Intel Xeon Scalable

2024: Уязвимость Downfall, позволяющая злоумышленникам похищать персональные данные пользователей

В процессорах семейства Intel, выпущенных за последние восемь лет, найдена уязвимость Downfall, позволяющая злоумышленникам похищать персональные данные пользователей, в том числе банковские, ключи шифрования и нарушать конфиденциальность. В числе жертв оказались физические лица, компании и центры обработки данных. Об этом TAdviser рассказали представители МТУСИ 16 января 2024 года.

Специалисты по информационной безопасности МТУСИ протестировали уязвимость Downfall, которой присвоен классификационный номер CVE-2022-40982, и представили отчет о последствиях, к которым она приводит. Как пояснил Владимир Николаев, руководитель сектора информационной и программной поддержки интеллектуальных соревнований в области ИБ МТУСИ, уязвимость Downfall представляет собой side-channel баг типа transient execution и при правильной эксплуатации открывает злоумышленникам доступ к ключам шифрования, личной переписке, пользовательским паролям и иной конфиденциальной информации. Примечательно, что эти данные защищены с помощью Software Guard eXtensions (SGX), аппаратного шифрования Intel, которое отделяет код и данные в памяти от софта в системе.

Тестирование проводилось на 2 локальных серверах, оснащенных процессорами Intel Skylake и Intel Ice Lake (Intel Xeon Scalable 3-го поколения). Исследование подтвердило наличие уязвимости Downfall в каждом случае.

Об уязвимости Downfall стало известно еще в августе 2023 года. Брешь обнаружил специалист Google Дэниел Могими (Daniel Moghimi), который после её изучения выяснил, что эксплуатировать уязвимость можно через инструкции AVX2 и AVX-512. Атаку с использованием Downfall он назвал Gather Data Sampling (GDS), а немногим позже придумал ее модифицированную версию Gather Value Injection (GVI), представляющую собой методику GDS, совмещенную с Load Value Injection (LVI). В качестве доказательства работы этих методов эксплуатации Downfall Могими опубликовал в своем профиле на GitHub прототипы готовых эксплоитов.

Downfall поставляется в комплекте с процессорами Intel линеек Skylake (подсерии Skylake, Cascade Lake, Cooper Lake, Amber Lake, Kaby Lake, Coffee Lake, Whiskey Lake и Comet Lake) и Tiger Lake. Также Downfall присутствует в серверных чипах Ice Lake и Rocket Lake. Многие из упомянутых выше процессоров сняты с производства. Из этого следует, что Downfall существует на протяжении как минимум восьми лет, т.к. процессоры Skylake вышли в 2015 году.^[1]

Для решения возникшей проблемы существуют определенные софтверные альтернативы, но каждая из них имеет свои недостатки: возможны потеря производительности на 30%, нарушение работы некоторых приложений вплоть до их полного отключения, — отметил Владимир Николаев.

Соответствующий патч, который может «залатать» Downfall, уже давно готов, но, по словам представителей МТУСИ, негативно сказывается на производительности устройства. При этом в новых процессорах Alder Lake и Raptor Lake уязвимость по неизвестным причинам отсутствует, хотя Intel не заявляла о ее устранении, отметили исследователи.

2022: Ошибка в архитектуре процессора, которая приводит к раскрытию конфиденциальных данных пользователя

10 августа 2022 года стало известно о том, что группа исследователей раскрыла метод атаки на ЦП Intel, который может позволить злоумышленнику получить конфиденциальную информацию. Метод атаки « AEPIC Leak (ÆPIC Leak) » связан с контроллером APIC, который помогает ЦП обрабатывать запросы на прерывание из различных источников, чтобы облегчить многопроцессорность. Когда он находится в режиме xAPIC, доступ к APIC-регистрам осуществляется через страницу ввода-вывода с отображением памяти (MMIO).

Иллюстрация:securitylab.ru

Для проведения атаки ÆPIC Leak злоумышленнику требуется привилегированный доступ (администратор или root-доступ) к APIC MMIO. По мнению исследователей, ÆPIC Leak затрагивает приложения, использующих технологию SGX, предназначенную для защиты данных от привилегированных злоумышленников.

AEPIC Leak существует из-за ошибки в архитектуре процессора, которая приводит к раскрытию конфиденциальных данных без использования какого-либо побочного канала. Они описали это как «первую ошибку ЦП, способную раскрывать конфиденциальные данные».Как с помощью EvaProject и EvaWiki построить прозрачную бесшовную среду для успешной работы крупного холдинга

По словам ученых, достаточно загрузить приложение анклава в память, чтобы иметь возможность утечки его содержимого. AEPIC Leak может полностью выгрузить память приложения менее, чем за 1 секунду.

