Oracle. Моторин Иларион. "Современные и перспективные системы на базе процессоров Oracle SPARC M7"

Copyright © 2015, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. |

Современные и перспективные системы на базе процессоров Oracle SPARC M7

Иларион Моторин [email protected]


Safe Harbor Statement

The following is intended to outline our general product direction. It is intended for information purposes only, and may not be incorporated into any contract. It is not a commitment to deliver any material, code, or functionality, and should not be relied upon in making purchasing decisions. The development, release, and timing of any features or functionality described for Oracle’s products remains at the sole discretion of Oracle.

3


6 процессоров за 5 лет

Oracle’s Microprocessors

2013 2011 2010 2013 2013 2015

16 x 2nd Gen cores 4 MB L3 Cache

1.65 GHz

8 x 3rd Gen Cores 4 MB L3 Cache

3.0 GHz


3.6 GHz


3.6 GHz


3.6 GHz

32 x 4th Gen Cores 64 MB L3 Cache

4.13 GHz

SPARC T3 SPARC T4 SPARC T5 SPARC M5 SPARC M6 SPARC M7

Software in Silicon

• Silicon Secured Memory • Ускорение шифрования • Ускорение запросов • И многое другое

}

4


Oracle SPARC M7: Самый быстрый процессор в мире

11/30/2015 5

T5 M7 улучшение

Больше ядер 16 32 2X

Больше кэша на ядро 0.5 MB 2 MB 4X Больше пропускная способность памяти

79 GB/s 168 GB/s 2X

Быстрая память 163 ns 131 ns +20%

Произвоительнее I/O 32 GB/s 144 GB/s 4X Выше тактовая частота

3.60 GHz 4.13 GHz +15%


Pointer “B”

Pointer “R”

Pointer “Y”

приложение память

GO

GO

Silicon Secured Memory: Защита от несанкционированного доступа

• Silicon Secured Memory обеспечиваят контроль доступа к памяти на уровне микроархитектуры – Скрытый бит “цвета” добавляется к указателю

(ключ) и области памяти (замок)

• "Цвета" должны совпадать или доступ запрещается и приложение прерывается – Устанавливается при выделении памяти и снимается

при освобождении памяти

• Позволяет предотвратить доступ за пределы структур и областей, использования неверных указателей, хакерских атак и упрощает разработчикам отладку

Непревзойдённая безопасность и надёжность на уровне микроархитектуры

6


SPARC M7: разработан для безопасности

• 15 алгоритмов шифрования

• 25 инструкций уровня пользователя

• 32 криптоакселераторов на процессор

• Ускорение алгоритмов:

– Асимметричных (Public Key Encryption)

– Симметричных (Bulk Encryption)

– Дайждест (Hash Functions)

Самая полная аппаратная поддержка алгоритмов шифрования

7

Входной поток

Зашифрованный поток


Многолетняя история интеграции безопасности в SPARC

�2005 �2007 �2010 �2011

SPARC T1

SPARC T2

SPARC T3

SPARC T4, T5, M5, M6, M7

RSA DSA

AES DES 3DES

DSA ECC MD5 RC4

RSA SHA-1 SHA-256

AES CRC32c DES

3DES DH DSA ECC

Kasumi MD5 RSA SHA-1 SHA-256 SHA-384 SHA-512

AES Camellia CRC32c DES

3DES DH DSA ECC

Kasumi MD5 RSA SHA-1 SHA-224 SHA-256 SHA-384 SHA-512

2011-2015

10 лет разработки аппаратной поддержки криптоакселераторов

8


SPARC M7: Масштабируемая безопасность

Скорость шифрования AES 128

–

T7-1

T7-2

T7-4

M7-8

M7-16

83 GB/s Crypto

332 GB/s Crypto

664 GB/s Crypto

1.3 TB/s Crypto

166 GB/s Crypto

9


SPARC M7 ощутимое преимущество на стойких алгоритмах

Значительное ускорение End-To-End шифрования

SPARC M7 32 ядра

IBM Power8 6 ядер

Intel X86 E5 v3 18 ядер

4x быстрее X86

11x быстрее

IBM Power

AES 128-CBC: популярен для облаков и БД

SPARC M7 32 ядра

IBM Power8 6 ядер

Intel X86 E5 v3 18 ядер SHA 512-1024: распространён в банковском ПО

83 GB/s

22 GB/s

8 GB/s

84 GB/s

4.7 GB/s

2.4 GB/s

18x быстрее X86

35x быстрее

IBM Power

10


Не поддерживается на не-SPARC платформах

Аппаратная поддержка безопасной on-line миграции виртуальных машин (Secure Live Migration )

