבדים עם פחות מ-8 ליבות הם מבטלים ליבות עם מיקרוקוד), ובמעבדים כמו Threadripper ו-EPYC הם פשוט שמים עד 4 פיסות סיליקון (שנקראים CCX) ומשתמשים בטכנולוגיה שנקראת Infinity Fabric כדי לקשר בין הליבות במהירות של 100 ג'יגהביט לשניה. כך AMD יכולה למכור ברבע עד חצי מחיר מעבדים עם אותה כמות ליבות כמו אינטל.

כפי שציינתי לעיל, ברוב המקרים ל-HT אין יתרון. היכן בעצם יש יתרון (חלקי)? כשאנחנו מעוניינים "לנעוץ" מכונת VM לליבה לוגית (מה שנקרא CPU Affinity) או כשאנחנו מעוניינים להצמיד Process מסוים לליבה לוגית (בתוך ה-OS) כדי לקבל את כל אותם משאבי הליבה הלוגית. שם – יש יתרון ויש יותר גמישות כי יש לך "יותר ליבות".

עוד מקום שיש לו יתרון קטן ל-HT/SMT הוא דווקא בתחום ה-VDI. אם ניקח לדוגמא מערכת Windows ונפעיל אותה על VM, הליבה תהיה עמוסה (יחסית) בזמן ש-Windows עושה Boot, מעלה דרייברים, שרותים, ואפליקציות שונות, אולם מהרגע שהמשתמש ביצע Login והפעיל את האפליקציות שלו, הליבות די "משתחררות" והעומס יורד. מדוע ציינתי "יתרון קטן"? כי אם נרים פתרון VDI של מאות מכונות וירטואליות, שרתים עם כמות ליבות קטנה (פחות מ-16 ליבות פיזיות בכל השרת) ו-HT יתנו ביצועים נמוכים יותר בעת הפעלת מכונות ה-Windows הוירטואליות, וצריכת החשמל תהיה יותר גבוהה.

באתר Phoronix ישנו מאמר שמראה מה קורה אם אנחנו רוצים להריץ אפליקציות Multi Threaded על כמות ליבות שונה, החל מ-2 ליבות (ללא HT) ועד 64 ליבות פיזיות – והשוואה של התוצאות כשמפעילים HT/SMT. המבחנים בוצעו על שרת R7425 של DELL עם 2 מעבדי EPYC  של AMD והפצת לינוקס, אך התוצאות יהיו פחות או יותר זהות על מערכת עם מעבדי אינטל.

לסיכום: האם כדאי לכבות את ה-HT? כן, אם יש לכם מכונות VM עם ליבות מרובות או שאתם מריצים דברים "על הברזל" ואותן אפליקציות הן Multi Threaded. אם לעומת זאת, מכונות VM לא ממש מנצלות את הליבות עד תום או שהאפליקציות הן Single Threaded, אז HT לא ממש יפריע. בתחום ה-VDI לעומת זאת, כדאי לשקול לבטל את ה-HT – אחרי בדיקות ביצועים (יש הבדלים שונים בין פתרונות VDI הקיימים בשוק).

על מערכות משובצות ועל המעבד המתחרה החדש מ-AMD

בואו נדבר מעט על מערכות חומרה משובצות (Embedded). מה הן בעצם? אלו בעצם מערכות שמיועדות ללקוחות קצה ואמורות להיות סגורות ולהחזיק זמן רב. הנה מספר דוגמאות כלליות: תחשבו על המכשיר שיש לנהגי אוטובוסים לקרוא ולעדכן כרטיסי רב קו, תחשבו על נתבים, תחשבו על פתרונות Firewall, על פתרונות CDN כקופסאות שמיועדים לשבת ב"קצה" (Edge), תחשבו על פתרונות סטורג' קנייניים, על כספומטים, על שלטי חוצות דיגיטליים ועוד המון דברים.

לכל הדברים שהזכרתי יש מס' דברים משותפים:

  • הם מגיעים כקופסא סגורה עם תוכנה שאתה אמור להשתמש בה ולא להתקין עליה שום דבר חיצוני.
  • הם אמורים לעבוד 5 שנים ומעלה ללא תקלות או תחזוקה (מבחינת חומרה).
  • בדרך כלל הם לא מאפשרים גישה למערכת ההפעלה שרצה והם אוסרים "חיטוטים" במערכת.
  • הם לא ניתנים לשדרוג חומרה.