ÆPIC Leak ( CVE-2022-21233 ) описана как уязвимость неинициализированного чтения памяти, которую Intel охарактеризовала как проблему среднего уровня опасности, связанную с неправильной изоляцией общих ресурсов. Компания опубликовала рекомендацию и предоставила список затронутых продуктов.

Затронуты следующие процессоры:

• Intel Ice Lake 10-го поколения;
• Intel Xeon 3-го поколения (Ice Lake SP);
• Ice Lake Xeon-SP;
• Ice Lake D;
• Gemini Lake;
• Ice Lake U, Y;
• Rocket Lake.

Кроме того, процессоры без поддержки SGX находятся в безопасности. По словам экспертов, ÆPIC Leak относится только к анклавам Intel SGX. ÆPIC Leak требует доступа к физической странице APIC MMIO, что может быть достигнуто только с высокими привилегиями. Традиционные приложения находятся в безопасности. Исследователи опубликовали код эксплойта на GitHub . Согласно отчету, уязвимость, скорее всего, не использовалась в реальных условиях, но её эксплуатация может не оставить следов в файлах журналов.

Intel рекомендует включать в ОС и мониторах виртуальных машин режим x2APIC, который отключает страницу xAPIC MMIO и вместо этого предоставляет APIC-регистры через регистры для конкретных моделей, что устраняет эту проблему в затронутых продуктах. Эти действия применимы только к доступу к физической странице xAPIC MMIO^[2].

2021

Появление в Yandex.Cloud

26 августа 2021 года Yandex.Cloud стала публичной облачной платформой, обеспечившей доступ пользователей к решениям на основе процессоров Intel Xeon Scalable 3-го поколения (под кодовым названием Ice Lake). Об этом стало известно 26 августа 2021 года. Подробнее здесь.

Intel Xeon Scalable 3-го поколения

6 апреля 2021 года компания Intel представила платформу для дата-центров, оптимизированную для работы с широким диапазоном рабочих нагрузок — от облака до сетей и интеллектуальной вычислительной периферии. Масштабируемое семейство процессоров Intel Xeon 3-го поколения с кодовым названием Ice Lake представляет собой основу платформы Intel для центров обработки данных (ЦОДов) с использованием технологий искусственного интеллекта (ИИ).

Intel Xeon Scalable 3-го поколения

По информации компании, процессоры Intel Xeon Scalable 3-го поколения обеспечивают прирост производительности — в среднем на 46% в распространенных рабочих нагрузках для ЦОДов по сравнению с предыдущим поколением. Процессоры также получили ряд платформенных возможностей, таких как встроенная система безопасности с поддержкой технологии Intel SGX, ускорение криптографических вычислений с технологией Intel Crypto Acceleration и ИИ-вычислений с технологией Intel DL Boost. Эти возможности в сочетании с широким выбором специализированных инфраструктурных решений Intel Select Solutions и Intel Market Ready Solutions позволят пользователям оптимизировать развертывание решений в облачных и корпоративных средах, системах для высокопроизводительных вычислений (HPC) и искусственного интеллекта, в приложениях систем безопасности, сетевых и периферийных вычислений.

Intel Xeon Scalable 3-го поколения

Благодаря технологическому процессу Intel 10 нанометров, процессоры Intel Xeon Scalable 3-го поколения, имеющие до 40 вычислительных ядер на сокет, обеспечивают прирост производительности в среднем в 2,65 раза по сравнению с системой пятилетней давности. Платформа поддерживает до 6 терабайт системной памяти, до 8 каналов DDR4-3200 и до 64 линий PCIe Gen4 на процессорный сокет.