• Передача ответственных (biz-critical) виртуальных машин (VM) по сети

• Образ VM шифруется при передаче: данные в безопасности при миграции машины

• Стойкое шифрование с использованием надёжных ключей

• Минимальное влияние на производительность в процессе миграции VM

VM VM VM

SPARC T7-1

SPARC T7-1

VM

11


Oracle Database 12c: Двойной формат базы

• Построчный и поколоночный форматы для одной таблицы

• Оба формата доспупны и консистентны

• Новый поколоночный формат для аналитики и отчётности

• Традиционный построчный для OLTP

Память Память

SALES SALES

Построчный формат

Поколоночный формат

SALES

12


SQL In Silicon: Ускорение запросов в памяти

SPARC M7

Cache

SQL Accel

SQL Accel

SQL Accel

SQL Accel

Core Core Core Core

• Встроенные в чип ускорители SQL

– Независимо обрабатывает компрессированные данные из памяти

– Сопоставимо с добавлением 32 дополнительных ядер

– До 170 миллирардов строк в секунду!

• Освобождает ядра общего назначения для другой нагрузки, например OLTP

• Распаковывает данные одновремено с выполнением SQL

– аналогично 64 специализированным ядрам

13


DAX: Data Analytics Accelerator

SPARC M7 поддержка опций In-Memory

• Высокая пропускная способность подсистемы памяти SPARC M7

• DAX: распаковка данных с той же скоростью что и простое сканирование

• DAX: обслуживает простые сканы (one-step scans), сканы по диапозону (range scans) и часть операций по джойнам с фильтрами Блума (Bloom filter joins)

SQL: select sum(lo_extendedprice*lo_discount) as revenue from lineorder, date_dim where lo_orderdate = d_datekey and d_year = 2012 and lo_quantity between 6 and 25 and lo_discount between 1 and 3

Processes: Decode values (DAX) & Sum aggregation (cores)

Hash Joins (cores) Bloom Filter Joins (DAX & cores)

Scans (DAX) Range Scans (DAX)

14


Распаковка в памяти со скоростью >120 GB/sec

SQL In Silicon: Ускорение Oracle Database 12c

Один шаг В10 раз

быстрее

Decompress More than Doubles data size

Read Software

scan Rea

d

Write

Wri

te

Rea

d

DA

X

Wri

te

Несколько шагов

SQL: SELECT count(*) …WHERE lo_orderdate = d_datekey …AND lo_partkey = 1059538 AND d_year_monthnum BETWEEN 201311 AND 201312;

t

15

Copyright © 2015, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. | Copyright © 2015, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. |

Image

T7-4 Beta System

Oracle Solaris 11.3

Oracle Database 12.1.0.2 plus bundle patch

SPARC + Oracle Database 12c In-Memory Быстрее чем flash хранилище, скорость тем выше чем разнородне данные

быстрее в83раза

Запросов в час

In-Memory + SQL in Silicon

Flash LUN

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

Единичные запуски запроса

Очень большой католог товаров ведущего on-line продавца

Запрос: “сколько уникальных товаров на складе?”

16


Больше пропускной способности

SPARC M7 vs. IBM Power8 SPARC M7 vs. x86 E5 v3

Локальная память SPARC M7 в 2 раза быстрее SPARC M7 в 3 раза быстрее

Удалённая память SPARC M7 в 4 раза быстрее SPARC M7 в 4 раза быстрее

Oracle

M7

Local Memory

168 GB/s

M7

RemoteMemory

111 GB/s

IBM

Power8

Local Memory

73 GB/s

Power8

Remote Memory

30 GB/s

X86

E5 v3

Local Memory

57 GB/s

E5 v3

Remote Memory

27 GB/s

• В современных компьютерах каждый процессор имеет свою локальную память

• Когда архитекрура не сбалансирована доступ к чужой памяти может оказаться сильно медленне чем к локальной

