Der erste Server mit POWER10: E1080

7. Dezember 2021 | Von Isabella Pridat | Kategorie: IBM Announcements, Leitartikel

Da sich Unternehmen auf der ganzen Welt mit unvorhersehbaren Veränderungen im Kundenverhalten und -bedarf konfrontiert sehen, benötigen sie eine Plattform, die ihre Anwendungen und Analysen sicher und schnell bereitstellt, wo und wann sie benötigt werden. Die CEO-Studie 2021 des IBM Institute of Business Value ergab, dass 56 % der 3.000 befragten CEOs auf die Frage nach ihren wichtigsten Plänen für die nächsten 2-3 Jahre, die Notwendigkeit betonten, die operative Agilität und Flexibilität zu verbessern [1]. Viele sehen die Antwort auf diesen Bedarf in einem hybriden Cloud-Computing-Modell, das die gesamte IT-Unternehmens-Infrastruktur mit einer Cloud-basierten Infrastruktur kombiniert [2]. und einen bis zu 2,5-mal größeren Mehrwert bieten kann als ein reiner Public-Cloud-Ansatz [3].

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von Isabella Pridat-Zapp

IBM bezeichnet den E1080 Enterprise Server als „best-in-class“ Server Plattform in puncto Sicherheit und Zuverlässigkeit für Geschäftsanwendungen und KI-Anwendungen, besonders in der hybriden Unternehmens-Cloud. Dieser Beitrag baut auf der ausführlichen NEWSolutions Veröffentlichung „Ankündigung POWER10 Prozessor“ von Anfang 2021 auf. Um eine Wiederholung der Abbildungen zu vermeiden enthält der aktuelle Beitrag als Referenz nur eine Liste der damals schon veröffentlichten Abbildungen, die jetzt im Zusammenhang mit dem E1080 Announcement wieder relevant sind. Auch auf die wesentlichen technischen Neuerungen durch POWER10 wurde schon bei der Vorstellung des 7nm Prozessors (Samsung) Anfang des Jahres eingegangen. Der aktuelle Beitrag betrifft E1080.

Aufbau der E1080 Server

Eine betriebsbereite Power E1080 besteht aus nur einer System Control Unit (SCU) und 1, 2, 3 oder 4 Systemknoten, die auch als Central Electronic Complex (CEC) oder CEC Drawer bezeichnet werden. Für Power E1080 gibt es SCUs für 10-Prozessorkerne, 12-Prozessorkerne oder 15-Prozessorkerne, die jeder im SMT8 Modus laufen können – siehe Abb. 1

Abb. 1: Vorder- und Rückansicht der System Control Unit (SCU)

Betriebssysteme

Der erste verfügbare POWER10 Prozessor Server, Power E1080, unterstützt IBM i und AIX sowie manche Linux-Distributionen.

Maximal 4 Systemknoten/240 POWER10 Prozessorkerne

Die Power E1080 konnte zunächst mit 1 Systemknoten bestellt werden, was 60 POWER10 Prozessorkernen entspricht oder mit 2 Systemknoten, was 120 POWER10 Prozessorkernen entspricht. Ab 10. Dezember können auch Modelle mit 3 oder maximal 4 Systemknoten bestellt werden, die dann maximal 240 POWER10 Prozessorkerne unterstützen – siehe Abbildungen 2a, 2b, 2c

Abb. 2a: Power E1080 Server Knoten von oben

Abb. 2b: Vorderseite-Power E1080 Server Knoten

Abb. 2c: Rückseite-Power E1080 Server Knoten

Maximal 64 TB Speicher

Der RAM Speicher beginnt mit 4 TB. Die 4 Systemknoten Server unterstützen 64 TB Speicher.

Maximal 32 PCIe Gen 5 Slots und 192 PCIe Gen 3 Slots

Mit 2 Systemknoten unterstützt die E1080 bis zu 16 PCIe Gen 5 Steckplätze und bis zu 96 PCIe Gen 3 Steckplätze mit Expansion I/O Drawer. Mit 4 Systemknoten unterstützt die Maschine dann bis zu 192 PCIe Gen 3 Slots mit Expansion I/O Drawers – siehe Abbildungen 3a und 3b.