Intel Xeon Scalable 3-го поколения обеспечивают:

• Встроенное ускорение ИИ: процессоры Intel Xeon Scalable 3-го поколения обеспечивают производительность, результативность и доступность работы с ИИ, позволяя пользователям извлекать больше ценной информации из своих данных. Данные процессоры для ЦОДов, обеспеченные встроенным ускорением ИИ, обширной оптимизацией ПО и широким выбором готовых решений, позволяют внедрять ИИ в различные приложения от периферии до сети и облака. Аппаратные и программные оптимизации обеспечивают оптимизацию производительности ИИ до 74% по сравнению с предыдущим поколением.
• Встроенная безопасность: технология Intel SGX защищает конфиденциальный код и данные, обладая наименьшей поверхностью атаки внутри системы. Теперь она доступна и в двухсокетных платформах на базе процессоров Xeon Scalable, поддерживающих защищенные анклавы, которые могут изолировать и обрабатывать до 1 терабайта кода и данных в рамках требований распространенных типов рабочих нагрузок.
• Встроенное ускорение криптографии: технология Intel Crypto Acceleration обеспечивает надлежащую производительность множества криптографических алгоритмов. Организации с интенсивными нагрузками шифрования — например, онлайн-ритейлеры обрабатывают миллионы клиентских транзакций ежедневно и могут использовать эту функцию для защиты пользовательских данных без существенного снижения времени отклика или общей производительности системы.

В дополнение, ближе к концу 2021 года разработчики ПО смогут оптимизировать свои приложения для ускорения рабочих нагрузок на платформах Xeon Scalable с помощью открытого кросс-архитектурного программного инструментария oneAPI, предлагающего свободу от технических и экономических ограничений проприетарных продуктов. Пакет решений для разработчиков Intel oneAPI Toolkit помогает раскрыть производительность процессора, возможности ИИ и шифрования с помощью усовершенствованных компиляторов, библиотек, инструментов анализа и отладки.

Кроме того, в каталогах Intel IoT Market Ready и Intel Select Solutions представлены уже более 500 решений, поддерживающих процессоры Intel Xeon Scalable. Каталоги решений помогают ускорять внедрение обновленных платформ; 80% решений Intel Select Solutions будут обновлены к концу 2021 года.

Платформы Intel для ЦОДов распространены на рынке благодаря возможностям для передачи, хранения и обработки данных. Технологическое портфолио платформы Intel Xeon Scalable 3-го поколения включает в себя постоянную память Intel Optane PMEM 200-й серии, твердотельные накопители Intel Optane SSD P5800X и Intel SSD D5-P5316 NAND, а также сетевые адаптеры Intel Ethernet 800-й серии и программируемые логические матрицы Intel Agilex.

Платформа Xeon Scalable 3-го поколения оптимизирована для широкого спектра задач и сегментов рынка — от облака до интеллектуальной периферии:

• Для облака: процессоры Intel Xeon Scalable 3-го поколения спроектированы и оптимизированы для работы в жестких условиях облачных нагрузок и поддерживают широкий спектр сервисных сред. Более 800 мировых поставщиков облачных услуг используют процессоры Intel Xeon Scalable, и облачные провайдеры планируют в 2021 году предоставлять облачные услуги на базе систем с процессорами Intel Xeon Scalable 3-го поколения.
• Для сети: в составе платформы Intel предлагает оптимизированные процессоры N-серии, предназначенные для работы в разнообразных сетевых средах. Процессоры Intel Xeon Scalable 3-го поколения обеспечивают в среднем на 62% большую производительность в широком спектре развернутых сетей и рабочих нагрузок 5G по сравнению с предыдущим поколением. Работая с обширной экосистемой Intel Network Builders, включающей более 400 участников, Intel представляет готовые концепции решений на основе процессоров Intel Xeon Scalable серии N для ускорения прохождения квалификационных испытаний и сокращения времени развертывания сетевых решений класса vRAN, NFVI, виртуальных CDN-платформ и других.
• Для интеллектуальной периферии: процессоры Intel Xeon Scalable 3-го поколения предлагают производительность, функционал безопасности и средства оперативного управления для создания решений в области ИИ, комплексной видеоаналитики и консолидированных рабочих нагрузок для вычислений на интеллектуальных edge-устройствах. Платформа обеспечивает до 1,56 раза большую производительность логического вывода ИИ для классификации изображений по сравнению с предыдущим поколением.

2020: Нехватка процессоров Intel Xeon

20 января 2020 года Hewlett Packard Enterprise (HPE) разослала своим клиентам письма, в которых предупредила о дефиците серверных процессоров Intel Xeon. Компания сообщила, что нехватка может сохраниться на протяжении всего года, поэтому заказчикам лучше присмотреться к альтернативным решениям.

Учитывая спрос, мы ожидаем, что поставки будут оставаться ограниченными на протяжении 2020 года. Это влияет на серверные платформы, использующие эти процессоры. Чтобы свести к минимуму последствия столь ограниченных поставок процессоров Cascade Lake, HPE призывает клиентов рассмотреть альтернативные процессоры, которые ещё доступны в продаже, — указано в сообщении HPE.

