По оценкам Intel, уже к 2025 году больше половины всех данных обрабатываться будут вне привычных ЦОД. Концепция периферийных вычислений, довольно новая и ещё недавно, часто реализация этой методики происходило стандартными процессорами, которые создавались для серверов или даже для обычных компьютеров. У компании Intel, подобные решения заполняют процессоры из серии Xeon D, которая получила логическое обновление и теперь предназначены для использования на периферии.
Представлены новые серии процессоров Xeon D-1700 и D-2700. Они умеют выполнять функции со свойствами, востребованными именно на периферии и отдельно нужно отметить, на периферии нового поколения.
Что из себя представляют новые процессоры:
- Интегрированный 100GbE-контроллер (до 8 портов) с поддержкой RDMA iWARP и RoCE v2;
- Интегрированный коммутатор и обработчик пакетов у Xeon D-2700;
- До 32 линий PCI Express 4.0;
- Поддержка Intel QAT, SGX и TME;
- Поддержка AVX-512, в том числе VNNI/DL Boost;
- Поддержка технологий TSN/TCC крайне необходимые для систем реального времени.
Что касается технологий для систем реального времени, то ранее он реализовывался в процессорах серий Atom x6000E, Xeon W-1100E, а также в некоторых процессорах Intel Core 11-го поколения. Эта технология создаёт возможность для координации вычислений происходящих с точностью менее 200 мкс в режиме TCC. Такое возможно с помощью создания точной синхронизации временнных настроек внутри платформы. Процессоры Xeon D имеют преимущество, так как «умеют» обрабатывать данные с подобной временной точностью. Для этого у них есть специальный встроенный планировщик для общего кеша L3.
У Intel есть собственный набор API с подробной документацией, которые обеспечивают работу систем, обслуживающих сверхточные промышленные процессы, для которых отлично подходят новые процессоры. Есть и необходимые средства разработки для получения максимальной эффективности режима TCC. Кроме того, есть поддержка пакета технологий Intel QuickAssist (QAT) чтобы решать задачи (де-)шифрования и (де-)компрессии более эффективно.
Процессор Xeon D-2700, поддерживает уже третье поколение QAT связанное напрямую с контроллером Ethernet и встроенным программируемым коммутатором. В том числе, поддерживается, и IPSec-шифрование в реальном времени и с поной скоростью работы, классификация (QoS) трафика. Кроме того, включена поддержка новых алгоритмов, как например, Chacha20-Poly1305 и SM3/4, есть и собственный «движок» для публичных ключей, произошло улучшение алгоритмов проведения компрессии.
Как известно, QAT умеет работать совместно с CPU (lookaside-разгрузка) или совсем обходиться без него, а использовать AES-NI. Для улучшения обработки безопасности есть полноценная поддержка защищённых вычислительных анклавов SGX. Это решение значительно сужает направления атак и со стороны операционной системы и ПО, и со стороны гипервизора виртуальных машин. Обычно, уровень опасности на периферии выше, если сравнивать с контролируемым окружением в ЦОД. Только для использования SGX необходима модификация программного обеспечения.
Архитектура ядер у новых процессоров Xeon-D - используется архитектура Ice Lake-SP. Здесь есть поддержка DL Boost/VNNI для возможности работы с форматами пониженной точности и улучшенного выполнения инференс-нагрузок. Новые процессоры опережают Xeon D-1600 почти в 2,5 раза. Конечно, есть и другие стандартные для платформы функции, как например, PFR или SST. Дополнительно нужно указать поддержку Intel Slim BootLoader.
Необходимость у таких процессоров масштабируемости. Новая платформа поддерживает расширение от 2 до 10 при варианте процессоров D-1700. У процессора D-2700 до 20 ядер. TDP процессоров находится в пределах 25–90 у D-1700 и 65–129 Вт у D-2700. У разных процессоров поддержка расширенного диапазона температур, вплоть до -40 °C. Эти процессоры в упаковке BGA, но с некоторыми другими размерами — 45 × 45 мм в отличие от 45 × 52,5 мм. Ещё есть отличия у младших Xeon D-1700 в поддержке памяти с ограничением тремя каналами DDR4-2933, и у D-2700 четыре полноценных канала DDR4-3200.
Нужно отдельно отметить про совместимость с памятью Optane PMem, обе модели процессоров её не поддерживают. Это не очень понятно, ведь контроллер памяти поддерживать их должен. Компания Intel делает акцент на спрос заказчиков, если он будет, то появление процессоров с поддержкой PMem вполне вероятно. Напомним, предыдущие поколения процессоров Xeon-D зачастую использовались для создания СХД. Новые процессоры обладают 100GbE контроллером с RDMA, а значит они вполне интересны будут для использования в сегменте хранения данных.
Дополнительно есть и поддержка NTB, VROC и VMD. Процессор D-2700 обладает 32 линиями PCIe 4.0, а D-1700 — 16 линиями для подключения периферии. Обе серии процессоров оснащены 24 линиями HSIO, которые в разных условиях можно использовать для PCIe 3.0, SATA или USB 3.0. Пока, компания Intel, все разнообразные возможности подключения периферии только для различных адаптеров и ускорителей.
Разработчик предлагает использовать новые процессоры в качестве контроллеров программно-определяемых сетей, включая новые сети 5G. Для этих целей разработана новая референсная платформа с отдельным модулем COM-HPC и с процессором и DIMM-модулями. Такие решения позволяют гибко модернизировать рабочую систему. В базовом варианте наличие радиотрансиверов становится актуальным для воспроизведения сценария vRAN.
Нужно понимать, новые решения в большей степени полноценная платформа, ведь компания Intel сделала сильный акцент на программной поддержке и на решениях с открытым программным кодом. Всё вместе, такой подход даёт возможность заказчикам систем на новых процессорах Xeon D разворачивать гораздо быстрее, проще новые комплексы периферийных вычислений. Производители серверного оборудования и обеспечения аппаратной части уже предлагают свои разработки на базе новых Xeon D-1700 и Xeon 2700.