בעולם הקופסאות המשובצות, יש חשיבות גדולה לאיזו חומרה מכניסים, החל ברמת לוח אם, וכלה בשבבים, יציאות, קירור וכו'. במקרים מסויימים יצרנים פשוט ירכשו לוחות אם Mini ITX ומטה (Nano-ITX, Pico-ITX,Mini-STX) עם מעבדים מולחמים ללוח האם והיצרן יוסיף ללוח זכרון, SATA DOM בשביל התוכנה וידאג לפתרון קירור/איוורור מספק + ספק כח קטן מובנה. במקרים אחרים היצרן יעצב לוח אם עם השבבים שהוא בוחר, כניסות/יציאות, פתרון אחסון, קירור, ספק כח וכו' ויצור קשר עם יצרן לוח מטיוואן (Compal, Quanta, Pegasus, FoxConn ועוד) שיקבל את כל השבבים והחלקים, ידפיס לוח אם, ירכיב את החלקים, יבדוק וימשיך בשרשרת האופציות (הרכבה בקופסאות, בדיקות QA/QC וכו'). השיטה הזו לדוגמא מתאימה ליצרנים שצריכים כמות גדולה מאוד של אותו פתרון Embedded (מינימום הזמנה: 10,000 חתיכות). הדברים מעט שונים אצל ספקי ענן ציבורי – הם מתכננים לוח אם, שולחים לייצור ומקבלים את הלוחות בחזרה, ההרכבה וכו' נעשית מקומית אצל ספק הענן.

מבחינת ה"שחקנים" בשוק המעבדים לציוד משובץ, ברוב המקרים אם צריכים מערכת קטנה שאין לה צורך עיבוד רציני, אז סוגרים עיסקה עם יצרן מעבד ARM כלשהו. אם צריך משהו שמצריך עיבוד תקשורת רציני, יסגרו עיסקה על מעבדים כאלו עם חברות כמו Broadcom ואחרים, ואם צריך מעבדים X86-64 – הולכים כמובן לאינטל. לאינטל יש את סידרת Xeon-D וסידרת ATOM CXXX לצרכים הללו.

כל הסידור הזה ידוע לכל יצרן מערכות משובצות. הבעיות מתחילות כשמתגלות תקלות הקשורות למעבד.

בתחילת 2017 התגלה באג קריטי במשפחת מעבדי Atom C2000 למערכות משובצות. מי שרוצה לקרוא על הבאג יכול לקרוא כאן אולם אם נקצר את הדברים, אז יוצא כך: המערכת תעבוד יפה במשך שנה וחצי אבל יום אחד היא יכולה ליפול ולא לקום עקב באג רציני במעבד. מכיוון שאלו מערכות משובצות, בהן אין תושבת המאפשרת החלפת מעבד (המעבד מולחם בשיטה שנקראת BGA – Ball Grid Array), הפתרון הוא להחליף את כל לוח האם. אבל מה קורה אם היצרן החליט להכניס שבבי SSD/Flash על לוח האם? כאן זה נהיה יותר מורכב. תכפילו את המורכבות הזו באלפי מערכות שנמצאות מסביב לעולם – ותקבלו היסטריה רבתי! היצרן צריך לייצר מחדש לוחות אם עם מעבד מתוקן, עם כל השבבים הנוספים (יצרני השבבים הנוספים בהחלט נהנים מהרכישה הכפולה), לשלוח טכנאים על חשבון היצרן, להעביר איכשהו את הגדרות הלקוח, וכמובן לסבול מכל לקוח צעקות על השבתה ארוכה ואולי גם תביעות בדרך מאותם לקוחות. בקיצור – היסטריה רבתי.

בקיצור, לאחר הבעיה המהותית הזו, יצרני קופסאות גדולים החלו לחפש פתרונות אלטרנטיביים שיתנו תאימות X86-64 והעיקר שיהיו עם כמה שפחות באגים כאלו. אחד מיצרני הקופסאות ביקש יצור של לוח אם מיוחד עם מעבד Desktop מסוג Ryzen של AMD ושיהיה עם תושבת – לקופסאות שלו. אב הטיפוס של הלוח נראה כך (המאוורר משמאל מסתיר GPU זמני שיוחלף במעבד ARM של ASPEED לשם שליטה מרחוק):

השאלה שעתה כמעט כל יצרן שואל – יש אלטרנטיבה למעבדי CXXX ו-Xeon-D שיתנו תואמות מלאה?

כן

ב-AMD לאחרונה החליטו להוציא סידרה חדשה של מעבדי EPYC: סידרה 3000 המיועדת כולה למערכות משובצות. היתרונות של המעבדים החדשים קשורים לתאימות מלאה, חסכון בחשמל וביצועים שווים או יותר מהמעבדים המתחרים של אינטל. בנוסף ניתן לחסוך ב-BOM כי אין צורך ב-Chipset.

להלן רשימת המעבדים במשפחת ה-EPYC (לחצו להגדלה):

כפי שאתם יכולים לראות, יש מבחר גדול, יש מספיק נתיבי PCIe (ניתן לשלב במערכת ללא שבבים נוספים עד 8 כניסות 10 ג'יגהביט), ואפשר לבחור איזה כח עיבוד שתרצו.

