تکنولوژی Intelligent System Tuning در سرورهای نسل ۱۰ اچ پی

فناوری های تازه همواره نقش موثری روی فروش سرور داشته‌اند. شرکت اچ پی نیز از این قاعده مستثنا نیست و همیشه به دنبال فتح افق‌های تازه برای محصولات خود بوده است. اچ پی همراه با رونمایی از سرورهای نسل ۱۰ اچ پی، تکنولوژی‌های جدیدی را هم ارایه کرده مانند تکنولوژی Silicon Root of Trust و Intelligent Tuning System. در این مقاله به بررسی تکنولوژی Intelligent System Tuning  یا IST می‌پردازیم که در کنار  نرم افزار مدیریتی HPE iLO 5 ارایه شده است.

Tuning در کارایی شبکه بسیار موثر است و باعث می‌شود پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای در کارایی و صرفه‌جویی حقیقی فراهم شده و محیط سروری هوشمندی‌تری عاید شما شود. پیشنهاد اچ پی به شما این است که کارایی را با تکنولوژی Intelligent System Tuning یا IST، بهینه کنید. از آنجاییکه که اچ پی با اینتل در این زمینه همکاری دارد، مجموعه جدیدی از تکنولوژی‌های Tuning سروری را تحت این عنوان ارائه داده است. بدین صورت که به صورت دینامیک منابع سرور خود را پیکربندی کنید تا با حجم‌های کاری خاص، Match شوند و سطوح بالاتری از کارایی، بهره‌وری و کنترل را در محیط‌های سروری خود به دست آورید.

شاید شما هم در راه پیشرفت خود محدود به موارد زیر باشید:

1. محدودیت در استفاده از حداکثر کارایی سرور به همراه کنترل هزینه‌ها
2. کار در محیط‌های مختلف سروری که قادر به پشتیبانی از کاستومایز کردن منابع سخت‌افزاری نیست تا بتواند با هر حجم کاری Match شود.

اینجاست که اچ پی با پیاده‌سازی Intelligent System Tuning یا IST توانسته بر این محدودیت‌ها فائق آید. HPE IST توانسته سطوح بالاتری از کارایی، چابکی و کنترل محیط سروری را فراهم کند و از مزایای آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. Tune کردن سرور به صورت دینامیکی که با نیازهای هر حجم کاری هماهنگ شود.
2. صرفه‌جویی در هزینه‌ها
3. پیشرفت در کارایی سرور

شرکت اچ پی در همکاری با اینتل توانسته تکنولوژی‌های جدیدی را ارائه دهد که سه قابلیت نوآورانه را تحت عنوان Intelligent System Tuning فراهم می‌کند و به صورت دینامیک، سرورهای شما را Tune می‌کند با این هدف که با نیازهای یونیک و منحصربفرد در هر حجم کاری هماهنگ شود. این تکنولوژی شامل موارد زیر است و روی هم رفته کارایی دوبرابری را فراهم می‌کنند:

1. Jitter Smoothing
2. Workload Matching
3. Core Boosting

در تصویر زیر می‌توانید پیش‌نیازهای استفاده از تکنولوژی IST را ببینید:

۱- ویژگی Jitter Smoothing

ویژگی Jitter Smoothing در سرورهای نسل ۱۰ اچ پی با HPE iLO 5، و لایسنس HPE iLO Advanced یا بالاتر قابل استفاده است.

این ویژگی در سرورهای پرولیانت نسل ۱۰ اچ پی که از پردازنده اینتل استفاده می‌کنند و دارای ورژن جدید iLO 5 هستند و لایسنس HPE iLO Advanced یا HPE iLO Advanced Premium Security را دارند، قابل استفاده است. سرورهایی که پردازنده‌های AMD دارند از قابلیت Processor Jitter Control پشتیبانی نمی‌کنند.

سال‌های سال، مشتریان انترپرایزی شاهد آن بوده‌اند که کارایی مبنی بر پردازنده، نسل به نسل افزایش پیدا می‌کند. این افزایش کارایی، بیشتر در تعداد هسته‌ها و معماری‌های کاراتر بوده است در حالی که اساسا فرکانس پردازنده‌ها ثابت مانده است. اما تولیدکنندگان پردازنده‌ها دریافتند که افزایش در تعداد هسته‌ها کافی نیست و شروع کردند به معرفی تکنولوژی‌هایی که امکان فرکانس بالاتر را به هسته‌ها بدهد. فرکانس بالاتر به معنای افزایش کارایی است که البته این خود مساله Jitterها را ایجاد می‌کند که باعث زمان تاخیر می‌شود.

