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突破內存瓶頸,英特爾攜華為打通智能計算任督二脈

2020-07-09 11:01:52來源:威易網作者:

作為全球唯一一家擁有CPU、GPU、FPGA、ASIC全場景芯片的公司,近年英特爾加速推進智能化平臺的布局,不僅實現了異構算力整合,還實現了從云到端、從訓練到推理的全業務AI場景覆蓋。

經常有人問,為什么京東物流比菜鳥物流快?上午訂貨,下午送達?怎么做到的?

很簡單,因為京東是自建物流,全國各大城市都建有京東的大型物流倉庫,通過區域需求分析提前備貨,接到訂單就近發貨,同城送達。菜鳥物流通過與各大快遞公司建立合作關系,貨物寄送依賴賣家和快遞公司處理,大多是跨地區、點對點寄送,由買家到當地物流站領取,物流較慢。

這就好比內存和硬盤的區別,內存讀寫速度快,離CPU較近,能以最快的速度處理指令。而硬盤讀寫速度較慢,數據需先調入內存,再由CPU讀取。倘若要保持計算過程的高速運轉,就必須保證內存容量足夠大,但實際情況是,服務器往往受限于插槽數量以及單根內存容量,內存空間擴展往往受到極大限制。

隨著企業數據呈現出爆炸式增長態勢,如何化解不斷增加的數據處理需求與捉襟見肘的內存性能需求之間的矛盾,已成為企業推進數字化和智能化轉型面臨的主要挑戰之一。值得慶幸的是,隨著英特爾傲騰持久內存的推出,問題正在迎刃而解。

何謂傲騰持久內存?

傲騰持久內存全稱為Optane Persistent Memory,基于3D XPoint持久化內存,是英特爾智能計算平臺構建的重要組成部分。自2019年發布以來,已更新到第二代,傲騰持久內存的推出并非取代傳統DRAM、NAND,而是與之共存,填補二者之間在容量、性能上的空檔,構成一個完整的存儲體系。

相比DRAM,傲騰持久內存容量和價格均占優;相比NAND SSD,傲騰持久內存性能占優。最大的不同在于傲騰持久內存提供兩種運行模式,即App Direct模式與內存模式。

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App Direct模式是一個持久應用模式,只有在操作系統和應用已經被開發出來時,才可以充當新一層的內存,并加以使用。通過APP Direct模式,傲騰持久內存與DRAM可以進一步優化應用,確定數據存放的最佳位置,以提升整體性能。

內存模式是易失性存儲,可理解為系統額外擴展內存,可以與系統原有DRAM一起,在無需重寫軟件情況下,解決用戶內存容量不足問題。由于是與內存捆綁在一起,傲騰持久內存能夠幫助用戶建立更多的VEM、容器及應用密度。對于內存擴容能力有限的服務器,可通過傲騰持久內存來提升服務器整體性能,而不用更換任何部件。

企業智能化轉型,傲騰持久內存價值如何體現?

2020年,新冠肺炎疫情的暴發以及新基建的推出,深刻的影響著企業對數字化轉型的態度。一方面,物聯網、5G、大數據以及人工智能等新興技術在抗擊新冠肺炎疫情以及推動企業復工復產中的成熟表現,讓企業堅定推進數字化轉型的決心和信心。另一方面,“新基建”的推出進一步強化了數字轉型、智能升級、融合創新等基礎設施服務體系建設,不斷釋放推動企業數字化轉型的新動能。

雙重因素疊加雖然為企業轉型提供了良好發展條件和時代環境,但轉型過程依然任重道遠。

首先,基于安全性和可靠性等多重因素考慮,企業都不敢冒然將研發、生產等核心業務托管到云端。對于這類業務,企業大多選擇在本地數據中心部署,而隨著數字化應用和工業智能化場景日趨增多,企業每天需要處理的數據也在急劇飆升,不斷對平臺性能提出了更高的要求,對數據的存儲管理能力也提出了更大的挑戰。

其次,隨著物聯網、邊緣計算以及人工智能等技術融入到工業場景,企業的工業智能化水平也在逐步提升,工業智能化不僅會產生海量過程工業數據,而且大多是低延時、高實時性的邊緣計算應用場景,對服務器性能、可靠性和穩定性都有極高要求。

近年,針對企業關鍵業務數據的急劇增長,以及工業智能化場景應用的大量落地,為支撐海量數據存儲以及智能計算需求,英特爾通過智能計算能力革新,為華為新一代FusionServer Pro智能服務器搭配AI加速的至強可擴展處理器以及傲騰持久內存,不僅突破傳統服務器廣泛存在的存儲性能瓶頸,更讓服務器具備AI加速能力。在面對海量密集型智能計算時,能極大提升數據處理分析效率。