כמובן ששום יצרן לא יקח מעבד חדש בלי מערכת לבדיקות. לשם כך ל-AMD יש לוחות אם הכוללים מעבדי EPYC Embedded תחת השם AMD Wallaby. הלוח שונה מעט בין דגמי המעבדים השונים, כך הוא נראה עם מעבד 8 ליבות ו-16 נימים (לחצו להגדלה):

אז איך המעבדי EPYC 3000 בהשוואה לתחרות מבית אינטל? הם צורכים מעט יותר חשמל (דגם 3251 שמופיע בסקירה כאן לדוגמא) מכיל 8 ליבות אך מכיל גם 16 נימים. המעבד הכי קרוב (דגם C3758 מאינטל) מכיל רק 8 ליבות. ה-C3758 יכול להגיע למהירות שעון מקסימלית של 2.20 ג'יגהרץ ואילו ה-3251 מגיע עד 3.10 ג'יגהרץ.

ומה עם אלו שמחפשים פתרון יותר קטן הכולל חיבורים למסך/ים חיצוני/ים, שצורך פחות חשמל עם פחות ליבות? ל-AMD יש פתרון גם לזה, והוא ה-Ryzen Embedded 1XXX המכיל עד 4 כניסות Display Port, עם 2-4 ליבות, ועם 4 עד 8 נימים. חברת Sapphire מייצרת מספר לוחות כאלו וניתן לקרוא עליהם כאן. העלות של הפתרון המוכן (ללא קופסא, זכרון ואמצעי אחסון) נע בין 325-450 דולר. יש ל-Sapphire עוד מספר פתרונות והם כמובן גם ODM ומייצרים לוחות ללקוחות שרוצים לוח לפתרונות רפואיים, קופות רושמות, קיוסקים, ציוד תקשורת, שילוט חוצות ועוד. אפשר לראות עוד פרטים בוידאו הבא:

לסיכום: לא מעט חברות מעוניינות לדעת לגבי פתרונות אלטרנטיביים למעבדי Embedded של אינטל ואני מקווה שפוסט זה נותן קצת יותר מידע לגבי האלנטיבות מבית AMD ואם החברה כבר משתמשת בקוד שרץ על X86-64, כמות השינויים שיצטרכו כדי לעבור למערכת החדשה היא מאוד מינימלית.

עדכון בקשר לרכישת שרתים חדשים

כמעט כל אחד שרכש פה ציוד מורכב בכמה אלפי דולרים בוודאי מכיר את הסיטואציה הבאה: חברה מבטיחה בברושורים הרבה דברים, אבל במציאות כשבודקים את הציוד, המספרים לא תמיד נכונים, או ליתר דיוק: המספרים שמחלקת השיווק של אותו מוצר מציינים – מוגזמים, ולכן בד"כ לפני שרוכשים משהו יקר, עדיף לחפש עליו סקירות אובייקטיביות שמנסות את המוצר ומתעלמות מהתוכן השיווקי לגבי אותו מוצר.

לחברת אינטל יש בעיה שקיימת החל מסביבות יוני-יולי – כושר היצור של המעבדים הנוכחיים נפגע, ומדובר לא רק במעבדים לדסקטופ, אלא גם במעבדי Xeon SP לשרתים. כרגע כשבודקים מחירים של מעבדי דסקטופ באתרים השונים עם התוסף keepa, ניתן לראות כי ישנה עליה במחירים של בין 10-20%, תלוי במעבד. בתחום השרתים בחנויות כמו אמזון, המחיר ירד מעט ועל מיד ל-$460 לחתיכה.

התמונה שונה החל מחודש יולי אצל חברות שצריכות מעבדים לשרתים למכירת כמויות רציניות, והן נתקלות בבעיה שהן פשוט מתקשות להשיג מעבדי Xeon SP מכל הסוגים, החל מהברונזה ועד הפלטיניום. HPE הוציאה בחודש אוגוסט הודעה למשווקים שלה על כך. ההודעה, איך לאמר בעדינות – טיפה אופטימית מדי. הם מדברים על כך שתוך חודש חודשיים המצב ישתפר. הוא לא. הסיבה לכך פשוטה: אינטל מנסה על אותם פסי יצור ליצור את משפחת המעבדים החדשים לשרתים Cascade Lake SP (עם ליטוגרפיה של 14 ננומטר) והוצאתו ברבעון האחרון של השנה, Cooper Lake SP ברבעון האחרון של 2019 ו-ICE Lake SP ברבעון האחרון של 2020. את ה-Cascade Lake SP (למעט Cascade Lake AP שרוב החברות בארץ לא יצטרכו אותו בין כה, אלא אם הן צריכות פונקציונאליות FPGA במעבד) אי אפשר להכניס לשרתי HPE דור 10, התושבת אמנם תואמת אך הלוח וה-UEFI אם צריכם שינויים רציניים.