Hewlett Packard Enterprise (HPE) разослала своим клиентам письма, в которых предупредила о дефиците серверных процессоров Intel Xeon

Как пишет издание The Register, проблема дефицита особенно сильно сказалась на процессорах серии Xeon Silver 42xx, в результате чего покупателям стало не хватать серверных платформ ProLiant DL360, ML350 и BL460; Apollo 4200 и Synergy 480.

Хотя к январю 2020 года Cascade Lake-SP остается самой мощной архитектурой в семействе Intel Xeon, единственным альтернативным решением для клиентов, которым требуются новые системы, можно считать использование более старых решений Skylake-SP Xeon, которые были представлены ещё в 2017 году.

У Intel сохраняются сложности с поставками чипов на основе 14-нм техпроцесса, поскольку компания находится в процессе перевода своих линий на 10-нм технологию. Чтобы справиться с дефицитом, чипмейкер увеличил капитальные затраты, нарастил производство 14-нм продуктов, а также сократил выпуск менее прибыльных микросхем на заказ.

Кроме того, в 2019 году Intel увеличила количество кристаллов на полупроводниковой пластине на 25%, а в 2020-м ожидается еще 25-процентный рост.

Нехватка процессоров Intel имеет место с 2018 года. Компания надеялась решить проблему к третьему кварталу 2019-го, но возросший спрос на ПК и серверы лишь усилил ее.^[3]

2019

Прекращение выпуска процессоров Xeon Scalable с интеграцией Omni-Path

9 октября 2019 года стало известно, что Intel прекращает выпуск процессоров Xeon Scalable первого поколения с интеграцией фирменной архитектуры Omni-Path — еще один признак того, что компания уходит от разработки высокоскоростных межсоединений, которая предназначена для рабочих нагрузок высокопроизводительных вычислений (HPC).

Intel сообщила о планируемом прекращении выпуска в Уведомлении об изменениях по продукту, разосланном клиентам и партнерам, перечислив восемь процессоров от Xeon Gold 5117F и до Xeon Platinum 8176F.

В своем уведомлении компания указывает, что процессоры с интеграцией Omni-Path, в обозначение которых входит суффикс «F», снимаются с производства ввиду смещения рыночного спроса на «другие продукты Intel». Клиенты и партнеры имеют возможность заказать процессоры до 24 апреля 2020 года, а последние поставки будут осуществлены 9 октября 2020 года.

Другие процессоры, также снимаемые с производства, это: Xeon Gold 6126F, Xeon Gold 6130F, Xeon Gold 6138F, Xeon Gold 6142F, Xeon Gold 6148F и Xeon Platinum 8160F.

Ранее, в конце июля Intel подтвердила, что прекратила разработку для второго поколения своей платформы Omni-Path Architecture, известной также как OPA 200 series, которая имела бы пропускную способность 200 Гбит/с вместо 100 Гбит/с у OPA 100.

Хотя Intel заявляет, что продолжит продажи, поддержку и техобслуживание Omni-Path первого поколения, партнеры в канале говорят, что ввиду отсутствия дальнейших планов разработки вряд ли стоит продолжать инвестировать в продуктовую линейку с Omni-Path.

Если нет перспективного плана разработки, то нет смысла вкладываться в Omni-Path, — заметил один партнер в июле. — Это билет на одну поездку, так сказать.

В то же время, Intel заявила, что продолжит инвестировать в технологии связи, такие как Ethernet и полупроводниковая фотоника, и оценивает высокопроизводительные Ethernet-коммутаторы в качестве потенциальной альтернативы Omni-Path.

Архитектура Omni-Path столкнулась с острой конкуренцией со стороны компании Mellanox, которая занимается технологией межсоединений уже 20 лет и которую на октябрь 2019 года покупает Nvidia. Mellanox уже поставляет соединительное решение InfiniBand HDR с пропускной способностью 200 Гбит/с и готовит к выпуску 400-Гбит/с версию^[4].

Анонс Intel Xeon Scalable под кодовым названием Cooper Lake

7 августа 2019 года стало известно, что корпорация Intel анонсировала семейство процессоров Intel Xeon Scalable (под кодовым названием Cooper Lake), которые будут содержать до 56 процессорных ядер на один сокет, а также встроенный ускоритель для задач обучения искусственного интеллекта в стандартном процессоре под сокет. Процессоры представлены в рамках базовых платформ Intel Xeon Scalable и поступят в продажу в первой половине 2020 года. Платформенная производительность, которую обеспечивают процессоры Cooper Lake с большим числом ядер, позволит в полной мере реализовать возможности, заложенные в серию Intel Xeon Platinum 9200, набирающую популярность среди наиболее требовательных глобальных заказчиков Intel в области высокопроизводительных вычислений, включая HLRN, Advania, 4Paradigm и другие.

