文章來源：infoQ 作者：魯冬雪
數字化浪潮席卷全球，企業數字化轉型步伐加速，上云、AI 產業化已成為企業數字轉型的必選項，這直接催生了企業對計算力的澎湃需求。在如此強勁的市場需求下，數據中心作為信息基礎設施逐漸火熱，正在為 5G、人工智能、大數據等新興技術提供重要的基礎算力支持。
過去三年，企業數字化轉型進入“精裝修”時代，單個項目投入更注重效果和速度，更加希望找到投資小、見效快能持續迭代的投資。這意味著，企業不再只關注內部的管理，也不滿足于系統和應用的成功上線，更多地以終為始，從提升企業的盈利能力、降本增效的實際價值角度去思考，數字化技術能夠給他們帶來什么效益。
作為數字化轉型中的關鍵技術，云計算帶來的技術棧變化格外受到企業關注。企業內部多云、混合云、傳統技術棧林立，如何更好地找尋到架構的平衡點?如何最大化轉型價值?如何尋找到適合未來可持續發展的方案進而將未來五到十年，甚至更久的精力都節約出來用在業務增長上?如何保障云原生轉型后的系統穩定性和可靠性...... 這些都是企業正在焦慮的問題。
在 1 月 11 日舉辦的第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器新品發布會上，我們似乎找到了這些問題的答案和企業數字化轉型的捷徑。會上，英特爾正式推出第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器、英特爾® 至強® CPU Max 系列以及英特爾® 數據中心 GPU Max 系列，在實現數據中心性能、能效和安全性大幅躍升的同時，為 AI、云、網絡、邊緣和全球領先的超級計算機帶來全新功能。
1、“提速”是更強勁算力的基本盤
隨著企業數字化轉型進入深水區，企業內部多云、邊緣計算、人工智能技術的應用逐漸成為常態，在降本增效與追求低碳的雙重目標下，企業越來越注重投入產出比，需要性價比更高的算力解決方案。
然而我們都知道，CPU 是提供算力的核心硬件之一，僅堆疊 CPU 核心數量，只能加強基礎算力，而內置加速則能更高效的針對具體應用進行性能提升。當面對當下全新的企業算力需求時，第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器應運而生，為人工智能、數據分析、存儲和科學計算中增長最快的工作負載提供性能加速。
第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器采用 Intel 7 制程工藝制造，具有全新的芯片架構。通過集成高性能核、更多內核數量、業內高需求的數據中心工作負載的相關加速器，以及業界領先的 DDR5、CXL1.1、PCIe 5.0，讓加速無所不在。
此外，第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器支持的技術還可以隨著工作負載要求的變化進行擴展和調整：
●進一步提升網絡、存儲和計算性能，同時通過將繁重的任務卸載到英特爾® Infrastructure Processing Unit(英特爾® IPU)來提高 CPU 利用率;
●通過英特爾® UPI 2.0 提高多插槽帶寬(高達每秒 16 千兆次傳輸 [GT/s]);
●使用英特爾® Speed Select Technology(英特爾® SST)配置 CPU 以滿足特定工作負載需求;
●增加三級緩存共享 (LLC)(所有核心共享多達 100 MB LLC);
●通過硬件增強的安全性;
●借助英特爾® Virtual RAID on CPU(英特爾® VROC)消除對單獨 RAID 卡的需求。
值得一提的是，第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器內置眾多加速器，能夠高效應對人工智能、數據分析、網絡、存儲和其他高需求的工作負載，可以在不斷變化且要求日益增高的數據中心使用中提供可觀的計算性能，并對工作負載進行優化。與前一代相比，其可將目標工作負載的平均每瓦性能提升 2.9 倍，在對工作負載性能影響最小化的情況下，通過優化電源模式可為每個 CPU 節能高達 70 瓦，并降低 52% 到 66% 的總體擁有成本(TCO)，這無疑代表了業界在數據中心平臺上的又一大進步。