לכן, HPE מודיעה חגיגית למשווקים ללקוחות שרוצים להזמין עכשיו מעבדים, להציג את דגמי ה-DL325 ו-DL385. אלו הם השרתים עם מעבדי .. EPYC של AMD. מבחינת ביצועים, כל עוד אתם מריצים וירטואליזציה על הברזלים או קונטיינרים "על הברזל", הביצועים מעולים. אם אתם קונים למטרת HPC אז ה-EPYC יהיה טיפה יותר איטי בהשוואה למעבדי Xeon SP.

אני מאמין שהודעות פנימיות כאלו יוצאות גם אצל DELL ושאר יצרני השרתים, מכיוון שהבעיה לא יחודית ל-HP.

לכן ההמלצות שלי הן:

  • אם אתם צריכים את השרתים "עכשיו" (כלומר בחודשיים שלושה הקרובים) ואתם צריכים זאת למטרת הרצת מכונות וירטואליות או קונטיינרים – תסתכלו על ההצעות שמבוססות על EPYC. תוכלו לחסוך לא מעט כספים מבלי לאבד ביצועים. שימו לב – אם אתם משתמשים בוירטואליזציה המסחרית של Xen (של Citrix או Oracle) – ודאו כי אתם משתמשים בגירסה האחרונה.
  • אם אתם מתעקשים על מעבדי Xeon SP – תבקשו הצעת מחיר עדכנית, סביר להניח שהמחיר עלה, ולכן כדאי לשקול מה לקנות עם המחיר החדש.
  • אם אתם חושבים להמתין עד שנה הבאה, אל תזרקו את המפרט. דור 11 שיצא ברבעון האחרון אינו שונה כה מהותית מדור 10, והתוספות החדשות של Cascade Lake SP הן נחמדות (כמו NV-DIMM כ"סטורג'" שיושב היכן שנמצאות תושבות הזכרון) אבל רובן כרגע נתמכות רק על לינוקס וגם לא על הגרסאות הנוכחיות של ההפצות (RHEL 8, SLE 16).

לסיכום: יש חוסר במעבדים של אינטל ואף אחד לא יודע מתי זה יסתיים. אינטל מצידה רוצה "לדחוף" את המעבדים החדשים לדסקטופ ולשרתים בעוד מס' חודשים כך שלא הכי דחוף לה ליצור מעבדים מהסדרות הקיימות. זו הזדמנות לבחון אלטרנטיבות ולתעדף מה צריך לקנות כבר בקרוב ומה אפשר לדחות לשנה הבאה. בניגוד למחשבי דסקטופ שכאן בארץ יש מלאי מעבדים, בשרתים כל ההזמנות מנותבות לחו"ל (בשיטה של Tier 2 [נניח] מזמין מ-Tier 1 שמזמין מהיבואן, ששולח את ההזמנה לחו"ל, וההיפך כשהשרת מגיע ארצה).

על VDI ועל GPU בשרתים

כשאנחנו מקימים פתרון וירטואליזציה, ברוב המקרים אנחנו מקימים מערכות VM עם מערכת הפעלה לשרתים, כמו הפצות לינוקס למיניהן, גרסאות Windows Server, אולי FreeBSD וגם Appliances וירטואליים למיניהן. המכנה המשותף לכל אלו – אנחנו לא צריכים כרטיס גרפי יעודי בשרת בשביל להשתמש באותן מכונות וירטואליות.

אנחנו כמובן יכולים גם להקים מכונות וירטואליות לדסקטופ. אם נרים כמה מכונות Windows 10 לדוגמא, אנחנו נוכל להשתמש בהן לדברים בסיסיים כמו אופיס, גלישה בסיסית וכו'. הבעיה הרצינית היא שבכל המערכת אין שום כרטיס גרפי (GPU) וכל העבודה הגרפית נעשית על המעבדים שבשרת, כך שהמעבדים יכולים לסבול כמות של כמה מכונות דסקטופ וירטואליות, אבל מעבר לזה אנחנו "חונקים" את המערכת.

לכן, כשאנחנו רוצים להקים מערכת VDI רצינית ל-50+ מכונות וירטואליות, אנחנו נצטרך כרטיסים גרפיים בשרת.

אז נתחיל במשהו פשוט: מה בעצם תפקיד ה-GPU בסביבה הוירטואלית?

התפקיד המרכזי של GPU בפתרון וירטואליזציה (וזה לא משנה איזו וירטואליזציה) הוא בעצם לקחת את כל העניין של "ציור" המסך הוירטואלי ולהזרים אותו אל ה-Client שרץ על המכונה הקטנה שנמצאת אצל המשתמש הסופי. לשם כך, כשאנחנו מתקינים GPU המיועד לשרתים, אנחנו מתקינים על כל VM תוספת שנקרא vGPU או Virtual GPU. במערכת זה יופיע כמעין "כרטיס" נוסף ב-Device Manager ואנחנו נצטרך Client יעודי (למעט במקרים של מיקרוסופט ששם RDP עדכני נותן את הפתרון עם תמיכה ל-RemoteFX. שימו לב ש-RemoteFX עובד טוב עם תוכנות תלת מימד רק ב-Windows Server 2016 ומעלה) להתחבר אליו ומשם נקבל את ההאצה.

