Schaffen sich Unternehmen neue Server an, so handelt es sich überwiegend um Rack-Modelle mit zwei Prozessoren. Und hier dominiert Intel mit seiner Xeon-E5-Serie den Markt. Die 2-Sockel-Rackeinschübe bieten eine hohe Performance mit Fokus auf günstige Preisen. Doch nicht allen Anforderungen werden Server mit CPUs wie dem aktuellen Xeon E5-2600 v3 gerecht. Einsatzszenarien wie ERP, OLTP, CRM, Data Warehousing, High Frequency Trading und Virtualisierungsszenarien legen Wert auf höchste Ausfallsicherheit und Unmengen an adressierbarem Speicher. Abstriche an die Performance sind dabei ebenso unerwünscht wie überzogene Kosten und hoher Energieverbrauch.
Für diese Anforderungen war bei Intel bisher die Xeon-E7-v2-Serie verantwortlich. Mit der neuen Generation Xeon E7-4800 v3 für Systeme bis vier Prozessoren und Xeon E7-8800 v3 für Server bis acht CPUs will Intel den Markt der Enterprise- und Mission-Critical-Anwendungen noch mehr dominieren. Schon jetzt beherrscht Intels Xeon den Markt der Server mit vier oder mehr Prozessoren mit rund 94 Prozent. RISC-Systeme mit beispielsweise IBM POWER8 oder Oracle SPARC T5 kommen laut IDC nur auf knapp fünf Prozent Marktanteil.
Foto: Intel
Bei der neuen Prozessorserie Xeon E7-4800/8800 v3 adressiert Intel im Vergleich zum Vorgänger einen mit 6 TByte doppelt so großen Arbeitsspeicher im 4-Sockel-Server. Damit unterstützt Intel klar den Trend hin zu In-Memory-Anwendungen wie SAP Hana. Die Performance-Schraube wurde ebenfalls angezogen: Es gibt nicht nur mehr RAM, sondern auch schnelleres durch DDR4-2133, die Anzahl der Kerne und die Cache-Größe ist um 20 Prozent angestiegen und Befehlssatzerweiterungen führen Code effektiver aus. Damit alles auch unterbrechungsfrei läuft, hat Intel die RAS-Features (Reliability, Availability Scalability) der Xeon-E7-v3-Plattform weiter verbessert. Beispielsweise lassen sich im Speicher nur die von Daten belegten Bereiche spiegeln.
Bessere TCO als POWER8 und SPARC T5-8
Aufgrund der Leistungswerte und den RAS-Features von Servern mit Xeon E7 v3 pickt sich Intel gleich den Power E870 mit POWER8-CPUs von IBM als Vergleich heraus; schließlich lockt auch Big Blue mit hoher Performance und ausfallsicherem Betrieb.
Bei laut Intel ähnlicher Performance bieten 8-Sockel-Server mit Xeon E7-8890 v3 eine bis zu 60 Prozent höhere Energieeffizienz als die Power-E870-Systeme. Durch die geringeren Energiekosten sowie den niedrigeren Einkaufspreis sollen die Intel-Systeme eine bis zu 85 Prozent geringe TCO generieren. Gegenüber Oracles SPARC T5-8 will Intel eigenen Angaben zufolge mit dem Xeon E7 v3 bis zu 42 Prozent mehr Performance liefern; bei 65 Prozent geringerer TCO.
Alt gegen neu: Xeon E7 v3 enteilt Vorgängern
Die wenigsten Unternehmen werden allerdings von RISC auf x86 und umgekehrt migrieren. Interessanter ist somit das Leistungsvermögen der neuen Xeon E7 v3 im Vergleich zum Vorgänger und älteren Generationen. Typischerweise erhalten Server in Rechenzentren nach drei bis fünf Jahren einen Ersatz.