無處不在的加速體驗來自第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器提供的包括加速器在內七大算力神器：
●英特爾® 高級矩陣擴展(英特爾® AMX)：可大幅提高深度學習訓練和推理性能，性能可提升至 10 倍，非常適合自然語言處理、推薦系統和圖像識別等工作負載。
●英特爾® 動態負載均衡器(英特爾® DLB)：實現了在多個 CPU 內核 / 線程上高效地分配網絡處理，根據系統負載的變化而動態地在多個 CPU 內核上分配網絡數據以進行處理，并能夠還原在多個 CPU 內核上同時處理網絡數據包的順序，顯著提升網絡工作負載的系統級處理性能，時延降低 96%。
●英特爾®數據流加速器(英特爾® DSA)：專為卸載常見的、會導致數據中心規模部署開銷的數據移動任務所設計，能夠幫助加速 CPU、內存和緩存，以及所有附加的內存、存儲和網絡設備之間的數據移動，可將存儲、網絡和數據密集型工作負載的性能提升至 1.7 倍。
●英特爾® 存內分析加速器(英特爾® IAA)：可在提高查詢吞吐量的同時減少內存占用，非常適合內存數據庫、開源數據庫以及 RocksDB 和 ClickHouse 等數據存儲工作，性能可提升至 3 倍。
●英特爾® 數據保護與壓縮加速技術(英特爾® QAT)：作為內置加速器，其可通過卸載加密、解密和壓縮釋放處理器內核，從而讓系統能夠支持更多客戶端運行或實現降低能耗的目的。得益于英特爾® QAT 加速器，第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器已成為為單一數據流壓縮并加密數據性能最高的 CPU。
●英特爾® 安全技術：通過英特爾 軟件防護擴展(英特爾® SGX)和英特爾® 全內存機密技術(英特爾® TME)對工作負載進行保護;借助英特爾® 密碼操作硬件加速(英特爾® Crypto Acceleration)加速加密運算;利用英特爾® 內存故障管理技術(英特爾® MRT)實現預測性安全保護;并通過英特爾® 平臺固件彈性技術(英特爾® PFR)完成平臺安全啟動。
●英特爾® 至強® CPU Max 系列：集成高帶寬內存，能夠在無需變更代碼的情況下為科學計算工作負載加速。
2、加速器“加持”，適配更多業務場景
除了速度要快，處理器還需要適配更多的業務場景。無論對于企業還是開發者，處理器在業務場景下的實用性和普適性至關重要。
在第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器新品發布會上，英特爾對人工智能、數據分析、網絡與存儲等工作負載展開分享，給了我們許多思考，也讓我們看到了其在算力處理和應用場景中的探索與突破。
在 AI 方面，與前一代相比，通過內置英特爾® AMX，第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器將 PyTorch 實時推理和訓練性能提升了 10 倍，并將廣泛的 AI 工作負載的推理和訓練性能提升到新的高度。而英特爾® 至強® CPU Max 系列在這些功能的基礎上，針對自然語言處理進行了擴展，將大型語言模型的處理速度提升多達 20 倍。
同時，借助英特爾的 AI 軟件套件，開發者可以使用自己選擇的 AI 工具，提高生產力并加快 AI 開發速度。該套件可以從工作站進行移植，使其可以在云中擴展，并一直擴展到邊緣。同時，該套件已經針對 400 多個機器學習和深度學習 AI 模型進行了驗證，涵蓋所有商業細分領域最常見的 AI 應用場景。
而在網絡應用方面，第四代英特爾® 至強® 包含一系列針對高性能、低時延網絡和邊緣工作負載進行了特別優化的處理器產品。對于如今電信、零售、制造和智能城市等行業正在推動更加軟件定義的未來，這些處理器將發揮關鍵性基石作用。