Процессоры Intel Xeon Platinum 9200, которые мы представили в рамках нашего семейства процессоров Intel Xeon Scalable 2-го поколения, получили признание среди наших заказчиков, которые внедряют современные технологии для реализации высокопроизводительных вычислений, задач расширенной аналитики, искусственного интеллекта и в высокоплотных инфраструктурах. Пополнение наших основных платформ Intel Xeon Scalable процессорами, содержащими до 56 ядер, поможет нам удовлетворить потребности еще большего числа заказчиков, для которых важна высокая производительность процессоров и большая пропускная способность памяти, комментирует Лиза Спелман (Lisa Spelman), вице-президент и генеральный менеджер по маркетингу центров обработки данных в корпорации Intel

Процессоры Intel Xeon Scalable (под кодовым названием Сooper Lake) будут включать в себя вдвое большее число ядер (до 56), обеспечивать более высокую пропускную способность памяти, более высокую производительность логики и задач обучения искусственного интеллекта в сравнении со стандартными процессорами Intel Xeon Platinum 8200. 56-ядерный процессор Cooper Lake будет иметь меньшее энергопотребление, чем нынешние процессоры Intel Xeon Platinum 9200. Cooper Lake станет процессором с архитектурой x86, который будет оснащен встроенным ускорителем для задач обучения искусственного интеллекта – в том числе поддерживать тип bfloat16, который добавлен в технологию Intel Deep Learning Boost (Intel DL Boost). Кроме того, Cooper Lake будет совместим на платформенном уровне с будущими 10 нм процессорами Ice Lake.

Intel Xeon Scalable второго поколения

2 апреля 2019 года Intel представила второе поколение серверных процессоров Xeon Scalable. Флагманская модель Xeon Platinum 9200 получила 56 вычислительных ядер, 12-канальный контроллер памяти и самую высокую пропускной способность оперативной памяти среди всех CPU Xeon. Утверждается, что средняя производительность этого чипа в 1,33 раза больше по сравнению с предыдущим поколением.

В начале апреля 2019 года Intel представила флагманский серверный процессор. Он получил 56 ядер и прирост скорости в 1,33 раза по сравнению с первым поколением Xeon Scalable

Процессоры выполнены в форм-факторе BGA5903, подразумевающем пайку CPU прямо на материнскую плату, и допускают двухпроцессорные конфигурации. Intel выделяет несколько ключевых особенностей новинок:

• интеграция технологии Intel Deep Learning Boost (Intel DL Boost), которая оптимизирована для ускорения рабочих нагрузок по построению логических заключений в алгоритмах искусственного интеллекта, например, в задачах распознавания изображений, обнаружения объектов или сегментации фотографий — в дата-центрах, корпоративном окружении или интеллектуальных устройствах на периферии. 

• поддержка технологии энергонезависимой памяти Intel Optane DC (максимальный объем — 36 Тбайт), которая, по словам разработчиков, помогает реализовать трехкратный прирост адресуемой памяти по сравнению с предыдущим поколением Intel Xeon Scalable.

• поддержка технологий Deep Learning Boost (обеспечивает повышение пропускной способности в 14 раз), Turbo Boost 2.0 и Speed Select

• добавление ряда функций аппаратной безопасности, которые помогают создать более надежную основу для вычислений, в том числе с защитой от атак по сторонним каналам, реализованной непосредственно на аппаратном уровне.

Новые продукты в Intel называют «три процессора в одном». Дело в том, что их можно настраивать таким образом, чтобы система учитывала в первую очередь количество ядер или тактовую частоту.^[5]

2018: Cascade Lake AP

6 ноября 2018 года компания Intel объявила о расширении своего процессорного портфолио семейством чипов с рабочим названием Cascade Lake AP (Advanced Performance) в конфигурации до 48 вычислительных ядер.

Cascade Lake AP – класс многоядерных высокопроизводительных процессоров серии Intel Xeon Scalable, ориентированных на мощную нагрузку в высокопроизводительных системах (high-performance computing, HPC), приложениях с искусственным интеллектом, а также для решений класса «инфраструктура как сервис (infrastructure-as-a-service, IaaS), отметили в Intel.