17


* Лучший результат для 2х проц. систем

SPECjEnterprise * PeopleSoft HR+Payroll

SPECcpu rates 1-chip (four benchmarks) PeopleSoft HR-only

SPEComp PeopleSoft Batch-only

SPECvirt2013 * PeopleSoft FMS Batch

Java Workload FLEXCUBE UBS

SAP-SD Oracle Communications ASAP Telco

E-Business Online

E-Business Order-to-Cash Batch In Memory Aggregation

E-Business Payroll Batch NoSQL YCSB

Oracle Internet Directory Graph

Oracle Stream Explorer R statistics

SPARC M7: 20 рекордов производительности

18


1,9x

1,9x

2,0x

1,9x

2,1x

2,1x

2,6x

2.5x

2,7x

4,0x

3,1x

2,4x

4,0x

General App+DB

Secure Cloud App+DB

Big Data / Mining

In Memory DB

10.8x

8.3x

Hadoop Graph NoSQL R Statistics

In Memory Queries Real Time Enterpise In Memory Aggregation Business Intelligence

Security Virtualization 4-chip Virtualization 2-chip Java + DB Java PeopleSoft ERP

От 2x до 4x быстрее чем на лучших x86 E5 v3 (на сокет)

19


(1) Заводская установка 1 (до 8 процессоров) или 2 (до 4 процессоров) (2) 1, 2, 3 или 4 перенастраиваемых доменов

Серверы SPARC T7 и M7

T7-1 T7-2 T7-4 M7-8 M7-16

Процессоров 1 2 2 или 4 до 8 до 16

Max ядер 32 64 128 256 512

Max потоков 256 512 1 024 2 048 4 096

Max памяти .5 TB 1 TB 2 TB 4 TB 8 TB

Форм-фактор 2U 3U 5U монтаж. шкаф / 10U монтаж. шкаф

Типы доменов LDOM LDOM LDOM LDOM, PDOM 1 LDOM, PDOMs2

20


Сервер SPARC T7-1

Один процессор SPARC M7 4.13 GHz

32 ядер, 256 потоков

До 512 GB памяти 8 или 16 DIMM, размером 16 или 32GB

6 слотов PCIe 3.0 LP До 2 из которых x16, зависит от конфигурации

8 отсеков для дисков 2.5”

До 8 SAS HDD или SSD До 4 NVMe SSD Поддерживается микс SAS и NVMe

Один контроллер SAS3 (HW RAID 0/1/10/1E)

Один свич NVMe PCIe

4 порта 10GBASE-T

2 блока питания 1000 W (1+1)

Габариты 2 RU

21



2 процессора SPARC M7 4.13 GHz

64 ядер, 512 потоков

До 1 TB памяти 16 или 32 DIMM, размером 16 или 32GB

8 слотов PCIe 3.0 LP с горячей заменой

4 из которых x16

8 отсеков для 2.5” дисков


До 2х контроллеров SAS3 (HW RAID 0/1/10/1E)

До 2х свичей NVMe PCIe


2 блока питания 2000W с горячей заменой (N+N)


22



2 или 4 проц. SPARC M7 До 128 ядер, 1 024 потоков

До 2 TB памяти 8 или 16 DIMМ на процессор, размером 16 или 32GB

16 слотов PCIe 3.0 LP с горячей заменой

8 из которых x16

8 отсеков для 2.5” дисков


Два контроллера SAS3 (HW RAID 0/1/10/1E)

До двух NVMe PCIe свичей


4 блока питания 3000W с горячей заменой (N+N)


23


Сервер SPARC M7-8

24

От 2 до 8 процессоров SPARC M7

До 256 ядер, 2 048 потоков

2 конфигурации на выбор 1 статический домен до 8 процессоров 2 статических домена, каждый до 4 проц.