對于 5G 核心工作負載，內置加速器有助于提高吞吐量和降低時延，而電源管理的升級則提高了平臺的響應能力和能效。此外，與前幾代相比，第四代英特爾® 至強® 在不增加功耗的情況下提供多達兩倍的虛擬無線接入網(vRAN)容量。這使通信服務提供商能夠將每瓦性能提高一倍，滿足其關鍵的性能、擴展和能效需求。
在數據中心領域，除了對性能的極致追求，安全和算法隱私保護也亟需強化。隨著數據向云端遷移，人工智能，機器學習，多方參與，協同工作等場景的出現，對去中心化數據，算法保護的需求趨勢更加顯著，必須提供切實、有效且可以落地的平臺安全能力，才能契合各行各業客戶對安全解決方案的需求。第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器能夠幫助實現零信任安全策略，通過先進的硬件安全技術為業務部署和風險洞察提供新的解決方案，相應的技術包括英特爾® SGX、英特爾® TME、算法硬件加速等為客戶提供全方位的安全防護。
3、面向未來數據中心的處理器，解決云上難題是“剛需”
目前，在云計算市場快速發展的同時，云服務正走向細分和深化，整個產業在技術、應用、管理等方面呈現出新的發展特點。比如隨著傳統行業、政企行業對云需求的高增長，以及更多的企業選擇深度用云而不是簡單遷移上云，其不僅帶來了更多云基礎資源和云平臺產品的消耗，對安全、性能以及時延等提出了更高要求，也讓云原生、分布式存儲、專有云、混合云、云安全、算力服務等成為目前備受關注的領域，驅動著云服務廠商加大對云產品性價比、安全、技術優化等的投資，促進云服務進入提質增效新階段。
隨著云遷移在整個企業推進，云服務環境的情況變得愈加復雜。由行業最佳實踐驅動的同步化業務與技術策略，可以提升由云優先運營帶來的靈活性、成本效益和其他優勢。企業需要提升效率，提高服務水平的可預測性，同時加速創新，更好地支持業務決策。英特爾® 至強® 可擴展處理器持續針對云計算應用領域進行軟硬件優化，一直具有高效、靈活、可靠的優勢。第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器通過眾多內置加速器和軟件優化，在云上工作負載性能的表現上顯得更加強悍。
在云原生方向，目前微服務依舊是大多企業內部轉型的主要推動因素，尤其是在超大規模的平臺或者是邊緣云中，當下企業的需求是在跨云環境中無縫運營，確保應用在大規模環境下運行得更好、更快。像服務質量、基礎設施開銷和可觀測性等都是目前企業在微服務方面一直持續迭代的問題，想要解決這個問題，一定要分別從云硬件和軟件兩個方面進行優化。
英特爾同樣關注到了這些挑戰，第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器內置的加速器可以加速云平臺間和云平臺內的數據移動，有效保證服務質量、基礎設施開銷和數據、流程可觀察性的運營目標。開發人員能夠通過英特爾® DLB 獲得硬件輔助隊列，幫助實現每秒數百萬個傳入請求的負載均衡;通過英特爾® QAT 的加密加速實現快速分布式網絡通信;以及通過英特爾® DSA)加速數據傳輸。
同時，在與英特爾其他數據中心技術配合使用時，在微服務方面會有更好的表現。如配置英特爾® 基礎設施處理單元(英特爾® IPU)，釋放出更多 CPU 內核資源，提高應用性能，優化數據中心的整體利用率。還可配置英特爾® 以太網 800 系列網絡適配器，為優先級高的應用、數據包處理和時延敏感型工作負載加速。
從云計算、新媒體、音視頻、云游戲到移動 App，目前發展迅猛的多元云上應用都離不開數據庫。從傳統關系型數據庫到云數據庫，數據庫一直在不斷演進。與此同時，它也發揮著越來越重要的作用。一方面，數據庫作為 IT 基礎設施的關鍵一環，對企業業務的發展起著支撐作用;另一方面，數字化在經濟社會中不斷深入，數據成為核心要素，圍繞數據的生產、存儲和消費均依賴數據庫。如何提升數據庫性能，也成為了云上應用的重要探索。