Представители разработчика объявили о том, что процессоры семейства Cascade Lake ожидаются в мультичиповой корпусировке MCP (Multi-Chip Package), объединяющей до 48 вычислительных ядер на чип с помощью внутренней шины UPI (Ultra Path Interconnect), с поддержкой до 12 каналов памяти DDR4 на процессорный сокет. Это значительно больше чем у 28-ядерных процессоров Xeon Platinum 8180 (поколение Skylake-SP) с 6-канальной памятью DDR4. В конфигурации для сервера с двумя процессорными сокетами (2P) система будет поддерживать до 96 вычислительных ядер и до 24 каналов памяти DDR4.

В Intel не была озвучена информация о том, будут ли процессоры Cascade Lake поддерживать технологию Hyper-Threading, но если такая опция будет реализована, каждый процессор будет обрабатывать до 96 вычислительных потоков, отметили в CNews.

По данным тестов, проведенных в Intel, процессоры Cascade Lake в тесте Linpack оказываются быстрее в 1,21 раза чипов Intel Xeon Scalable 8180 и в 3,4 раза обгоняют чипы AMD EPYC 7601. В тесте Stream Triad чипы Cascade Lake в 1,83 раза быстрее Intel Scalable 8180 и в 1,3 раза AMD EPYC 7601. В тесте AI/Deep Learning Inference с чипом Cascade Lake обработка изображений происходит в 17 раз быстрее чем с чипом Intel Xeon Platinum.

В дополнение к представленной процессорной архитектуре Cascade Lake, в Intel также предлагают иерархию размещения памяти и накопителей для тяжелых вычислительных задач. Предполагается, что «постоянная» память Intel Optane DC размещается в иерархии ниже DRAM, после нее идут Intel Optane SSD, далее 3D NAND SSD, и только после них винчестеры и ленточные накопители. Предполагается, что при такой организации архитектуры «постоянная» память Intel Optane DC DIMM работает вместе с процессорами Xeon в двух специальных режимах. Один из них – App Direct, где приложения, оптимизированные для работы с этим типом памяти, в полной мере могут использовать преимущества «постоянной» памяти в сочетании с ее большой емкостью. Второй режим – Memory Mode, позволяет использовать Intel Optane DC DIMM в качестве обычной DRAM. В то же время, приложение может размещать наиболее критичные данные в Intel Optane DC DIMM, и они сохранятся даже после отключения системы. Таким образом, затраты времени на перезагрузку большой базы данных можно свести с нескольких часов до нескольких секунд, утверждают в Intel.

По словам представителей Intel, процессоры семейства Cascade Lake AP будут доступны для заказа в первом полугодии 2019 года.^[6]

2017

Обзор платформы Xeon Scalable

Во всем мире говорят о четвертой промышленной революции, которая изменит способ использования постоянно растущих объемов данных ведущими копаниями. Человечество непрерывно накапливает огромные объемы информации, и старые технологии уже не справляются ни с хранением, ни с обработкой. Поэтому особый интерес для бизнеса представляет новая платформа и семейство процессоров Intel Xeon Scalable.

По данным IDC, объем информации, накопленной во всем мире, в 2017 году превысил 20 зеттабайт и продолжает расти. В связи с цифровизацией всех сфер экономики, аналитики ожидают, что к 2020 году данных будет уже более 100 зеттабайт, а к 2025 — свыше 160 зеттабайт. Для того, чтобы справиться с таким наплывом данных необходимы принципиально новые технологии, и одно из таких решений компания Intel предложила рынку в середине 2017 года. Новая платформа Intel Xeon Scalable включает в себя не только процессоры и новый чипсет, но также сетевые интерфейсы и инновационные решения для систем хранения – NVMe, VROC и VMD.

Платформа обеспечивает максимальную синергию всех элементов вычислительной системы и позволяет добиться максимальной производительности для поддержки тяжелых нагрузок, таких как сложная аналитика, машинное обучение, искусственный интеллект и обработка огромных объемов данных. Согласно тестам, проведенным ведущими компаниями, Intel Purely показала рост производительности корпоративных облачных приложений Huawei в 1,62 раза, бизнес-аналитики SAS в 2 раза, аналитических систем IBM в 1,47 раза, кодирования видео в Ericsson в 1,5 раза. С каждым днем количество рекордов новой платформы продолжает расти. Intel Xeon Scalable уже оценены такими компаниями как Amazon, AT&T, Google, Microsoft, Montefiore, Technicolor и Telefonica. Продукты новой серии уже используются при оснащении ЦОД, например, компаниями «Селектел» и РСК.