До 4 TB памяти 8 или 16 DIMM на процессор, размером 16 или 32GB

До 24 слотов PCIe 3.0 x16 с горячей заменой

3 слота PCIe на процессор выделенный PCIe Root Complex на слот

Дублированные блоки питания с горячей заменой, дублированные системные часы

6 блоков питания 3000 W по схеме (N+N)

3х фазное питание через PDU или 1 фазное напрямую

Заводской монтаж в Sun Rack II 1242

Опционально: поставка без шкафа 10 RU (требуется шкаф глубиной 1200 мм)

24


Сервер SPARC M7-16

25

От 4 до 16 процессоров SPARC M7

До 512 ядер, 4 096 потоков

Перенастраиваемые домены 1, 2, 3 или 4 физических домена

До 8 TB памяти 8 или 16 DIMM напроцессор, pазмером 16 или 32GB

До 48 слотов PCIe 3.0 x16 с горячей заменой

3 слота PCIe на процессор выделенный PCIe Root Complex на слот

Дублированные блоки питания с горячей заменой, дублированные системные часы, дублированный интерконнект, резервные линии и перепосылка сообщений

16 блоков питания 3000 W по схеме (N+N)

Два 3х фазных блока питания

Один специальный монтажный шкаф габариты аналогичны Sun Rack II 1242

Перестановка в другой шкаф не поддерживается

25


ZS3 Встроенный дисковый массив • 160 TB (raw) Для вируальных машин и служебных данных

QDR InfiniBand Интерконнект • 40GB/s QDR InfiniBand "бэкплэйн"

M7 Servers для БД и приложений • 1 или 2 M7 сервера (Elastic Configurations)

• 2 физических домена на сервер M7, 1 - 4 процессора кажд.

• До 8TB RAM на шкаф

Exadata Storage Servers для файлов БД Oracle От 3 до 11 серверов (Flex. Config.)

High Capacity (96TB raw HDD каждый)

Extreme Flash (12.8TB raw flash каджый)

SuperCluster M7: Архитектура

11/30/2015 26

SuperCluster M7

11/30/2015


SuperCluster M7: Elastic Conf. Наращиваем ЦП и память

11/30/2015 27

Базовая конфигурация

Макссимум ЦПУ и памяти

Quantity Component

1 Rack Infrastructure

2 M7-8 Chassis

4 Physical Domains

16 CMIOU Modules 1 CPU, 0.5 TB RAM

1 ZS3-ES Storage Device

2 InfiniBand Leaf Switches

1 InfiniBand Spine Switches

6 Exadata Storage Servers

1 Management Switches

Максимум процессоров и памяти

Максимум на шкаф:

- 2 сервера M7-8

- 16 Процессоров M7

- 8 TB памяти

- 6 серверов хранения

AD

D C

APA

CIT

Y


SuperCluster M7: Elastic Conf. Наращиваем серверы хранения

11/30/2015 Oracle Confidential 28

Максимум серверов хранения

Quantity Component

1 Rack Infrastructure

1 M7-8 Chassis

2 Physical Domains

8 CMIOU Modules 1 CPU, 0.5 TB RAM

1 ZS3-ES Storage Device

2 InfiniBand Leaf Switches

1 InfiniBand Spine Switches

11 Exadata Storage Servers

1 Management Switches

Максимум серверов хранения

AD

D C

APA

CIT

Y

Максимум на шкаф:

- 1 сервер M7-8

- 8 процессоров M7

- 4 TB памяти

- 11 серверов хранения

Базовая конфигурация


Перспектиный процессор на базе M7: Sonoma

29


Sonoma: планируемые характеристики

30

• 8 ядер SPARC 4го поколения (такие же как в M7)

• Оптимизированный кэш

• Продвинутая реализация ⁻ SW in Silicon ⁻ Silicon Secured Memory ⁻ DAX

• Втроенные контроллеры ⁻ DDR4 ⁻ PCIe 3 ⁻ InfiniBand HCA ⁻ InfiniBand Scale-Out links

Copyright © 2015, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. | Copyright © 2015, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. |

oracle.com/sparc

31


Benchmark Disclosure Statement • Copyright 2015, Oracle &/or its affiliates. All rights reserved. Oracle & Java are registered trademarks of Oracle &/or its affiliates. Other names may be trademarks of their

respective owners

• SPEC and the benchmark name SPECjEnterprise are registered trademarks of the Standard Performance Evaluation Corporation. Results from www.spec.org as of 10/25/2015. SPARC T7-1, 25,818.85 SPECjEnterprise2010 EjOPS (unsecure); SPARC T7-1, 25,093.06 SPECjEnterprise2010 EjOPS (secure); Oracle Server X5-2, 21,504.30 SPECjEnterprise2010 EjOPS (unsecure); IBM Power S824, 22,543.34 SPECjEnterprise2010 EjOPS (unsecure); IBM x3650 M5, 19,282.14 SPECjEnterprise2010 EjOPS (unsecure).