מהי בעצם אותה האצה? ה-GPU בשרת הוירטואליזציה יוצר בעצם מסך (כמו המסך שמולכם) כרגע ועליו הוא "מצייר" את החלונות, הגרפיקה ואלמנטים ויזואליים נוספים. ברגע שהוא מסיים ליצור Frame של המסך, הוא משדר זאת בזרימת (Stream) וידאו אל ה-Client, כאשר ה-Client יכול להיות PC פשוט, מק, מכונת לינוקס מקומית, iPAD, iPhone או טלפון/טאבלט עם אנדרואיד. לא חשוב מה היכולות הגרפיות של מכשיר הקצה.

כשה-Client מקבל את זרימת הוידאו, הוא מוצג למשתמש, והמשתמש לוחץ על המסך או מקליד או או משתמש בעכבר. כל הדברים האלו מועברים בחזרה אל ה-VM ול-GPU ונקלטים כאילו מדובר במחשב רגיל. המערכת מעבדת את הנתונים, ה-GPU יוצר עוד פריימים וכך הלאה וכך הלאה. כל העניין רץ מאוד מהר (בסביבות ה-30-60 פריימים לשניה) וכך בעצם המשתמש הסופי מקבל חוויה כאילו ה-Client שלו הוא PC חזק, למרות שמדובר במערכות קצה חלשות.

דסקטופ הוא כמובן דבר דינמי. יש הבדל גדול בין משתמשת כמו רויטל שמשתמש באופיס + דפדפן וזהו לבין גלית שצריכה להשתמש בתוכנות תלת מימד. אם נשתמש בכרטיס GPU לשרתים מהקצה הנמוך, מכונה כמו של גלית תתקשה להריץ דברים באופן חלק.

וכאן מגיעים כרטיסי GPU שונים.

בניגוד לפתרונות וירטואליזציה ששם אפשר "לדחוף" כמה שיותר מכונות וירטואליות, כל עוד יש מספיק משאבי זכרון ומעבד פנויים, ב-GPU הדברים מוגבלים. כמה מוגבלים? בד"כ GPU לשרתים יכול לשרת מקסימום בין 16 ל-32 משתמשים על אותו GPU. לכל מכונה וירטואלית אנחנו מגדירים כמות זכרון מה-GPU (בין חצי ג'יגה לדסקטופ בסיסי ועד 4 או 8 ג'יגה לדסקטופ וירטואלי שמריץ מערכות גרפיקה כבדות) ואין אפשרות ל-Over Provision, כלומר אם נרצה להרים 60 מכונות וירטואליות כ-VDI למשתמשי קצה, נצטרך בעצם 2 כרטיסי GPU יקרים שאת הזכרון שלהם בין המכונות הוירטואליות.

וכאן יש תסבוכת נוספת: אם אנחנו רוצים ביצועים טובים לגלית בגלל תוכנות התלת מימד שלה, אנחנו נצטרך כרטיס GPU לשרת מהקצה העליון כדי שהוא ואחרים שמשתמשים בתוכנות תלת מימד כבדות יקבל ביצועים טובים.

אז מה יש לשוק להציע מבחינת GPU?

אם נסתכל בפתרונות של nVidia המוצעים לשוק, יש את כרטיסי ה-GRID K1 ו-K2. אלו כרטיסים שיכולים להעביר סשנים של דסקטופ בסיסי (שוב – אופיס, דפדפן) בצורה לא רעה, אך אלו כרטיסים ישנים. כיום ל-nVidia יש כרטיסי TESLA, כאשר סידרה M מתאימה לדסקטופ בסיסי וסידרה P יותר מתאימה למשתמשים כבדים ואילו סידרה V מתאימה למשתמשים ממש כבדים (עריכת וידאו, פוטושופ בצורה מסחרית וכו').

מהצד של AMD יש את משפחת ה-Radeon Pro ודגמי S7150 (שמתאים עד ל-16 משתמשים) ו-S7150 X2 שמתאים עד ל-32 משתמשים כולל עבודות תלת מימד. כרטיס נוסף ש-AMD מוציאה בקרוב הוא ה-Radeon Pro V340 שמתאים למשתמשים כבדים (עד 32 משתמשים). היתרון של AMD מול nVidia הם מחירים נמוכים (לעיתים חצי מהמחיר ש-nVidia מבקשת) בלי להתפשר על ביצועים.

מי ממערכות הוירטואליזציה הקיימות צריך GPU למכונות VM דסקטופ? התשובה פשוטה: כולם.