Актуальные сферы применения

Потребность в новых технологиях для центров обработки данных испытывают все отрасли без исключения. Компаниям необходимы новые, более мощные, быстрые, гибкие и защищенные решения. Для каждой конкретной задачи характерны свои потребности, но уже сегодня растущие рынки демонстрируют большой спрос на новые, высокопроизводительные технологии.

По данным IDC Cloud Infrastructure Tracker вплоть до 2020 года рынок облачных инфраструктур будет расти в среднем на 18% в год. Облачные провайдеры заинтересованы в том, чтобы минимизировать площади, занимаемые серверами и линейно наращивать производительность, просто добавляя новые вычислительные узлы. Большая динамика наблюдается также в сегменте обработки больших данных. Согласно прогнозу IDC, к 2020 году компании будут тратить уже $210 млрд, чтобы справиться с наплывом информации.

Новые процессоры и платформа Intel уже сейчас демонстрирует преимущества для организации сетей пятого поколения. И спрос на мощные платформы будет только увеличиваться, так как рынок SDN/NFV продолжает расти и по ожиданиям аналитиков Technology Business Research превысит $150 млрд к 2020 году. Увеличение происходит и в сегменте распределённых хранилищ данных. По оценке Gartner, гиперконвергентные инфраструктуры займут 24% всего рынка интегрированных решений уже к 2019 году. Но для того, чтобы такие системы работали эффективно, необходимо использовать высокопроизводительные сетевые интерфейсы и минимизировать задержки при передаче данных.

Новые технологии

Процессоры семейства Intel Xeon Scalable представляют собой чипы нового поколения, построенные на базе микроархитектуры Intel SkyLake. Такие инновации процессора, как Intel AVX-512, Intel Omni-Path и принципиально новая топология кристалла позволили достичь 1,6-кратного роста производительности по сравнению с предыдущим поколением¹. Линейка разделена на разные уровни – от платинового, в который входят чипы с 28 вычислительными ядрами до бронзового, предназначенного для массового рынка. Специальное расположение компонентов на кристалле позволяет максимально быстро получать данные из оперативной памяти и кэша, относящегося к другим ядрам.

Структура процессора Intel Xeon Scalable

Учитывая потребности в создании мощных многопроцессорных систем, разработчики вложили в новую платформу широкие возможности для взаимодействия между несколькими чипами. Наличие специального интерконнекта Intel Omni-Path создает равные условия для всех вычислительных ядер при доступе к любым ячейкам памяти вплоть до DDR4-2666, которая может работать в 6-канальном режиме. Архитектура Mesh открывает новые возможности для передачи данных между процессорами в одной системе. Таким образом, новая платформа Intel улучшает эффективность работы с объемными и разнородными наборами данных для самых разных задач.

Схема Intel Mesh Architecture - справа

В качестве одного из важнейших дополнений выступают твердотельные накопители Intel Optane. Они создают новый уровень хранения данных, занимающий промежуточное положение между DRAM и высокоёмкими накопителями. Низкий уровень задержек и высокая скорость доступа позволяют добиться значительно лучших результатов работы серверных систем. А в случае оптимизации нагрузок при помощи специального программного обеспечения Intel приводит к многократному росту важнейших параметров систем хранения. Так, установка 6 твердотельных накопителей Intel Optane при оптимизации Intel SPDK вместе с процессором Intel Xeon Platinum позволяет добиться роста IOPS до 5,2 раза, снижения уровня задержек до 3,3 раза, а также сокращения до 40 раз среднего времени отклика подсистемы хранения.

Подсистема памяти Intel Xeon Scalable

При построении облачных систем особого внимания заслуживает интегрированный контроллер Intel Ethernet с высокой скоростью работы и встроенной поддержкой защиты трафика и шифрования данных. Благодаря его наличию, вычислительные модули получают доступ к сетевым ресурсам с минимальными задержками и с гарантией сохранения приватности данных. Тем временем пропускная способность Intel Ethernet Controller в 4 канала по 10 Гбит/с создает преимущества для построения облачных решений, а также распределенных хранилищ данных.