• SPEC and the benchmark name SPECvirt_sc are registered trademarks of the Standard Performance Evaluation Corporation. Results from www.spec.org as of 10/25/2015. SPARC T7-2, SPECvirt_sc2013 3026@168 VMs; HP DL580 Gen9, SPECvirt_sc2013 3020@168 VMs; Lenovo x3850 X6; SPECvirt_sc2013 2655@147 VMs; Huawei FusionServer RH2288H V3, SPECvirt_sc2013 1616@95 VMs; HP ProLiant DL360 Gen9, SPECvirt_sc2013 1614@95 VMs; IBM Power S824, SPECvirt_sc2013 1371@79 VMs.

• SPEC and the benchmark names SPECfp and SPECint are registered trademarks of the Standard Performance Evaluation Corporation. Results as of October 25, 2015 from www.spec.org and this report. 1 chip resultsSPARC T7-1: 1200 SPECint_rate2006, 1120 SPECint_rate_base2006, 832 SPECfp_rate2006, 801 SPECfp_rate_base2006; SPARC T5-1B: 489 SPECint_rate2006, 440 SPECint_rate_base2006, 369 SPECfp_rate2006, 350 SPECfp_rate_base2006; Fujitsu SPARC M10-4S: 546 SPECint_rate2006, 479 SPECint_rate_base2006, 462 SPECfp_rate2006, 418 SPECfp_rate_base2006. IBM Power 710 Express: 289 SPECint_rate2006, 255 SPECint_rate_base2006, 248 SPECfp_rate2006, 229 SPECfp_rate_base2006; Fujitsu CELSIUS C740: 715 SPECint_rate2006, 693 SPECint_rate_base2006; NEC Express5800/R120f-1M: 474 SPECfp_rate2006, 460 SPECfp_rate_base2006.

• SPEC and the benchmark name SPEC OMP are registered trademarks of the Standard Performance Evaluation Corporation. Results as of October 25, 2015 from www.spec.org and this report. SPARC T7-4 (4 chips, 128 cores, 1024 threads): 27.9 SPECompG_peak2012, 26.4 SPECompG_base2012; HP ProLiant DL580 Gen9 (4 chips, 72 cores, 144 threads): 21.5 SPECompG_peak2012, 20.4 SPECompG_base2012; Cisco UCS C460 M7 (4 chips, 72 cores, 144 threads): 20.8 SPECompG_base2012.

• Two-tier SAP Sales and Distribution (SD) standard application benchmarks, SAP Enhancement Package 5 for SAP ERP 6.0 as of 10/23/15: SPARC T7-2 (2 processors, 64 cores, 512 threads) 30,800 SAP SD users, 2 x 4.13 GHz SPARC M7, 1 TB memory, Oracle Database 12c, Oracle Solaris 11, Cert# 2015050. IBM Power System S824 (4 processors, 24 cores, 192 threads) 21,212 SAP SD users, 4 x 3.52 GHz POWER8, 512 GB memory, DB2 10.5, AIX 7, Cert#201401. Dell PowerEdge R730 (2 processors, 36 cores, 72 threads) 16,500 SAP SD users, 2 x 2.3 GHz Intel Xeon Processor E5-2699 v3 256 GB memory, SAP ASE 16, RHEL 7, Cert#2014033. HP ProLiant DL380 Gen9 (2 processors, 36 cores, 72 threads) 16,101 SAP SD users, 2 x 2.3 GHz Intel Xeon Processor E5-2699 v3 256 GB memory, SAP ASE 16, RHEL 6.5, Cert#2014032. SAP, R/3, reg TM of SAP AG in Germany and other countries. More info www.sap.com/benchmark

• Additional Info: http://blogs.oracle.com/bestperf

32