نوسان در فرکانس را Jitter می‌نامیم و این تغییر در فرکانس باعث ایجاد زمان تاخیرهای ناخواسته می‌شود که مشکلاتی را برای کاربران ایجاد می‌کند.

اصولا در حجم‌های کاری مختلف، تغییر فرکانس اتفاق می‌افتد. وقتی در فرکانس پردازنده تغییر ایجاد می‌شود، در کار پردازش، وقفه‌ای ایجاد می‌شود تا پردازنده بتواند با فرکانس انتخابی جدید کار را ادامه دهد. این وقفه، چه فرکانس بالاتر و چه فرکانس پایین‌تر انتخاب شود، وجود دارد. زمان این وقفه متفاوت است اما معمولا بین ۱۰ تا ۱۵ میکروثانیه است. در حجم‌های کاری که بر کار پردازنده متکی هستند، یک تغییر در فرکانس، زمان تاخیری بین ۱۰ تا ۱۵ میکروثانیه را ایجاد می‌کند. همچنین این تغییر در فرکانس ممکن است باعث کاهش کارایی نیز بشود حتی توان عملیاتی نیز وقتی تنها از حالت Auto-tuned استفاده می‌شود، کاهش می‌یابد. در تصویر زیر می‌توانید زمان‌های تاخیر‌ ایجاد شده به دلیل تغییر فرکانس پردازنده را ببینید.

در تصویر زیر زمان تاخیر با ابزار HPE Timetest اندازه‌گیری شده است. بدون Jitter Control و با وجود Turbo Mode، زمان‌های تاخیری بین ۱۰ تا ۱۵ میکروثانیه به دلیل تغییرات فرکانسی دیده شد اما در همان حجم کاری وقتی از حالت Auto-tuned استفاده شود، Jitterهای بین ۱۰ تا ۱۵ میکروثانیه که به دلیل نوسان فرکانس ایجاد شده‌اند، حذف می‌شوند در نتیجه زمان تاخیرها هم حذف می‌شوند.

مثلا اگر کسب‌وکار شما به صورتی است که سرعت بی‌نهایت از ملزومات آن است، مثلا خرید و فروش با فرکانس بالا (High Frequency Traders) که بر تراکنش‌های Time Sensitive استوار است، هر میکروثانیه نیز تاثیرگذار است چرا که نمی‌توان زمانی برای تغییر فرکانس هدر کرد و این تاخیرها خسارات میلیاردی به بار می‌آورند. در برخی محیط‌ها سرورها با اجرای RTOS یا سیستم‌عامل Real Time، Criticalها را کنترل می‌کنند.

اما مشتریانی که کسب‌وکار آنها Latency Sensitive هستند، تمایل دارند که ویژگی‌هایی که کارایی را افزایش می‌دهند اما Jitterها را ایجاد می‌کنند را غیرفعال کنند. اگر پردازنده با سرعت بیشتری کار کند، کسب‌وکار شما هم سریع‌تر حرکت می‌کند اما تاخیرهای رندوم نیز به همراه دارد که مزایای افزایش کارایی را خنثی می‌کند.

این تکنولوژی برای کسب‌وکارهای HPC و حجم‌های کاری که تغییرات فرکانسی زیادی دارند نیز ایده‌آل است.

اچ پی با معرفی Processor Jitter Control در سرورهای نسل ۱۰ خود، هم فرکانس بالا و هم Jitter کمتر را ارائه می‌دهد. این ویژگی مشتریان را در جهت حذف و یا کاهش Jitterها یاری می‌کند که با مدیریت فرکانس انجام می‌شود. نتیجه این است که زمان تاخیر بهبود پیدا کرده و کارایی و توان عملیاتی بالاتری نیز خواهیم داشت.

