Der Intel-Prozessor E7 v3 für die Echtzeit-Analyse

In-Memory und Big Data – zwei Workloads, ein Xeon-Megachip

| Redakteur: Ulrike Ostler

Intelligenter, schneller und aufnahmefähiger: Die Version 3 des Intel-Prozessors Xeon E7 (Haswell EX).
Intelligenter, schneller und aufnahmefähiger: Die Version 3 des Intel-Prozessors Xeon E7 (Haswell EX). (Bild: Intel)

Gestern hat Intel die bereits dritte Version seines „Xeon-E7“-Prozessors vorgestellt. Mit diesem adressiert der Hersteller vor allem Anwender, die Echtzeit-Analysen benötigen – und das sind praktisch alle. In Frage kommen sowohl In-Memory- Analysen als auch Auswertungen unstrukturierter Daten, etwa mittels Hadoop.

„Echtzeit“, führt Alan Priestley aus, Cloud Services & Big Data Analytics Marketing Director EMEA bei der Intel Corporation in Feldkirchen bei München, bedeute nicht immer eine unmittelbare Antwort auf Fragen an unvorstellbare Mengen an Daten. Vielmehr könne „realtime“ auch bedeuten, die Ergebnisse in Stunden vorliegen zu haben, statt in Monaten.

Abbildung 1: Die Xeon E7-v2- und -v3-Prozessoren sind zueinander sockelkompatibel.
Abbildung 1: Die Xeon E7-v2- und -v3-Prozessoren sind zueinander sockelkompatibel. (Bild: Ostler)

Das aber sei bedeutsam, denn: Der Wert von Daten ist umso höher, je aktueller sie sind oder anders herum, Daten verlieren drastisch an Wert, je älter sie werden. Das gilt sowohl für klassische Unternehmensdaten, die herkömmlich etwa in Data Warehouse ausgewertet werden, als auch für Big Data, etwa bei der Analyse von Bilddaten im Gesundheitswesen oder von Sensordaten im Verkehr.

Das sagen Analysten

Fest steht: Die Möglichkeit zur schnellen Analyse verändert die Industrie. Geht es um die Auswertung von Unternehmensdaten, spielt daher das In-Memory-Computing, prominenter Vertreter dieser Technik ist SAP HANA, eine immer größere Rolle. In-Memory-Datenbanken platzieren und analysieren die Daten direkt im Arbeitsspeicher und sparen damit die bisher nötigen Schreib- und Lesevorgänge aus den Festplatten der Datenbank-Systeme.

Abbildung 2: Anwendungen für Intel Xeon E7 v3 und Erfahrungen
Abbildung 2: Anwendungen für Intel Xeon E7 v3 und Erfahrungen (Bild: Intel)

Während 2012 lediglich rund zehn Prozent der mittleren und größeren Unternehmen In-Memory-Analyse einsetzten, sollen es den Marktforschern von Gartner zufolge bis 2015 schon 35 Prozent sein. Die Analysten rechnen zudem damit, dass bis Ende 2018 mindestens 50 Prozent der 2.000 weltgrößten Unternehmen In-Memory-Computing einsetzen werden, um stärker von ERP-Investitionen (Enterprise Resource Planning) zu profitieren. Der Online-Marktplatz Ebay verwaltet beispielsweise die Daten von mehr als 100 Millionen Nutzern weltweit mit einer riesigen Datenmenge von mehr als 50 Petabyte.

Weltrekorde und Steigerungsraten

Mit der Xeon-E7-v3 Prozessorfamilie – 8800 und 4800 – können Unternehmen sehr große Datenmengen sicher im Arbeitsspeicher verarbeiten und analysieren. Mit jeder CPU lassen sich bis zu 1,5 Terabyte (TB) Speicher unterstützen. Außerdem lassen sich native 2-, 4- und 8-Prozessor-Konfigurationen bauen und OEM-Node-Controller auf bis zu 32 Sockel ausbauen. Damit können 8-Prozessor-Konfigurationen bis zu 12 Terabyte Speicher unterstützen. Unterstützt wird übrigens sowohl DDR3 als auch DDR 4.

Abbildung 3: Der im 22-nm-FinFET-Verfahren hergestellte Chip misst 662 Quadratmillimeter und beinhaltet 5,69 Milliarden Transistoren.
Abbildung 3: Der im 22-nm-FinFET-Verfahren hergestellte Chip misst 662 Quadratmillimeter und beinhaltet 5,69 Milliarden Transistoren. (Bild: Ostler)

Schon jetzt kann Intel auf mehr als 20 Weltrekorde für unternehmenskritische Anwendungen verweisen, die die Partner-Unternehmen erzielt haben. Im SAP-SD-Benchmark konnte etwa Fujitsu mit „Primequest-2800E2“, in dem der Prozessor „Xeon E7-8890v3“ arbeitet, den Achtsockel-Vorgänger mit E7 8890v2 um 23 Prozent abhängen. Beim „Dell-PowerEdge-R30“-System mit vier Sockeln lag der Unterschied bei 22 Prozent.

Weitere Angaben von Intel weisen bis zu 1,7-mal mehr Leistung im Vergleich zur vorherigen Generation für Analysen aus und eine bis zu 12-fache Leistungsverbesserung im Vergleich zu fünf Jahre alten 4-Sockel „Intel Xeon 7400“-basierten Servern.

