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七個2020年伺服器的發展趨勢

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複工後哪種出行方式最安全?

随着各地開始逐漸複工返崗,日常如何出行成為大家關注的問題,關于哪種出行方式最安全,@中央人民廣播電台 是這樣說的:私家車最安全,其次是共享單車。

中國疾控中心消毒學首席專家張流波認為私家車最為安全,公交地鐵則不太安全。然而不是每個人都有私家車,是以共享單車也是一種較好的選擇。當然,步行也相對安全,但是如果要選擇交通工具,中短途路程還是共享單車更為合适。

七個2020年伺服器的發展趨勢

作為伺服器行業的全球上司者,戴爾易安信彙聚了全球伺服器研發領域最為頂尖的人才,他們對伺服器行業的觀察和思考,可以說是未來伺服器發展的重要風向标。

下面七個2020年伺服器的發展趨勢和觀察,均由戴爾易安信資深研究員或資深工程師親自撰寫。

七個2020年伺服器的發展趨勢

1、資料為王

作者

✦ Jimmy Pike——戴爾易安信CTO,伺服器基礎架構解決方案辦公室進階研究員兼進階副總裁

✦ Shawn Dube——戴爾易安信伺服器基礎架構解決方案進階工程師

資料是未來的關鍵,由資料驅動的見解正在改變業務的運作方式,并對從雲到核心再到邊緣的所有節點都提出了新的挑戰。而最大挑戰來自于500億個智能裝置以及它們正在生成的大量邊緣資料。

七個2020年伺服器的發展趨勢

第一波數字化轉型改進了工作流程,提高了生産率,同時還系統地将大資料納入業務流程。但随着資料越來越多地推動業務發展,人工流程将難以推動下一波發展。

此時,以客戶為導向的需求以及及時提供相關服務和産品的需求将資料科學推向了新的高度。采用通過資料自動方式驅動(即人工智能),是解決新出現的問題的唯一途徑。

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現代業務要求資料引擎以一種彈性,可伸縮和靈活的方式存在,包括與現有資料源(如資料湖,分布式資料源以及現在不可複制的實時資料)進行互操作能力。

盡管資料科學和進階分析在算法和統計工作中繼續占有重要位置,但由資料驅動的ML/DL/AI(包括來自邊緣的資料)的內建,将為新的複雜業務提供重大業務影響。資料為王!掌握資料的人将上司世界。

2、特定領域的CPU将加速崛起

作者

✦ Onur Celebioglu——戴爾易安信HPC伺服器基礎架構解決方案進階傑出工程師

✦ Bhyrav Mutnury——戴爾易安信伺服器基礎結構解決方案進階傑出工程師

CPU計算長期基于RISC或X86架構(IBM,Intel和AMD),而在過去的十年中,我們已經轉向GPU和FPGA(Nvidia,AMD,Intel,Xilinx等)來推動AI/ML。現在,張量處理單元(TPU)和神經處理單元(NPU)越來越受到關注。

下一波革命将是AI晶片的蓬勃發展,并在雲中驅動核心到邊緣空間。

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與傳統CPU架構相比,人工智能晶片将有助于執行并行計算并更快地執行與人工智能相關的作業。與傳統GPU和FPGA相比,這些晶片将更多應用于特定領域,例如計算機視覺,語音識别,機器人技術和自動駕駛汽車等。

另一方面,處理器供應商正在添加專門的指令(VNNI,Bfloat16等),以便能夠更好地處理混合精度算法并優化AI性能。

七個2020年伺服器的發展趨勢

與專用加速器相比,傳統CPU為使用者提供了更通用的平台,以供使用者運作各種工作負載,并執行AI/ML/DL工作流程中必不可少的資料處理或資料準備任務。盡管在運作AI工作負載方面通用CPU的效率不如特定領域特定的加速器,但如果要将系統用于各種工作負載和用例,請考慮使用通用CPU的系統架構。

新一波的AI晶片浪潮引起了很多公司的成功。除了像Nvidia,Intel,Apple和Alphabet這樣的大型公司之外,還有一系列新興公司通過Graphcore,Groq,Hailo技術,Wave計算和Quadric等AI晶片來展現自己的存在。

七個2020年伺服器的發展趨勢

預計該市場在未來2-3年内将增長到數百億美元,并且随之而來的是許多參與者,他們将試圖區分晶片、平台和應用并證明他們的優點。市場上大量的AI/ML用例使得這場競賽趨于白熱化。下一個遊戲改變者将是使這些AI晶片更快,更有利于應用程式的人。大公司将必須努力保持靈活,以在這場競賽中生存,因為這是一場淘汰賽。

不過,不管誰赢了,使用者都将有更多選擇。未來的系統将結合通用CPU和特定加速器,實作更多混合。作為解決方案供應商,我們面臨的挑戰将是為正确的工作負載推薦正确的體系結構,并使我們的客戶更輕松地操作和使用此類混合系統。