In diesem Segment sind neben Servern mit dem Xeon 7500 (Markteinführung 2010) und Xeon E7-4800 (seit 2011 verfügbar) auch Systeme mit AMDs Opteron 6300 (im Markt seit 2012) vertreten. Gegenüber einem 4S-Server mit Xeon-X7560-CPUs (Topmodell der Serie) liefern die neuen Xeon E7-8890 v3 zirka die dreifache Performance. Vergleicht man Server mit dem vier Jahre alten Xeon E7-4870, so erhält man mit den v3-Xeons die rund 2,5-fache Rechenleistung.
Den direkten Vorgänger Xeon E7-4870 v2 schlägt der neue 18-Kern-Prozessor durchschnittlich noch mit 16 Prozent mehr Performance. Nutzt die Software aber die Features des Xeon E7 v3 wie die Befehlssatzerweiterung AVX2, so zeigt unser Test schnell über 70 Prozent mehr Geschwindigkeit. AMDs Opteron 6300 muss den neuen Xeon in 4-Sockel-Servern sehr deutlich ziehen lassen: Selbst optimierte Herstellerangaben (SPEC CPU2006) beziffern dem Xeon E7-8890 v3 die 2,2-fache Leistung eines Opteron 6386 SE.
Über 4-fache Energieeffizienz
Die reine Rechenleistung ist für IT-Verantwortliche längst nicht das alleinige Entscheidungsmerkmal bei Investitionen in neue Systeme. Angesichts der Energiekosten und den Gegebenheiten im Rechenzentrum des Unternehmen ist die Energieeffizienz der Server viel relevanter, ob eine Erneuerung lohnt.
In unserem Testlabor punktet Intels neuer Xeon E7-8890 v3 in der 4-Sockel-Konfiguration mit einer 4,2-fachen Energieeffizienz gegenüber dem fünf Jahre alten System mit Xeon-X7560-CPUs. Im Vergleich zum vier Jahre alten 4S-Server mit Xeon-E7-4870-Prozessoren schafft das neue System noch die 2,8-fache Performance pro Watt. Server mit dem direkten Vorgänger Xeon E7 v2 lassen sich durch Tausch der CPUs in der Regel "upgraden". Wer dies vorhat, erhält im 4S-Server mit Xeon E7-8890 v3 eine 19 Prozent höhere Energieeffizienz im Vergleich zur Bestückung mit Xeon E7-4890-v2-CPUs.
Mehr Arbeitsspeicher und TSX
Rack-Server mit vier oder acht Prozessoren werden sehr oft für Anwendungen eingesetzt, wo möglichst viel Arbeitsspeicher notwendig ist. Hierzu zählen neben den In-Memory-Datenbanken auch Virtualisierungsszenarien. Je mehr RAM zur Verfügung steht, desto mehr virtuelle Maschinen sind auf dem Server möglich. Intel ermöglicht beim Xeon E7 v3 in der 4-Sockel-Konfiguration mit 64-GByte-DDR4-DIMMs bis zu 6 TByte Arbeitsspeicher. Dabei unterstützt die Plattform bis zu 96 Speicher-Slots - die doppelte Anzahl im Vergleich zum Xeon E7 v2.
Mit dem Xeon E7 v3 beherrscht die zugehörige Server-Plattform (Codename Brickland) auch das TSX-Feature "Transactional Memory". Von dieser neuen Form der Speicherverwaltung profitieren besonders In-Memory-Datenbanken wie beispielsweise SAP Hana. TSX sorgt bei Multithread-Anwendungen dafür, dass sich die Threads bei Speicherzugriffen nicht gegenseitig behindern. Der Zugriff auf gesperrte Speicherbereiche ist somit deutlich seltener, die Performance steigt.
Foto: Intel
Die Portierung von Anwendungen zur Nutzung von TSX ist allerdings alles andere als einfach; hier ist es mit der Aktivierung einer BIOS-Funktion nicht getan. Im Fall von SAP Hana dauerte die Integration von TSX laut Intel gut drei Monate. SAP Sybase musste für die TSX-Optimierung zirka einen Monat angepasst werden. Intels Angaben zufolge steigen bei einem 4-Sockel-Server mit Xeon E7-8890 v3 mit SAP Hana die Online-Transaktionen durch die Aktivierung von TSX von 39.330 tpm auf 89.619 tpm. TSX ermöglich bei optimierter Software hier eine Performance-Steigerung um den Faktor 2,3.