為了達到更高的速度和容量水平，優化數據庫性能，平衡 TCO，同時滿足適合 CRM 系統和其他關鍵業務型數據庫，第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器通過配備英特爾® IAA， 能夠在提升性能、降低時延的同時，減少所需的 CPU 內核資源，與上一代產品相比，可將 RocksDB 性能提升高達 3 倍;將 ClickHouse DB 的性能提升高達 59%。同時，還可以通過配置英特爾® 傲騰™ 持久內存，提高每節點的數據庫實例密度，以類似的系統構建成本獲得更多可用內存。
安全也是云計算的重中之重。靜態數據或傳輸中的數據需要保護，而使用中的數據同樣需要保護。通過第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器，英特爾提供數據中心芯片行業廣泛的機密計算產品組合，同時保護敏感數據和受到法律法規嚴格保護的數據。作為為數據中心計算提供應用隔離的芯片廠商，英特爾憑借英特爾® SGX，在私有云、公有云和從云到端的環境中，為使用中的數據提供硬件加密，以實現更小的攻擊面，并利用云計算的成本節約優勢和可擴展性，輕松完成擴展，從而在分布式網絡中運行大型應用或數據庫，同時更好地確保云環境的安全及數據合規。
此外，作為英特爾全新的虛擬機隔離技術，英特爾® Trust Domain Extensions(英特爾® TDX)非常適合把現有應用移植到機密環境，該特性將在微軟 Azure、阿里云、谷歌云和 IBM 云中首發。
4、從處理器看未來數據中心的可持續發展
2021 年，工信部發布《新型數據中心發展三年行動計劃 (2021-2023 年)》，該計劃首次提出算力指標，旨在引導數據中心從粗放的機架規模增長向提升算力的高質量發展演進，更好推動數據中心的質量變革與效率變革。
未來一年將是新型數據中心落地成果驗收的關鍵一年，算力提升效果及其在各產業的落地，對企業深度上云用云以及重點領域的數字化轉型的推動效果都將成為重要指標。在此背景下，數據中心將繼續朝著靈活敏捷、高性能、高安全、高穩定性、出色的用戶體驗等方面轉型，并幫助企業適配更多場景的負載要求，并通過綠色算力幫助企業達成可持續發展的目標。
另外，相關機構預測，到 2035 年，5G、互聯網、人工智能將為全球經濟帶來 40 萬億美元增長，算力是其背后重要的資源依托和基礎設施。在全球碳達峰、碳中和的戰略背景下，“如何提高效率、降低能耗”是一個宏大的命題，這也為通過科技創新支持綠色低碳發展的廠商提出了高要求。
作為迄今為止英特爾發布的最具可持續性的數據中心處理器，第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器在幫助企業實現可持續發展和減排目標方面邁出了重大一步。除了有助于為特定工作負載提高每瓦性能的內置加速器，它還擁有一系列管理電源和性能的功能，并在制造過程中使用了 90% 以上的可再生電力。
相比于增加 CPU 內核，內置加速器對于提高工作負載的性能來說是一種更為高效的方式。通過內置眾多加速器，能夠提供平臺級的功率節省，并緩解對額外獨立加速方面的需求，幫助客戶實現可持續發展目標。此外，第四代英特爾® 至強® 可擴展處理器新的優化電源模式可以為某些工作負載帶來高達 20% 的插槽節能，而對性能的影響僅有不到 5%。風冷和液冷的創新進一步降低了數據中心的總能耗。
此外，英特爾通過英特爾® On Demand 激活模式，支持用戶在現場和生產中激活 CPU 中額外的內置加速器和功能，在原始 SKU 的基本配置之上就可以完成升級，企業可以靈活地改造或者升級 CPU 來支持新的工作負載，挖掘更大價值，這大大提高了企業投入產出比。
不難看出，英特爾將持續與客戶及產業伙伴密切合作，基于全新的第四代英特爾® 至強® 可擴展平臺，大規模提供差異化解決方案和系統，助力客戶解決算力挑戰，共同實現可持續發展。
面向未來的芯片廠商，應該以結果為導向，秉持工作負載至上的策略，針對特定工作負載高度優化軟件，為不同工作負載和需求匹配對應的功耗和性能，并實現理想的總體擁有成本。而英特爾，無疑已經通過全新的第四代英特爾至強可擴展處理器，給出了完美的答案。大會回放及其他更多內容，歡迎點擊鏈接注冊觀看:https://s2.uao.so/434f30bb (文章來源：infoQ 作者：魯冬雪)