ומה בדבר הכנסת כרטיסים "ביתיים" פשוטים לשרת כמו Geforce GTX 1080TI או VEGA 56/64 כפתרון זול? את זה לא תוכלו לעשות מכיוון שהדרייברים מזהים את הכרטיסים ומסרבים לעבוד איתם. פתרון של כרטיסים ביתיים בוירטואליזציה מתאים רק כשממפים (PCI Passthrough) את הכרטיס למכונת VM יחידה (רק מי בדיוק ירצה לעבוד מול שרת רועש?). פתרון של כרטיס ביתי יכול להתאים אם מריצים פתרון וירטואליזציה מקומי כמו KVM על לינוקס בתחנת עבודה כאשר מכונת VM של Windows משתמשת ב-KVM עם מיפוי לכרטיס ה-GPU. העניין קצת מורכב (ולא קיים בפתרונות כמו VMWare workstation, VirtualBox).

ישנן חברות רבות שחושבות על VDI אבל לא בטוחות אם זה שווה, אם זה רץ וכו', ולשם כך ב-nVidia מציעים לכם להירשם ולקבל יומיים נסיון על מכונה וירטואלית שרצה בענן כדי שתתנסו ותתרשמו. אני ממליץ להתרשם ולהתנסות בכך.

בפוסט הבא נדבר על השורה התחתונה, הכסף.

לסיכום: לא חשוב איזה פתרון וירטואליזציה ל-VDI אתם רוצים, אתם תצטרכו כרטיסי GPU להכניס לשרתים (ולא לשרתים ישנים בני 5 שנים ומעלה מכיוון שגירסת ה-PCIe נמוכה מדי וגם קיימת בעיית איוורור לכרטיסי ה-GPU. אז עוד לא חשבו להכניס GPU לשרתים). יש מספר דגמים ו-2 יצרנים וצריך יעוץ כדי לבדוק איזה כרטיסים מתאימים ולאלו עומסים.

חומרה ל-VDI: מציאות מול חומר שיווקי

כשלקוחות צריכים או רוצים לרכוש ציוד חדש, בין אם מדובר בסטורג', סוויצ'ים, שרתים, או דיסקים וכו', יש צורך לקחת בספקנות מרובה את תצהירי החברה המוכרת ו/או היצרן. מטבע הדברים, היצרן מנסה "להאיר" את המוצר בצורה הטובה ביותר וסביר להניח שבדרך הוא רוצה גם "לנגח" את המתחרים כדי לזכות בכמה שיותר מכירות. זו טקטיקה מוכרת שכל יצרן משתמש בה והוא שמח להעביר העתקים של גרפים מרשימים (ב-PDF) לידי לקוחות פוטנציאליים.

כאן צריך לקחת בחשבון 2 נקודות מאוד חשובות:

  • במקרים רבים היצרן מטעה את הלקוח בגרפים (ואולי כתוב על כך משהו באותיות הקטנות)
  • במקרים רבים הקונפיגורציה המתוארת בגרף אינה כלל הסיטואציה אצל הלקוח.

בואו ניקח דוגמא מתחום הוירטואליזציה: אינטל רוצה לדחוף את משפחת מעבדי ה-Xeon-SP שלה (תחת שם קוד: Purley) ומוציאה דו"ח איך המעבדים שלה מנצחים בנוק-אאוט את המתחרים, מעבדי ה-EPYC של AMD. כך הם מציגים גרף שבו מעבד ה-Xeon 8160 שלהם מהיר ב-37% מהמעבד 7601 EPYC של AMD.

נשמע מרשים, לא? שליש יותר! רק שבאותיות הקטנות רואים את הבדיקה המוטעה: אינטל הקימה 58 מכונות וירטואליות על ה-Xeon 8160 ועל ה-EPYC 7601 הם הקימו .. 42 מכונות וירטואליות. חשוב לזכור: בניגוד למצב שבו יש לנו שרת ללא וירטואליזציה ואנחנו מריצים אפליקציית Multi Threaded – לאפליקציה זמינים כל משאבי השרת, ואילו במכונה וירטואלית, המשאבים הזמינים לאפליקציה הם רק המשאבים שהגדרנו ל-VM. במילים אחרות: מעבד ה-EPYC במדידה ישב עם 16 ליבות פיזיות בלתי משומשות במבחן (מתוך הנחה שהם הגדירו 2 ליבות וירטואליות פר VM כאשר המכונה שהם משתמשים לבחינה מכילה 2 מעבדי EPYC 7601), כך שאם הם היו מקימים עוד מכונות וירטואליות על אותה מכונה, התוצאה היתה מתהפכת!

וכך בעצם מטעים לקוחות.

מכאן נעבור לתחום די פופולרי שמקבל תאוצה בזמן הזה: תחום ה-VDI. יש 3 מתחרים גדולים (VMWare, Microsoft, Xen – ויש עוד מוצר מסחרי שדווקא די מלהיב מחברה אחרת, אני אכתוב עליו פוסט בזמן הקרוב, לאחר קבלת אישור מהיצרן).