Abb. 3a: PCIe Gen 3 I/O Expansion Drawer

Abb. 3b: Ansicht der Rückseite einer PCIe Gen 3 I/O Expansion Drawer
mit Bezeichnungen der Steckplätze

Über 4000 SCSE Platten oder SSDs

Bis zu über 4000 direkt angeschlossene seriell geschaltete SCSI (SAS) oder SSDs.

VMs und LPARS

Maximal 1000 virtuelle Maschinen (VMs) mit logischen Partitionen (LPARs) pro System

System Control Unit

Die System Control Unit (SCU) stellt den redundanten Flexible Service Processor (FSP) zur Verfügung.

Private Cloud mit Dynamic Capacity

Die E1080 unterstützt die IBM Power System Private Cloud Solution with Dynamic Capacity.

Betriebssystem IBM i

Power E1080 erfordert mindestens die Betriebssystemversionen IBM i 7.3 TR11 oder 7.4 TR5.

Betriebssystem AIX

Power E1080 erfordert mindestens die Betriebssystemversionen AIX 7.1 TL 5 SP 5 oder AIX 7.2 TL 4 SP 1. Weitere Details Redbook IBM Power E1080, Seite 114.

Betriebssystem Linux

Die Details zu den von E1080 unterstützten Linux Distributionen befinden sich im Redbook IBM Power E1080, Druckseite 115.

Vergleich E980 versus E1080

Abb. 4: 4-Knoten Server E1080

Mit der E1080 kommt eine neue Hardware-basierte Leistungssteigerung, die 30% mehr Leistung pro Prozessorkern und über 50% bessere Gesamtkapazität auf Sockel- und Systemebene verglichen mit der Vorgänger IBM E980 [4] bietet, bei zeitgleicher Senkung des Energieverbrauchs um 33% bei gleicher Arbeitslast und somit des CO2-Fußabdrucks verglichen mit der E980 [5].

Die E1080 verfügt zudem über vier Matrix Math Accellerators (MMAs) pro Prozessorkern, was eine bis zu fünfmal schnellere Inference Performance als die E980 [6] ermöglicht.

Die E1080 bringt neue Sicherheitsfunktionen speziell für Hybrid Cloud-Umgebungen, einschließlich transparenter Memory Encryption. Somit wird kein zusätzliches Management Setup benötigt. Viermal so viele Encryption Engines pro Prozessorkern ermöglichen eine 2,5-fach schnellere AES-Verschlüsselung als mit der IBM Power E980 [7].
Zusätzlich wurde eine Sicherheitssoftware für jede Ebene des System Stacks ergänzt. Der Power E1080 Server schützt laut IBM dank der stark vereinfachten end-to-end Verschlüsselung die Daten in-transit und at-rest ohne Performance-Verlust, auch in der Hybrid Cloud.

Der Power E1080 Server kann mit seiner Hardware auftretende Softwarefehler automatisch entdecken, isolieren und reparieren ohne Unterbrechung oder Mitwirkung des Betriebssystems.
Weitere Details siehe Abbildung 5.

Abb. 5: Vergleich E980 versus E1080

Power Enterprise Pools

Das Ausbalancieren der Workload und auch die Disaster Recovery können von Power Enterprise Pools profitieren. Die Power Enterprise Pools 1.0 Technologie erlaubt das dynamische Zuteilen von Prozessorleistung und Speicherleistung innerhalb einer Gruppe (Pool) von IBM Power Servern.

Hierzu werden Capacity-on-Demand (CoD) Codes eingesetzt, so dass der Systemadministrator dies ohne IBM-Kontakt durchführen kann.

Diese Ressourcen-Verschiebung kann immer nur zwischen Systemen von 2 aufeinander folgenden Generationen erfolgen. Für die E1080 bedeutet das, dass nur mit einer E980 ausgetauscht werden kann – siehe Abb. 6.