在制造業,目前華為FusionServer Pro智能服務器在諸多場景得到了應用。

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在產品研發應用領域,隨著企業開啟數字化工廠建設工作,為縮短建設周期并降低建廠成本,越來越多的企業依賴工業仿真軟件對從產品設計、工藝、裝配、生產線及工廠布局進行全三維虛擬化仿真,以驗證設計過程。由于仿真過程涉及大量復雜的靜動態結構性分析,不僅對平臺的整體性能有這極高要求,過程中更會產生海量的數據。

為支撐復雜的虛擬仿真計算過程,企業主要采用服務器、工作站等高性能平臺,這需要配置更快的CPU、GPU以及更大的內存。然而受限于服務器和工作站有限的內存擴展能力,往往會出現內存已用盡,而CPU利用率卻很低的情況,使得整體性能無法充分發揮,英特爾傲騰持久內存恰好可以解決這一問題。

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在最新的存儲性能測試中,傲騰持久內存的延遲低至350納秒,接近普通DRAM性能,單根容量最高可達512G,TB級的內容容量擴展能極大地滿足虛擬仿真過程海量數據計算對內存容量及性能的需求。

華為為德國幾大領先車企提供 FusionServer Pro X系列高密服務器,搭配的就是英特爾至強可擴展處理器和傲騰持久內存。以碰撞測試為例,這些德國大型車廠每年要做幾萬次碰撞模擬,只有幾百次是用真實的原型車碰撞模擬,其他都是通過軟件實現的,每年所產生的仿真數據高達幾十EB,雖然經過數據過濾選出關鍵數據,但是數據量還是高達幾百TB。而利用傲騰持久內存的TB級內存級擴充能力,不僅幫助車企提高汽車設計效率、縮短設計周期,還幫助節省了能耗和物理空間,簡化了使用和維護,并大幅降低了總體成本。

在業務運營領域,以ERP、MES為核心的業務資源運營對內存及緩存的容量和性能延時極為敏感。內存越大意味著可支撐的用戶并發數越多,內存延時越低則代表I/O性能更好,單位時間內數據處理效率越高。

ERP處理特點是每到月底做報表統計時,各部門業務數據都要匯總進來處理,數據計算量特別高,基本好多天都處于峰值,這時候內存容量就捉襟見肘。

在生產過程中每分鐘都有大量的工廠基礎數據被收集到MES系統中,長期運行MES系統,必然需要超大容量的存儲才可以保證數據完整性,所以在MES系統硬件采購中,要保證系統具有良好的擴展能力。而傲騰持久內存單根512GB的超大容量以及接近DRAM的讀寫性能,讓其在應對ERP、MES這類高并發業務應用是擁有得天獨厚的優勢。

在生產制造領域,隨著物聯網、5G、邊緣計算以及人工智能等技術融入到工業,越來越多的企業智能化場景得以落地,如VR/AR培訓、產品預測維護、機器視覺檢測等,由于這些智能化場景依賴于AI推理運算,需要高性能的邊緣服務器做支撐,不但內存容量需求大,對計算性能要求也很高。

美的與英特爾合作打造的工業視覺檢測云平臺,就是以Analytics Zoo數據分析 + AI平臺,利用 Spark的各種流水線、內置模型、特征操作等,構建基于大數據的深度學習端到端應用。整個視覺檢測過程一個重要的性能瓶頸節點是,從磁盤中讀取輸入數據并進行預處理,構建模型并進行訓練和推理分析,這個過程對邊緣計算服務器的AI計算能力以及內存性能有著很高的要求。

目前,第二代英特爾至強可擴展處理器以及傲騰持久內存已經發布,針對工業邊緣計算場景,兩大產品組合能從智能計算和內存擴展兩個方面進一步優化服務器性能,無需更換現有硬件。

針對日趨復雜的異構算力融合以及跨平臺架構的AI開發需求,英特爾還于2019年發布了oneAPI統一編程平臺以及端到端大數據處理+分析平臺,實現了跨CPU、GPU、FPGA、ASIC的異構算力整合,并提供跨架構、跨平臺的AI應用開發支持,解決了開發者在不同架構開發需要使用不同的語言、庫和軟件工具進行編程的局限,真正意義上放大了AI開發的價值。

隨著企業上云以及工業智能化成為企業轉型的主要方向,其對IT性能也有更高的要求:

第一,企業需要性能更強的處理器以及容量更大、性能更好的內存。第二,面對日漸增多的訓練推理場景,企業需要服務器的計算過程更加智能;第三,對于多元化應用發展,企業對跨架構的異構算力整合有著急迫需求。

作為全球唯一一家擁有CPU、GPU、FPGA、ASIC全場景芯片的公司,近年英特爾加速推進智能化平臺的布局,不僅實現了異構算力整合,還實現了從云到端、從訓練到推理的全業務AI場景覆蓋。為加速智能應用落地步伐,為中國工業智能化轉型賦能,英特爾正在不斷深化與華為在服務器領域的合作,通過FusionServer Pro智能服務器為企業數字化和工業智能化賦能,讓智能計算在云、邊緣到端的自由流動。



 

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