چه مواردی باعث ایجاد Jitter می‌شوند؟

P-states and power management: در P-states فرکانس‌های خاصی که پردازنده در آنها کار می‌کند را برای پردازنده Map می‌کند و نرم‌افزار Power Management معین می‌کند که پردازنده P-states یا فرکانس را تغییر دهد تا در مصرف برق صرفه‌جویی شود. ممکن است پردازنده، P-statesهای متفاوتی را برای فرکانس‌های عملیاتی استفاده کند.

Turbo Boost: اینتل توربو بوست به پردازنده این امکان را می‌دهد که با فرکانس‌های بالاتر از فرکانس اصلی که در ویژگی‌های فنی آن ذکر شده، کار کند که البته باید شرایط خاصی برقرار باشد. این شرایط شامل میزان گرمایی که هدر می‌رود، دما و تعداد Coreهای فعال (فعال و نه در حال انتظار و Idle) است. وقتی حجم‌های کاری که روی پردازنده‌هایی که این ویژگی در آنها فعال است اجرا می‌شوند، پردازنده بین فرکانس‌هایی که بالاترین کارایی را ارائه می‌دهند، سوئیچ می‌کند که نتیجه آن Jitter است.

شاید استفاده از حالت Intel Turbo Boost را برای رفع نیاز خود در زمینه سرعت انتخاب کنید اما نمی‌توانید با Jitterها همگام شوید. مثلا هنگام استفاده از Intel Turbo Boost باعث می‌شود وقتی نیاز حجم کاری تغییر کند، فرکانس پردازنده نیز تغییر کند. تغییر در فرکانس باعث ایجاد زمان تاخیرهای ناخواسته می‌شود. بالانس و تنظیم کردن نوسان فرکانس، به حداقل رساندن Jitter و مشکلات کاهش زمان تاخیر در هنگام استفاده از حالت Intel Turbo Boost با تکنولوژی patent-pending انجام می‌شود اما با استفاده از ویژگی Jitter Smoothing، می‌توان Jitterها را یا حذف کرد یا کاهش داد.

C-states: حالت‌های ذخیره برق است که پردازنده به نرم‌افزار مدیریت پاور ارائه می‌دهد تا وقتی که سیستم‌عامل، هسته پردازنده‌ای را در حال انتظار یا Idle قرار می‌دهد، از آن استفاده شود. سیستم‌عامل نیز پردازنده را در حالتی از C-states که پیشنهاد شده، قرار می‌دهد که در نهایت، باعث صرفه‌جویی در برق می‌شود اما هزینه زمان تاخیر برای بازگشت به حالت فعال و عملیاتی نیز باید در نظر گرفت. اما C-states در پردازنده‌های اینتل باعث کاهش فرکانس پردازنده می‌شود. پردازنده هنگام خروج از حالت C-state، در پایین‌ترین فرکانس ممکن در C-state کار می‌کند و باید یک تغییر فرکانسی دیگر را برای بازگشت به P-stateای که نرم‌افزار مدیریت پاور درخواست داده، داشته باشد. C-states هنگامی مفید است که پردازنده در حال استفاده شدن نباشد. و نکته آخر اینکه ورود و خروج به این وضعیت‌ها، خود باعث ایجاد مقدار زیادی Jitter می‌شود.

Power and thermal events: پردازنده همواره در حالتی کار می‌کند و از فرکانسی استفاده می‌کند که خودش را از دما و شرایط نامناسب (Overcurrent Event) حفظ کند. فاکتورهای متفاوتی در ایجاد دمای بالای عملیاتی و شرایط نامناسب تاثیر دارد. Server ambient temperature، جریان هوا و فاکتورهای دیگر، همگی نقشی اساسی را در دمای پردازنده ایفا می‌کنند. Overcurrent زمانی اتفاق می‌افتد که:

• حجم کاری، High Demanding است و از پاور بسیار بالا استفاده می‌کند و این خود باعث استفاده از منابع خود پردازنده نیز می‌شود.
• اگر Turbo Boost فعال باشد و پردازنده بخواهد در زمانی که حجم کاری سنگینی در حال اجرا است به حداکثر کارایی برسد. در این حالت مصرف برق هم بالا می‌رود.