Noch mehr Leistung

Beim Xeon E7 v3 ist das Feature „Transactional Synchronization Extensions“ (TSX) aktiviert, das die Speicherverwaltung optimiert. In Benchmarks mit SAP HANA kamen Leistungssteigerungen bis zum Faktor 6 zustande, im Vergleich von „Xeon E7-8890 v3“ zum Vorgänger „Xeon E7-4890 v2“.

Dazu kommt der Einsatz von Advanced Vector Extensions (AVX): Vektor-Integer-Operationen mit 256 Bit und Fused Multiply Add. Das bringt laut Intel bis zu 68 Prozent Leistungssteigerung im Vergleich zur vorherigen Generation.

Im Vergleich mit RISC-Architekturen

Intel-Manager Priestley weist aber auch darauf hin, dass die jüngsten Xeon-E7er sich auch in Bezug auf Total Cost of Ownership (TCO) wacker schlagen. Im Vergleich zu RISC-Architekturen sinken die gesamten Betriebskosten um 85 Prozent. Denn durch die höhere Leistung sparten die E7er nun Ausgaben für Hardware, Stromversorgung und Kühlung, rechnet Priestley vor. „Dies entspricht einer um bis zu zehnmal höheren Leistung pro Dollar.“ Bei einer Abnahme von 1.000 Stück müssen OEMs zwischen 1.224 und 7.175 Dollar berappen (Preise für Xeon E7 v3).

Abbildung 4: Würden alle neuen Features des Intel-Prozessors ausgenutzt, käme man auf einen TCO-Vorteil von 85 Prozent im Vergleich zu RISC-Architekturen, so Intel.
Abbildung 4: Würden alle neuen Features des Intel-Prozessors ausgenutzt, käme man auf einen TCO-Vorteil von 85 Prozent im Vergleich zu RISC-Architekturen, so Intel. (Bild: Intel)

Darüber hinaus wartet die Generation v3 der Xeon-E7-Prozessoren mit neuen Funktionen für die Sicherheit und Zuverlässigkeit auf. Sie können etwa mit den „Intel Advanced Encryption Standard New Instructions“ (Intel AES-NI) verschlüsseln. Zudem wurde die „Intel Run Sure“-Technik um weitere RAS-Funktionen für höhere Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Wartungsfreundlichkeit (RAS Reliability, Availability, Serviceability) erweitert. Sie ist für Lösungen konzipiert, die 99,999 Prozent Verfügbarkeit für geschäftskritische Daten bieten, und reduziert das Risiko und die Kosten von geplanten und ungeplanten Ausfallzeiten.

TXT - Trusted Execution adressiert Compliance

Interessant ist die „Trusted-Execution-Technik“ (TXT); sie arbeitet mit dem jeweiligen Betriebssystem zusammen, verifiziert etwa das System-BIOS und die Firmware und startet das Betriebssystem. Werden Fehler diagnostiziert, erhält das Betriebssystem eine Rückmeldung. Dieses entscheidet, was weiter im Rechner geschieht.

Diese Hardware-basierte Methode der Verification ist also insbesondere nützlich in Bezug auf Compliance-Anstrengungen. Sie härtet quasi Plattformen, die Angriffen auf Hypervisoren, das BIOS oder anderer Firmware ausgesetzt sind, etwa durch schädliche Root Kits oder Schadsoftware. So ist die Funktion auch als Erweiterung der Virtual Machine Extensions (VMX) zu sehen, der Intel-Technik für virtuelle Umgebungen.

Zusammenarbeit mit Cloudera

Die v3-Variante von Xeon E7 soll aber auch Big-Data-Anwendungen besser gerecht werden. Alleine der Einsatz von Intel AES NI steigert auch in diesem Umfeld die Off-Load- Performance um den Faktor 2,5, eine Leistung die gefordert ist, sollen etwa komplette Hadoop-Datensätze verschlüsselt werden. Dann werden, je nach zu verarbeitender Last lediglich zwischen 1 und 4 Prozent der System-Leistung benötigt.

Bei dem Verständnis der Anforderungen aus diesem Workload-Bereich ist sicher die intensive Zusammenarbeit mit dem Hadoop-Distributor Cloudera hilfreich, an dem Intel seit einem Jahr beteiligt ist. Vor einem Jahr investierte Intel 740 Millionen Dollar.

Seither sind vier Versionen der Hadoop-Distribution erschienen und Cloudera konnte seinen Kundenstamm um 85 Prozent erweitern, den Umsatz auf 100 Millionen Dollar erhöhen (siehe: Video). Cloudera hat in dem Zeitraum einige Firmen aquiriert: Gazzang im Juni 2014 für die Verschlüsselung, Datapad mit Tools für die Entwicklung und Xplain i/o für SQL-Workloads.

Außerdem wurde die Intel-eigene Variante von Apache Hadoop integriert. Die kommende Version soll nun, basierend auf den jüngsten Intel-E5 und E7-Prozessoren erlauben, mehrere Hadoop-Jobs parallel auf einem System laufen zu lassen.

Die Partner

Insgesamt besteht die Prozessor-Familie Xeon E7 v3 aus zwölf Modellen. Intel nennt 17 Hersteller, die die CPUs ab sofort einbauen: Bull, Cisco, Dell, Fujitsu, Hitachi, HP, Huawei, Inspur, Lenovo, NEC, Oracle, Power Leader, Quanta, SGI, Sugon, Supermicro und ZTE.

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