內存計算在DSP中的應用分析

2.1 處理器的性能

　　早期處理器性能的提升主要依賴于主頻的提高，即CPU在每個時鐘周期內可以執行更多的指令。但由于能耗與散熱條件的限制，這種方法在2005年左右碰到了障礙。于是業界開始轉向多核處理器的設計，即每個處理器內包含多個相互獨立的計算內核。在多核處理器之前，英特爾開發了超線程技術，允許一個處理內核可以在同一時間執行兩條指令線程，從而更好地利用CPU的片上資源。今天，多核、多線程、高可擴展的SMP架構，為x86服務器奠定了運行SAP應用的基礎。

　　與上一代至強7500相比，至強E7的內核數量由8核(16線程)增加到了10核(20線程);同時得益于QPI總線架構，基于至強E7的服務器可以從雙路擴展到四路、八路，直至256路。這些技術進步使得SAP HANA可以在單一系統內獲得更多的計算資源，其性能指標可以隨硬件升級而線性擴展，用戶甚至可以通過部署1000以上內核的系統實現更復雜的實時分析。

　　2.2 內存的性能

　　對于SAP內存計算應用來說，內存子系統的性能是否強壯顯得非常重要。一方面，64位操作系統的普及，使得今天的x86服務器內存可以超過32位的4個GB，理論上達到幾乎無限制的18 Exabyte(即180億GB);另一方面，隨著平臺技術的發展，以及每GB內存價格的下降，服務器系統內存容量越來越大。今天服務器的內存容量已經可以用TB來計算，每1TB即1000GB。

　　具體到至強E7來看，則主要通過大容量緩存、更高內存帶寬、以及更大容量的內存來滿足這一需求。比如，至強7500的三級緩存是24MB，至強E7達到了30MB，這使得SAP HANA應用中，CPU計算內核可以直接從緩存中讀取更多的數據，訪問速度因此更快。在內存方面，以四路服務器為例，至強7500系統可以支持16GB內存條，最大內存容量為1TB，而至強E7系統可以支持32GB的內存條，系統內存容量擴大到2TB。

　　當然，在SAP HANA應用中，快速的I/O也很關鍵，至強E7通過QPI互連總線，大大提高CPU與內存之間、CPU與CPU之間以及節點之間的數據傳輸速率，降低延遲。

　　2.3 高可用性

　　面向海量數據進行實時分析的系統，其對穩定可靠性的要求是不言而喻的。在這方面，新的至強E7服務器平臺在安全可靠性(RAS)方面也提供了更多的支持。比如Double Device Data Correction(DDDC)就對SAP HANA非常有用，允許當內存同時出現兩個錯誤時，也可以恢復。又比如Machine Check Architecture Recovery(MCA Recovery)技術使得SAP HANA可以與操作系統一起，從許多無法糾正的內存錯誤中恢復，在許多場合下可以不用停機就能恢復數據。在至強E7中，類似這樣的RAS技術還有20多條。

　　在一個針對32億條POS機銷售記錄的復雜模型中，英特爾與SAP進行了聯合測試，測試表明，跟上一代的至強7500相比，至強E7的性能提高了1.37倍。另外，同樣基于至強E7平臺，英特爾超線程技術性能提升1.21倍，NUMA技術提供1.07倍，睿頻加速(Turbo Boost)技術性能提升1.04倍，如下圖所示：

　　3 內存計算的前景展望

　　據了解，在SAP HANA的研發過程中，得到了IBM、惠普、思科、富士通、英特爾等硬件廠商的支持，同時也有可口可樂(希臘)、未來集團(Future Group)、喜利得(Hilti)在參與。比如喜利得(Hilti)是一家為全球建筑市場提供設備和技術的企業，擁有2萬名員工，其中三分之二直接從事與客戶打交道的銷售與工程工作，因此每天會發生超過20萬次客戶接觸。通過SAP HANA，該公司將交易與分析系統進行了融合，在早期測試中，搜索和分析5300萬條客戶數據記錄的時間從原來的2-3個小時，降低到了2-3秒。

　　許多服務器廠商也已經推出了基于英特爾至強E7處理器的服務器，并針對SAP HANA開發了相應的解決方案，如IBM的x3690 x5、x3850 x5服務器，戴爾的PowerEdge R910服務器等。IBM宣稱，其SAP HANA工作負載優化方案可以使基于SAP的ERP數據分析應用達到每秒處理1.3TB的數據量，以及每小時進行10000次復雜的組合查詢分析報告。