Advanced Vector Extensions: پردازنده‌های سروری قادرند از تکنولوژی Advanced Vector Extensions یا AVX استفاده کند که فرآیند پیچیده‌ای را اجرا می‌کند که باعث مصرف برق بسیار بالا در خود پردازنده می‌شود. در پردازنده‌های اینتل فرکانس پردازنده به طور خودکار محدود می‌شود و در نتیجه پردازنده از فرکانس پایین‌تری استفاده می‌کند یعنی هسته‌ای با فرکانس بالا در حال کار است و برق زیادی را استفاده می‌کند، مجبور می‌شود با فرکانس پایین‌تری کار کند تا برق کمتری مصرف شود و در نهایت گرمای کمتری نیز ایجاد شود  که این خود باعث ایجاد Jitter می‌شود.

می‌توان از UEFI System Utilities یا رابط کاربری iLO RESTful API استفاده کرد تا پیکربندی را در حالت Auto-tune یا Manual یا غیرفعال قرار داد. وقتی Processor Jitter Control در حالت Auto-mode پیکربندی شود، به صورت دینامیک فرکانسی را برای حجم کاری و محیطی که سرور در آن قرار دارد پیدا می‌کند.

ویژگی Jitter Smoothing باعث کاهش نوسانات فرکانس پردازنده می‌شود و می‌تواند فرکانس پردازنده اینتل را تا ۱۲ درصد افزایش دهد و زمان تاخیر کم و کارایی بیشتر در پردازنده را سبب می‌شود. در برخی موارد هم Jitter Smoothing باعث می‌شود تا توان عملیاتی نیز نسبت به وقتی که تنها از Intel Turbo Boost استفاده می‌شود، افزایش یابد.

در تصویر زیر استفاده از تکنولوژی Processor Jitter Control در سرور HPE ProLiant DL360 G10 را که با پردازنده Intel Xeon Platinum 8180 Scalable پیکربندی شده را می‌توان بررسی کرد.

۲- Workload Matching

تنظیمات پیش‌فرض BIOS در سرورهای اچ پی، بالانسی بین کارایی و صرفه‌جویی در انرژی به وجود می‌آورد. این ویژگی‌ها می‌تواند برای Match شدن با حجم‌های کاری اپلیکیشنی تغییر کنند. سرورهای نسل ۱۰ اچ پی در پیکربندی UEFI گزینه‌ای را در اختیار شما قرار می‌دهند که تنظیمات بایوس آن را تغییر دهید تا تنظیمات Workload Profile شما با حجم کاری که واقعا پیاده‌سازی شده است، یکی باشد. در نتیجه به غیر از کارایی که پیش‌فرض‌های بایوس فراهم می‌کنند، کارایی بیشتری حاصل می‌شود.

بی‌نیاز از این که مجبور باشید در تنظیمات BIOS به صورت سعی و خطا کار کنید، ویژگی HPE Workload Matching به سادگی به شما این امکان را می‌دهد که یک پروفایل حجم کاری را انتخاب کنید و سرور به صورت خودکار منابع داخلی سرور را برای Match شدن با نیازهای آن حجم کاری پیکربندی می‌کند.

این تکنولوژی پروفایل‌های از پیش پیکربندی‌شده‌ای را برای حجم کاری شما ارائه می‌دهد که تنظیمات بایوس سرور شما را در بالاترین کارایی ممکن، تنظیم می‌کند در نتیجه زمانی که قرار است برای Tuning سرور خود صرف کنید، را صرفه‌جویی می‌کنید و همچنین کارایی کلی سیستم را نیز بهبود می‌بخشید. این ویژگی در سرورهای پرولیانت نسل ۱۰ اچ پی که از پردازنده اینتل استفاده می‌کنند و ورژن جدید iLO 5 را دارند، قابل استفاده است.

۳- Core Boosting

با به حداکثر رساندن کارایی در تمام هسته‌های پردازنده و همچنین کاهش هزینه‌های لایسنس مبنی بر هسته، برای محیط‌های مجازی‌سازی شده، HPC و تحلیل بیگ دیتا، بسیار ایده‌آل است چرا که بالاترین کارایی مورد نیاز است. کاهش هزینه‌های لایسنس مبنی بر هسته، به دلیل کم شدن تعداد هسته‌های مورد نیاز در حجم کاری شماست. Core Boosting، تکنولوژی منحصربفرد اچ پی است که کارایی بالاتری را به ازای هر هسته فراهم می‌کند بدون آنکه نیاز باشد سرعت پردازنده زیاد شود. با این ویژگی می‌توانید ۵۰ درصد هزینه کمتری برای هر VM صرف کنید و ۱۰ درصد ماشین‌های مجازی بیشتری خواهید داشت.