Abb. 6: Pool Mitglieder eines Power Enterprise Pools 1.0

Neue Mobile Capacity-on-Demand Features

Gegenüber E980 bietet Capacity-on-Demand (CoD) einige Neuerungen. Innerhalb der Konfiguration einer IBM Power Systems Private Cloud mit Shared Utility Capacity (Power Enterprise Pools 2.0), ist es möglich einen Power E1080 Server mit nur einer Base Processor Activation und 256 GB Base Memory Aktivierung zu bestellen. Sobald die Power Enterprise Pools 2.0 Konfiguration verwendet wird, aktiviert dies alle Ressourcen, so dass andere CoD Features nicht mehr greifen. Wird keine Konfiguration einer IBM Power Systems Private Cloud mit Shared Utility Capacity verwendet, so kommen andere Bedingungen zur Anwendung.

System Racks

Der SCU benötigt 2U Rack Einheiten und jeder Systemknoten benötigt 5U Rack Einheiten. Entsprechend hat ein 1-Knoten System 7U, ein 2-Knoten System 12U, ein 3-Knoten System 17U und ein 4-Knoten System 22U Rack Einheiten. Ferner wird zusätzlicher Platz im Rack benötigt, für PCIe Expansion Drawers, einen HMC, Netzwerk Switches, Elektrizitätsverteilung, Kabel, etc. – siehe Abbildungen 7a und 7b.

Abb. 7a: Power E1080 Rack und Power Supply Units

Abb. 7b: Power Supply Units

Open Memory Interface (OMI)

Mit dem POWER10 Prozessor wurde das neue Open Memory Interface (OMI) eingeführt. Die 16 verfügbaren high-speed OMI Links werden von 8 MCUs (on-chip Memory Controller Units) gesteuert, mit einer Bandbreite von insgesamt bis zu 409 GBps pro SCM (POWER10 single chip module). Diese Konstellation erzielt eine Steigerung der Memory Bandwidth um 78%, gegenüber dem, was mit der POWER9 Prozessor Technologie möglich war.

Jeder POWER10 OMI Link ist direkt mit einem differentiellen DIMM (DDIMM) Slot verbunden. Daher bieten die 4 Sockets eines Systemknotens insgesamt 64 DDIMM Slots mit einer addierten maximalen Speicherbandbreite von 1636 GBps.

Die im Power E1080 Server eingesetzten DDIMMs haben eine Kapazität von 32 GB, 64 GB, 128 GB und 256 GB – alle mit Double Data Rate 4 (DDR4) Technologie. Neben DDR4 DIMMs können die Ein- Ausgabe Subsysteme der E1080 Server auch die Folgegeneration, die DDR5 Speicher-Technologie verwenden – siehe Abb. 8.

Abb. 8: Neues DDIMM Feature

Minimum Konfiguration

Der Benutzer hat die Möglichkeit, ein vollwertiges Power System mit einer Minimalkonfiguration von technischen Features zu bestellen. So kann der Bestellende eines Power E1080 Servers nach Inbetriebnahme dann bei Bedarf erst successive skalieren.

Hypervisor

Die E1080 verwendet IBM PowerVM als integrierten Hypervisor, der laut der National Vulnerabilities Database (NVD) [8] des National Institute of Standards and Technology der US-Regierung deutlich weniger Schwachstellen und Sicherheitsrisiken aufweist als die Hypervisor anderer Anbieter.

Machine Learning

Während die neuen erweiterten MMAs hardwareorientierte Verbesserungen bieten, unterstützt die IBM Power E1080 auch Bring-your-own-model-Funktionen mit IBM Auto-AI und „No-Code“-Tools. Ebenso wird der Open Neural Network Exchange, auch ONNX genannt, unterstützt.
Trainierte KI-Modelle, die auf ONNX verfügbar sind sowie einige der beliebtesten Frameworks wie TensorFlow, PyTorch und weitere können auf der IBM Power E1080 von x86-basierten Servern aus bereitgestellt werden, ohne dass Codeänderungen erforderlich sind.

SAP

Mit dem SAP Application Performance Standard Werte-Benchmark, der die Leistung für wichtige SAP-Anwendungen misst, hat die IBM Power E1080 einen Rekord für ein 8-Sockel-System aufgestellt und einen Wert von über 174.000 2-Tier-Benchmark-Nutzern erreicht, 40 % mehr als die nächstbeste x86-basierte Plattform [9].