3、x86伺服器擴充至邊緣

作者

✦ Gaurav Chawla——戴爾易安信伺服器基礎結構解決方案研究員兼副總裁

✦ Alan Brumley ——戴爾易安信伺服器基礎架構解決方案進階傑出工程師,OEM工程師

大約10年前,SDN(軟體定義的網絡)和SDS(軟體定義的存儲)就開始朝着軟體定義的體系結構發展。這産生了基于x86的标準伺服器上運作塊、檔案和對象的新的橫向擴充存儲體系結構。

VMware vSAN,戴爾易安信VxFlexOS,ECS隻是幾個示例。網絡體系結構也從專有網絡演變為基于Open-flow的可程式設計交換機,以及用于VM和容器網絡的新型分布式虛拟交換機。帶有L4-7網絡服務的戴爾易安信OS10網絡作業系統,MicrosoftSONiC,VMwareNSX,LinuxOVS(開放虛拟交換機)和網絡服務網格(NSM)隻是其中的一些示例。大多數超大規模雲和大型資料中心都是利用軟體定義的架構建構的。

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軟體定義的這一趨勢将加快客戶從“雲優先”政策向“資料優先”政策的轉變,同時伴随着的IoT和5G也在推動這種轉變。

随着客戶将IoT裝置連接配接到網絡,他們需要在本地或邊緣處理資料。這些邊緣位置通常需要堅固,緊湊且适用于嚴苛環境的裝置。為了将資料處理應用程式移至邊緣,底層基礎架構服務(包括網絡和存儲)也需要移至邊緣,以確定資料的安全性,私密性,并實作低延遲的資料分析。

這導緻x86伺服器系統與解除安裝加速器(offload accelerators)結合在一起,成為承載邊緣工作負載的基礎平台。x86伺服器提供了連接配接到其他邊緣和集中式公有雲的邊緣環境的能力,以實作資料的分布式處理。

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為了實作移動使用者(移動裝置和聯網/自動駕駛汽車)的連通性,電信公司正在朝着5G啟用邁進,其5G基礎架構也朝着軟體定義演進。電信公司已經将其網絡核心過渡到使用軟體定義的NFV(網絡功能虛拟化)過程中。

5G頻譜的高速,低延遲和距離限制決定了蜂窩站點的密集化。這種密集化導緻專有RAN(無線電通路網絡)架構向CRAN/vRAN(集中式RAN/虛拟化RAN)發展,該架構也利用x86伺服器,結合了RAN的解除安裝和對智能NIC和FPGA的網絡處理。

總而言之,邊緣的可擴充性,性能和多種用例将進一步加速“軟體定義的基礎架構”,因為所有工作負載都在伺服器上運作。它還将推動特定領域架構(Domain-Specific Architecture)的需求。基礎架構服務和使用者應用程式的某些方面将被加速或解除安裝到專用的協處理器中,例如GPU,FPGA和SMART-NIC。伺服器系統将由x86處理器和記憶體以及特定于域的加速器組成。

4、機架密度增加一倍以上

作者

✦ Mark Bailey——戴爾易安信基礎架構進階傑出工程師

✦ Robert Hormuth——戴爾易安信基礎設施解決方案技術研究員

在過去十年中,機架功率密度一直保持相對不變。大多數專家都會同意,5-10kW的目标機架密度是對現有和未來硬體要求的保守評估。實際上,一項全球客戶調查表明,大多數IT經理并不認為機架密度的增加會阻礙他們未來資料中心的增長和執行名額。

七個2020年伺服器的發展趨勢

與全球數字化轉型相關的計算解決方案的需求以及AI/ML/DL的興起表明,未來的機架密度将遠超過當今的密度。新的CPU/GPU在不久的将來每個超過300瓦、DDR5功率和通道數量增加、PCIeGen4/5功率和通道增加、100G+以太網,以及NVMe采用率的提高将下一代機架功率帶入了新的領域。

如果客戶希望維持現有環境,他們将很快面臨關鍵的決定:

① 采用未來的伺服器解決方案,但為了保持總機架密度而減少了每個機架的伺服器數量;

② 轉向使用低功耗伺服器為了維持伺服器節點數和總機架密度,或采用未來的伺服器解決方案,是以相應地增加機架功率和資料中心功率以及散熱。

一些客戶認為,他們可以通過遷移到托管裝置或公有雲來解決這些挑戰。然而,現實是,在那些地方也存在同樣的挑戰。

七個2020年伺服器的發展趨勢

上圖是保守的未來18個月内機架功率密度圖,平均預計機架功率是現在的兩倍以上。

在戴爾易安信,我們緻力于通過在資料中心的各個方面進行創新來幫助客戶,進而為這些新興挑戰提供真正的解決方案。戴爾易安信現在提供了多種1U和2U單插槽伺服器,可以大大降低每個節點的功率并降低機架密度。我們還提供各種480/277V和415/240V機架配電單元和PSU,為高密度機櫃的資料中心配電電壓的發展提供了補充。

七個2020年伺服器的發展趨勢
七個2020年伺服器的發展趨勢

資料時代就在眼前,AI,ML,DL已經來到了我們每個人身邊,機架密度将增加一倍以上,邊緣将帶來許多新的機遇和挑戰。戴爾易安信擁有豐富的經驗,解決方案和能力,可以轉型過程中為客戶合作夥伴提供指導。