این ویژگی در پیکربندی سرورهای ProLiant DL380 Gen10 و Apollo XL230K Gen10 که دارای پردازنده ۱۶ هسته‌ای اینتل ۶۱۴۳، فن‌ها و هیت‌سینک‌های High Performance، HPE iLO 5، لایسنس iLO Advanced یا لایسنس iLO Advanced Premium Security Edition باشند، قابل استفاده است.

پیکربندی تکنولوژی Core Boosting در UEFI System Utilities انجام می‌شود:

UEFI System Utilities under System Configuration > BIOS/Platform Configuration (RBSU) > Power and Performance Options > Advanced Performance Tuning Options

گزینه Core Boosting زمانی فعال می‌شود که سرور با پردازنده‌ای کانفیگ شود که دارای قابلیت Core Boosting است و لایسنس iLO Advanced و یا بالاتر نصب است و همچنین core-boosting SKU بر روی سیستم نصب شده باشد. این تکنولوژی دارای دو حالت فعال و غیرفعال است. اگر گزینه فعال یا Enabled انتخاب شود، قابلیت‌های پیشرفته کارایی برای پردازنده فعال می‌شود. حالت فعال زمانی به صورت پیش فرض تنظیمات قرار می‌گیرد که سیستم تشخیص می‌دهد چنین پردازنده‌ای روی سرور نصب شده است. اگر غیرفعال یا Disabled انتخاب شود، قابلیت‌های پیشرفته کارایی، غیرفعال می‌شود. در این صورت پردازنده بابت Turbo frequency profile محدودیت دارد و قابلیت‌های حداکثر ولتاژ نیز کاهش می‌یابد.

ویژگی Core Boosting، هزینه‌های لایسنسی شما را هم کاهش می‌دهد چرا که هسته‌های کمتری را برای رسیدن به همان سطح از کارایی استفاده می‌کند.

سرورهای پرولیانت نسل ۱۰ اچ پی، دارای SKUهای پردازنده هستند که از Core Boosting پشتیبانی می‌کنند و وقتی Firmware، فقدان لایسنس مورد نیاز را تشخیص می‌دهد و یا این قابلیت غیرفعال شود، پیام‌های IML یا Integrated Management Log تولید می‌کند. مثلا اگر لایسنس iLO Advanced یا بالاتر نصب نباشد، پیام خطایی ارسال می‌شود که با نصب لایسنس مناسب، مشکل برطرف می‌شود. اگر Core Boosting بر روی سیستمی که با پردازنده‌های Core Boosting-capable پیکربندی شده است، غیرفعال باشد، یک پیغام خطای غیررسمی ایجاد می‌شود با این مضمون که کارایی بالای پردازنده، محدود شده است که با فعال کردن دوباره این ویژگی در UEFI System Utilities یا iLO RESTful API، این خطا برطرف می‌شود.

پردازنده‌هایی که از تکنولوژی Core Boosting استفاده می‌کنند، با وجود تکنولوژی‌های کولینگ و HPE voltage regulator می‌توانند در زمینه server power and thermal headroom مزایایی را حاصل کنند. چنین سیستم‌هایی می‌توانند قدرت پردازشی پردازنده را به حداکثر رسانند و مشکلات رایج را کاهش دهند. مثلا پردازنده می‌تواند تعدادی هسته با فرکانس Base داشته باشد که هر هسته با آن کار می‌کند. همچنین پردازنده ممکن است دارای Turbo Mode باشد که هسته‌های پردازنده می‌توانند با فرکانس بالاتری از فرکانس Base خود کار کنند که این Turbo Mode ممکن است از thermal and power capacity headroom استفاده کند تا هسته‌های پردازنده با فرکانس بهینه‌تری کار کنند. Turbo Mode قادر به افزایش کارایی پردازنده است در حالی که در همان سطح TDP یا Thermal Design Power باقی می‌ماند.

بررسی امنیت سرورهای نسل ۱۰ اچ پی با iLO

منبع: توسعه شبکه آداک(ایران اچ پی)