Automatisierung mit Ansible

Die Automatisierung wiederkehrender Systemaufgaben, wie Updates, Patches, Einrichten neuer VMs oder LPARs, Security Update Überwachung, kann mit Ansible viel Zeit ersparen. Die E1080 Server sind für den Einsatz von Ansible mit AIX, IBM i und Linux eingerichtet. Die Red Hat Ansible Automation Platform for Power kann auch Anwendungen einsetzen – siehe Abb. 9.

Abb. 9: BMC Interfaces des HMC

Ferner ist eine Kombination mit dem HMC, PowerVC und Power Virtual Server möglich, um eine Infrastruktur zur Verfügung zu stellen, einschließlich Cloud Lösungen auf Power Prozessor-basierten Servern.
Die Ansible Module für IBM i finden Sie, wenn Sie online im IBM Redbook E1080 sind und dort unter Punkt 3.3.4 auf den Link clicken.

Quantum-safe Cryptographie

Mit Hinblick auf die Quantum Aera ist der Power E1080 Server bereits für künftige Cryptographie Entwicklungen ausgestattet, wie FHE und Quantum-safe Cryptographie. Die hierfür benötigten Software Bibliotheken sind bereits für die POWER10 Instruction Set Architecture (ISA) optimiert und werden in den entsprechenden Open Source Communities verfügbar sein. Fully Homomorphic Encryption heißen Verschlüsselungstechniken, die es Computern ermöglichen, mit verschlüsselten Daten zu rechnen, ohne vorherige Entschlüsselung.

Links und Fußnoten

1 https://www.ibm.com/thought-leadership/institute-business-value/report/ceo

2 IBM Power ermöglichen eine reibungslose Erfahrung im Erweitern von unternehmenskritischen Arbeitsaufträgen in der gesamten hybriden Cloud, ohne dazu zusätzliche Middleware oder eine Refakturierung der Anwendungen zu benötigen.

3 https://www.ibm.com/downloads/cas/QMRQEROB

4 Basierend auf veröffentlichten rProf Ergebnissen des Power E980/12 Kerns verglichen mit den IBM internen rProf Messungen (Nutzung der gleichen Methodik) für den Power E1080/15 Kern.

5 POWER9 (12c) ist 5081 rProf @ 16,520 Watt (0.31 rProf/Watt), POWER10 (15c) is 7998 rProf @ 17,320 Watt (0.46 rProf/Watt)

6 5x pro Sockel Inferenzsteigerungsdurchsatz für große 32-Bit Fließkommainferenzmodelle vom POWER9 E980 (12-Kern Modules) zum POWER10 E1080 (15-Kern Module). Basierend auf dem IBM Testszenario, das Pytorch, OpenBLAS auf demselben BERT Large mit SqUAD v1.1 Datensatz nutzt.

7 AES-256 in beiden GCM und XTS Modi läuft ca. 2,5-fach schneller pro Kern, wenn man den Power E1080 (15-Kern Module) mit dem Power E980 (12-Kern Module) mit den vorhergehenden Messwerten vergleicht, die auf einer RHEL Linux 8.4 un der OpenSSL 1.1.1g Library entstanden sind.

8 Basierend auf den Keyword-Ergebnissen “powervm” im National Institute of Standards and Technology’s (NIST) “National Vulnerability Database”

9 HPE Suprodome Flex; Tier-zwei SAP SD Standard Anwendungs-Benchmark, auf dem SAP ERP 6.0 EHP5 ausgeführt wird; Intel Xeon Platinum 8380H 2.9 GHz, 8p/224c/448t, 122,300 SD Benchmark-Nutzer (670,830 SAPS), Windows Server 2016 und Microsoft SQL Server 2012, Zertifizierung # 2021006.

Quellen der Abbildungen und Informationen:

1. IBM Power E1080, Technical Overview and Introduction, ibm.com/redbooks, Update-Version vom 19. Oktober 2021

2. IBM Presseinformationen

Ankündigung POWER10 Prozessor

Ankündigung POWER10 Prozessor

Hinweis: IBM weist darauf hin, dass Prognosen stets ohne Vorankündigung als nichtig erklärt werden können und keine Verpflichtung darstellen.