Перспективы

Представляя свою самую производительную и универсальную платформу для центров обработки данных, корпорация Intel продемонстрировала системный подход и комплексное видение инфраструктуры современного ЦОДа, актуальное для различных сегментов рынка. Когда количество виртуализированных платформ постоянно растет, увеличивается спрос на мощные и гибкие системы, способные поддерживать большое количество процессов одновременно и перераспределять нагрузку в режиме реального времени. Имея на борту до 28 высокопроизводительных ядер, новая платформа Intel Xeon Scalable способна поддерживать в 4,2 раза больше виртуальных машин² и в 5 раз больше транзакций в секунду³, по сравнению с системами четырехлетней давности. В конфигурации для хранения данных она способна выполнять в 5 раз больше операций ввод/вывода на фоне 70% уменьшения задержки сигнала⁴, что позволяет быстрее передавать данные на хранение и извлекать их для анализа. Кроме того, платформа Intel Xeon Scalable может служить основой для развития сетей 5G, демонстрируя прирост производительности ключевых сетевых приложений до 2,5 раз.⁵

Платформа Intel Xeon Scalable характеризуется значительным увеличением производительности по сравнению с предыдущим поколением процессоров. При этом все процессоры линейки обладают совместимостью на уровне сокета, что упрощает процесс оснащения, модернизации и обслуживания стоек. Кроме того, платформа предлагает новые возможности для организации систем хранения данных благодаря использованию накопителей Intel Optane SSD и специализированного программного обеспечения. Эти характеристики, а также развитая партнерская экосистема делают платформу и семейство процессоров Intel Xeon Scalable удачным выбором для создания ресурсоемких дата-центров будущего.

¹ Результат 1,65 раза достигается при сравнении нормализованной производительности Intel® Xeon® E5-26xx v4 по сравнению с Intel® Xeon® Scalable (использованы тесты OLTP Brokerage, SAP SD 2-Tier, HammerDB, Server-side Java, SPEC*int_rate_base2006, SPEC*fp_rate_base2006, Server Virtualization, STREAM* triad, LAMMPS, DPDK L3 Packet Forwarding, Black-Scholes, Intel Distribution for LINPACK)

^2,3,4,5 Соответствует 1,2,3,4 здесь: https://newsroom.intel.ru/editorials/intel-xeon-scalable-processor-family-data-center/

Анонс платформы Xeon Scalable

11 июля 2017 года компания Intel представила, как она утверждает, самые производительные на рынке серверные процессоры. Решения Xeon Scalable усиливают позиции Intel на рынке чипов для дата-центров, используемых для работы облачных сервисов, отмечает Reuters.^[7]

Как рассказал агентству вице-президент подразделения Intel Artificial Intelligence Products Group Навин Рао (Naveen Rao), представленные процессоры получили более тесную поддержку вычислительных приложений нового поколения, таких как искусственный интеллект и беспилотные автомобили.

Процессор Intel Xeon Scalable

По сравнению предшествующим поколением платформа Intel Xeon Scalable обеспечивает прирост производительности систем в 1,65 раза, а в приложениях искусственного интеллекта — в 2,2 раза. Значительное преимущество, в частности, достигается за счет технологии Intel Advanced Vector Extensions 512 (Intel AVX-512), ускоряющей решение ресурсозатратных задач, новой архитектуры Intel Mesh, снижающей задержки в системе, технологии Intel QuickAssist аппаратного ускорения криптографии и операции сжатия данных, и интегрированной высокоскоростной архитектуры Intel Omni Path Architecture для экономичного развертывания кластеров.

Процессоры Xeon Scalable поделены на пять линеек в зависимости от производительности: Xeon Platinum 8100, Xeon Gold 6100, Xeon Gold 5100, Xeon Silver 4100 и Xeon Bronze 3100. У наиболее мощных чипов может быть до 28 вычислительных ядер с поддержкой работы в многопроцессорных системах с числом сокетов более восьми. Все продукты, кроме Intel Xeon Bronze 3100, поддерживают технологии Intel Turbo Boost 2.0 и Intel Hyper-Threading.

В Intel говорят, что платформа Intel Xeon Scalable разработана с целью помочь компаниям ускорить развертывание облачной и преобразование коммуникационной инфраструктуры и создать условия для использования технологий искусственного интеллекта.

Одновременно Intel представила серию оптимизированных конфигураций Intel Select Solutions, позволяющих ускорить оценку и развертывание инфраструктуры центров обработки данных и коммуникационных сетей. Решение предоставит рынку выбор проверенных конфигураций Intel, что позволит клиентам ускорить возврат инвестиций в инфраструктуру, основанную на Intel Xeon Scalable, для приоритетных пользовательских рабочих нагрузок.^[8]

212

Примечания