בשביל להקים תשתית VDI, אנחנו צריכים להחליט מה תהיה תצורת ה-VM. סביר להניח שנגדיר 2 ליבות, 4-8 ג'יגהבייט זכרון, ו-50-100 ג'יגהבייט דיסק. המכונה עצמה תהיה Linked Clone למכונת Master VM (אני לא מדבר כרגע על הפתרון RDS של מיקרוסופט, אלא מכונות VM).

מבחינת סטורג', סביר להניח שהחברה תשדרג לאחד מההצעות שיגישו לה מגוון חברות. יש כמובן גם כאן המון "מוקשים" שלא רבים שמים לב אליהם, אבל התייחסתי לכך בעבר ולא ניכנס לכך בפוסט זה.

ועל מה ירוצו כל מכונות ה-VM הללו? כמובן, על שרתים פיזיים. כאן בעצם חברות מתחלקות ל-3:

  • יש חברות שיקימו את ה-VDI על שרתים שקיימים בחברה תוך הסבתם לסביבת VDI חדשה.
  • יש חברות שיבחרו לרכוש שרתים חדשים ולהקים זאת כ-Hyper Converged (או HCI)
  • יש חברות שיקנו שרתים חדשים מבוססי מעבדי אינטל, סטורג', סוויצ'ים ויקימו עליה את תשתית ה-VDI.

חברות יעוץ רבות וגדולות (שכל מנמ"ר מכיר) ייעצו לבחור באחת מ-3 האפשרויות הנזכרות לעיל, וכאן הבעיה: בחירה בכל אחת מהאופציות הנ"ל לתשתית VDI היא טעות (והאמינו לי, בדקתי את המספרים). מדוע? הבה נראה:

  • שימוש בתשתית קיימת: למעבדי Xeon מהראשונים עד V4 (לא כולל) כמות ה-Cache היא קטנה והביצועים הם לא רעים – אם בונים VDI לכמות משתמשים של עשרות בודדות. צריכים כמה אלפי מכונות VM ל-VDI? המעבדים הללו יהיו חלשים מדי. (כמות Cache רצינית נמצאת במעבדים כמו Xeon E5 v4 2998/2999 אבל אינטל די מתחמנת עם המספרים ומכלילה אותם כ-"Smart Cache" מבלי לפרט רמות L1, L2, L3 – והמעבדים הללו סופר יקרים – 4000$ לחתיכה וזה במחיר של אמזון. בארץ – זה הרבה יותר גבוה).
  • שימוש ב-HCI: על פניו הרעיון הוא טוב, אולם בניגוד ל-VM אחרים, VDI מחייב IOPS גבוה, ובשביל להשיג IOPS גבוה, אתה צריך לרכוש המון (תחשבו במושג של ארונות) שרתים, כך שזה לא ממש משתלם, במיוחד במחירים בארץ שגבוהים מאוד בהשוואה לארה"ב לדוגמא.

שרתים חדשים מבוססי אינטל Xeon SP: המחירים של אינטל גבוהים (במיוחד כאן בארץ, ולא חשוב מי היצרן/ספק), ואם לדוגמא אתה רוכש מכונה עם 2 מעבדים בעלי 8 ליבות (כלומר 16 ליבות במכונה), אתה יכול לרכוש מכונה עם 2 מעבדי EPYC בעלי 16 ליבות באותו מחיר ולקבל בעצם 16 ליבות בחינם. במקרים של מעבדים עם יותר ליבות, המחיר של מכונה עם אותו מפרט אך עם מעבדי EPYC יהיה זול בהרבה וזה מגיע למצב של מעבדי הפלטינום של אינטל ששם אתה יכול לחסוך מינימום 6000$ פר מעבד ולקבל במקום 28 ליבות בקצה הכי גבוה של אינטל – 32 ליבות במערכת מבוססת EPYC.

ניקח דוגמא של מכונה "מפלצת" עם דברים מינימליים:

  • זכרון 512 ליבות
  • המעבדים עם כמות הליבות הכי גבוהה שאפשר.
  • ללא דיסקים, ספק כח יחיד, שום אקסטרא מעבר למה שהיצרן מציע.

התוצאה (המחירים הם של Dell ארה"ב אחרי הנחה של 250$, המחיר בארץ יהיה גבוה בהרבה, לא חשוב איזה יצרן):

  • שרת DELL R7425 עם 2 מעבדי EPYC 7601 (כל מעבד עם 32 ליבות) ו-512 ג'יגהבייט זכרון: מחיר של 24,079 דולר.
  • שרת DELL R740 עם 2 מעבדי Xeon 8180 (כל מעבד מכיל 28 ליבות) ו-512 ג'יגהבייט זכרון: המחיר הוא: 37,834 דולר

במילים אחרות: אתה תשלם 13,755 דולר על פחות ליבות (8 פחות), פחות Cache (באינטל תקבל 38.5 מגה למעבד, ב-AMD תקבל 64 מגה למעבד), פחות ערוצי זכרון ישירים (אינטל: 6, מול AMD: 8) ופחות נתיבי PCIe (אינטל: 48, ואצל AMD: 128), ועוד לא דיברנו על כך שמבחינת Performance Per Dollar ומבחינת Performance Per Watt ההצעה של אינטל לא משתלמת בהשוואה להצעה של AMD.