Ausfallsicherheit durch Run Sure
Intel fasst die RAS-Features der Xeon-E7-v3-Plattform unter der Bezeichnung Run Sure Technologie zusammen. Darin enthalten ist die "Machine Check Architecture" (MCA), die Fehler bei CPU, Speicher und I/O entdecken und im Betrieb korrigieren kann. Neben einer kompletten Spiegelung des Speichers lassen sich auch nur Teilbereiche - für kritische Daten - spiegeln. Durch diese Funktion bleibt mehr RAM für die restlichen Anwendungen verfügbar. Eine dynamische Speichermigration (Hot Plug) gibt es ebenso wie das sogenanntes "Multiple Rank Sparing". Hier lassen sich mehrere Speicherbänke definieren, die bei auftretenden Defekten in DIMMs einspringen.
Laut einer 2014 durchgeführten Untersuchung von ITIC bezüglich der Ausfallsicherheit von Servern, sollen Intels Xeon-E7-Systeme mit Windows eine Verfügbarkeit von 99,9978 Prozent aufweisen. Die ungeplante Ausfallzeit liegt damit bei knapp 13 Minuten pro Jahr. IBMs POWER-Systeme liefern mit 99,9983 Prozent Verfügbarkeit respektive neun Minuten Downtime pro Jahr nur wenig bessere Werte; die aber in geschäftskritischen Anwendungen entscheidend sein können.
Fazit
Intel spielt mit dem neuen Xeon E7 v3 im Segment der x86-basierenden 4-Sockel-Server in einer eigenen Liga, was die Performance betrifft. Die Prozessoren arbeiten dreimal so schnell wie die Xeon-7500-Generation aus dem Jahr 2011. Selbst gegenüber dem schon sehr flinken Vorgänger Xeon E7-4890 v2 agiert der neue Xeon E7-8890 v3 durchschnittlich 16 Prozent flinker, bei optimierter Software mit AVX2 auch über 70 Prozent. AMDs Opteron 6300 kann mit dem Leistungsvermögen eines 18-kernigen Xeon E7-8890 v3 genauso wenig mithalten - die Xeons sind gut doppelt so schnell.
Die Steigerung in der Energieeffizienz liefert nicht weniger beeindruckende Werte: Wer Xeon-X7560-Server durch Modelle mit dem Xeon E7-8890 v3 austauscht, kann sich über die 4,2-fache Energieeffizienz freuen. Werden in einem 4S-Server die Xeon E7-4890 v2 durch die neuen Xeon E7 v3 ersetzt (beide nutzen die gleiche Plattform), so steigt die Performance pro Watt immerhin noch um 19 Prozent.
Ein Upgrade von Systemen mit Xeon E7 v2 auf die neue Generation lohnt aber nur, wenn schnellerer DDR4-Speicher dringend benötigt wird oder Anwendungen die neuen Features AVX2 und TSX nutzen können.
Doch nicht nur das x86-Segment der 4-Sockel-Server hat der neue Xeon E7 v2 deutlich im Griff, auch den RISC-Alternativen gehen zunehmend die Argumente aus. Die Ausfallsicherheit und die RAS-Features liegen bei den neuen Xeons auf dem Niveau von POWER- und SPARC-Systemen. In speziellen Einsatzgebieten, wo aber jede Minute Ausfallzeit das Unternehmen gleich hohe Summen kosten, lohnt jedoch weiter ein genauer Blick auf RISC-Server. Die geringere TCO der Xeon-Systeme könnte sich dann schnell relativieren.
Welche Systeme zum Einsatz kommen, wird aber meist durch die zu verwendende Software und vorhandene Infrastruktur bestimmt. Allerdings geht der Markt von Servern mit vier oder mehr Prozessoren die letzten Jahre zunehmend in Richtung x86. (cvi)