5、可擴充多晶片

伺服器CPU時代到來

在10納米及以下工藝的推動下,CPU核心數量,高速IO通道,DDR通道,嵌入式存儲器和其他功能的增長速度超過了曆史記錄。今天,新的矽技術和基闆封裝方法,已經能夠使我們以更加經濟的方式擴充處理器。

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盡管多晶片子產品(MCM)已經存在了好幾代,但它們通常用于将封裝内的多個分立器件晶片連接配接在一起,以節省空間或改善信号完整性。此時,晶片間互連的寬度受到限制,并且需要大功率I/O驅動器或SERDES。

但現在晶片和封裝方面的改進允許裝置或元素由多個子CPU矽晶片組成,通常稱為小晶片,且沒有明顯的性能或功耗缺點。

這種新方法的一個例子是AMD的第二代EPYC 伺服器CPU,其中一個IO晶片(IOD)和多達八個8核CPU高速緩存晶片(CCD)以互連的方式布置在CPU封裝基闆上。

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如果CPU是由單個整體式晶片制成,則CCD和IOD的數量不會對延遲或帶寬造成任何明顯影響。由于單個CCD和IOD晶片僅是等效單片晶片尺寸的一小部分,是以可以實作晶片成品率的大幅提高。此外,這種“小晶片”方法允許CCD使用比IOD更進階的矽工藝,進而節省更多成本。

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另一個例子是英特爾最近宣布的EMIB(嵌入式多晶片互連橋接)和Foveros(2D和3D晶片封裝和堆疊)技術。

EMIB隻需要一個小的嵌入式矽片連接配接,即可将兩個小晶片綁在一起,并具有高帶寬和小距離。EMIB并未在英特爾的FPGA和Kaby Lake-G中使用,它将GPU連接配接到封裝内的高帶寬記憶體。

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Foveros是一種矽堆疊技術,它使用TSV(通過矽通孔),例如,可以有效地連接配接獨立的IO,核心和存儲晶片。在某些情況下,矽疊層底部的晶片充當有源“插入層”或基闆。

七個2020年伺服器的發展趨勢

6、SCM道路已成

作者

✦ Stuart Berke——戴爾易安信副總裁兼伺服器基礎架構解決方案研究員

✦ Gary Kotzur——戴爾易安信伺服器基礎架構解決方案進階傑出工程師

實作無處不在SCM的所有必要要素都已經準備就緒。

随着行業标準NVDIMM獲得多源和廣泛的CPU支援,專有的非易失性DIMM消失了。接近DRAM級的存儲級記憶體(SCM)媒體(如英特爾Optane DCPMM DIMM)已經到貨,進而支援新的本機非易失性持久性記憶體使用模式,以及更高的容量和更低的$/GB。

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至關重要的是,一個開放的行業标準軟體堆棧生态系統,從BIOS和BMC到OS/系統管理程式再到應用程式層已經準備就緒,以確定将目前和新的持久性記憶體類型輕松地引入通用架構。

七個2020年伺服器的發展趨勢

适用于伺服器的持久性記憶體的其他SCM媒體類型和變體也将出現,包括相變存儲(PCM),自旋轉矩磁阻RAM(ST-MRAM),碳納米管(CNT或NRAM)和可變電阻式存儲器(ReRAM),将在容量,耐用性,成本和性能方面提供更多選擇。

當我們展望2020年及以後時,該行業将從今天主要是針對早期采用者的市場(例如存儲,資料庫和伺服器裝置)轉向更通用的計算部署,在這些計算部署中,持久性記憶體可改善整體系統成本,性能,容量,引導以及恢複時間,耗電量等。

7、關于容器

作者

✦ Stephen Rousset——戴爾易安信伺服器基礎架構解決方案進階傑出工程師

✦ Glean Campbell ——戴爾易安信伺服器基礎架構解決方案技術人員

從伺服器設計的角度來看,我們一直有考慮将要在伺服器平台上運作的軟體,確定這些軟體能與處理器,記憶體和I/O很好的配合 ,以支援工作負載。

現在,随着可組合和靈動架構設計的開始,軟體可以動态地利用其所部署的硬體。我們看到容器能夠通過對應用程式基礎架構感覺來使用硬體功能,這使開發人員能夠将應用程式行為與特定伺服器平台功能結合起來,并最大程度地提高結果。

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但是,容器生态系統中還可以進行另一優化步驟,最新的戴爾易安信PowerEdge伺服器通過Redfish提供的遙測資料可以促進這一優化過程。

比如在一輛運作的列車上部署容器化應用程式時,可以收集工作負載和基礎設施使用率的遙測資料,并将其輸入到排程和排程決策中,以確定已部署的作業在越來越優化的平台上運作。

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我們将通過收集到的遙測資料,結合基于動态硬體使用率結果制定更好的容器排程決策。這種協作将在新的排程算法和動态硬體部件的組合中展現出來。在未來,平台基礎,平台資源,工作負載群組合引擎将通過遙測名額與排程程式交織在一起。

——The End——