זו ההצעה של הקצה העליון, ברמות היותר נמוכות ההפרש יורד אולם עדיין ההצעות של AMD יהיו יותר זולות מההצעות של אינטל Xeon SP. אפילו מנכ"ל אינטל לשעבר (בריאן קרזניץ) מודה בראיון שהמעבד של AMD הולך לכבוש חלקים רציניים בשוק ואינטל תנסה לעצור את זה ב-20% מהשוק.

מבחינת תצורת VDI, יש 2 דרכים לממש זאת: בתצורת "מפלצות" ואז כמות השרתים קטנה, או בתצורה של שרתים יותר קטנים. אישית הייתי ממליץ לקחת את שיטת ה"מפלצות" מכיוון שכמות השרתים במחיר הגבוה היא קטנה וניתן לדחוס אליה מאות מכונות VDI (תלוי כמובן בכמות הזכרון). כך לדוגמא: אם יש צורך ב-500 מכונות VM ל-VDI, אפשר בקלות להכניס אותם ל-2 מכונות (או 3 בשביל שרידות והתרחבות עתידית). אגב, אם תלכו לפי המחירים של VMWare ומעבדי EPYC, תשלמו פחות פר מכונה (ב-VMWare אין חשיבות לכמות ליבות פר מעבד, במיקרוסופט בהחלט יש!).

בכל מה שקשור ל-GPU, רבים אצים רצים לרכוש את הכרטיסים של nVIDIA כדי להכניס לפתרונות VDI, אולם כרטיס כמו AMD FirePro S7150 X2 שנותן ביצועים לא פחות מ-Tesla בכל הקשור ל-vGPU רק בפחות ממחצית המחיר. אפשר לרכוש אותו ישירות מיצרן השרתים או מיבואן AMD בארץ.

כל מה שהזכרתי הם דברים טכניים, אבל בסופו של דבר יושב מנהל ומחליט אם לכאן או לכאן ויש לו שאלות. ננסה לענות עליהן:

  • האם הפלטפורמה יציבה? בהחלט.
  • האם היצרנים כבר מכרו כאלו פה בארץ לחברות גדולות? בהחלט (בדקתי)
  • האם ציודים קיימים (כרטיסים שונים, דיסקים, GPU וכו') נתמכים? בהחלט.
  • האם בארץ ליצרנים יש שרתים כאלו שאפשר לבדוק במשרדיהם? ל-Dell ו-HPE כן. לנובו – לא. לחברת Cisco יש שרתים עם מעבדי EPYC (שרתי Cisco UCS C4200 ו-Cisco UCS C125 M5 Rack Server Node שניתן להכניס 8 כאלו בשרת 2U) אך לא ידוע לי אם יש להם שרת כזה בארץ לבדיקות/הדגמה. במידה ואתם מעדיפים שרתים מיצרנים אחרים (Asus, ASRock Rack, SuperMicro, TYAN) – לכולם יש משפחות שרתים עם EPYC.
  • האם יש תמיכה במערכות הפעלה? כולן עובדות ללא צורך בטלאים מיוחדים, כולל RHEL, VMware 6.5U3, Windows Server 2012R2/2016, CentOS 7.5.
  • האם מעבדים עתידיים יתאמו לשרתים הנוכחיים? כן. תושבת ה-SP3 של AMD תומכת במעבד הנוכחי ובדור שיצא אחריו לפחות (שיכלול עד 48 ליבות) כך שאם תרצו לשדרג את השרת למעבד עתידי, כל מה שתצטרכו לעשות זה לעדכן BIOS/UEFI ולרכוש את ה-Kit מהיצרן שרתים. AMD בדרך כלל שומרת תאימות ל-5 שנים קדימה מהופעת התושבת לראשונה.

לסיכום: יצרנים עושים הכל כדי לבדל ולשבח את מוצריהם, אך במקרים רבים ההשוואות כלל אינן מצביעות על תשתית שקיימת אצל הלקוח. בתחום ה-VDI אפשר לעשות דברים רבים ואפשר לחסוך לא מעט כספים. כפי שהדגמתי לעיל – לא כל גרף הוא אמיתי ומראה תוצאות אמיתיות ואובייקטיביות וחשוב גם לקחת בחשבון את הדברים שיש לשלם אחר כך (צריכת חשמל של שרתים?) וגם דברים כמו מחיר ליבה פר דולר.