Wie AMD EPYC-CPUs hyperkonvergente Infrastrukturen verbessern
IT-Verantwortliche sehen sich heute dem wachsenden Druck ausgesetzt, die Performance, Sicherheit und Agilität ihrer Rechenzentren zu steigern. Und das mit weniger Geld und Personal. Die herkömmliche IT kann diese Anforderungen kaum erfüllen. Sie ist zu komplex, zu starr und zu schwerfällig – und sie ist teuer und schwer zu warten.
Hyperconverged Infrastructures (HCI) können diesen Knoten lösen und „mehr mit weniger“ erreichen. Das Grundprinzip ist simpel: HCI kombiniert alle Komponenten eines herkömmlichen Rechenzentrums – Computing, Storage, Netzwerke – in einem einzigen System. Isolierte Rechen- und Speichergeräte werden durch Standard-Server und lokalen Speicher ersetzt. Benötigt ein Unternehmen mehr Leistung oder Verfügbarkeit, kauft es einfach mehr Geräte, und diese liefern zusammen die verlangten Services.
Die Schlüsselelemente von HCI-Systemen sind branchenübliche Server (x86) mit direkt angeschlossenen Speichersystemen und Netzwerkschnittstellen. Große Serverzulieferer wie Dell, Hewlett‑Packard und Lenovo bieten fertig konfigurierte Systeme, die für bestimmte Schwerpunkte wie eine virtuelle Desktop-Infrastruktur, Hochleistungs-Computing oder geschäftskritische Anwendungen optimiert sind.
Eine wichtige Komponente von HCI sind Virtualisierungslösungen wie VMware vSphere und Microsoft Azure Stack HCI. Sie abstrahieren Speicherressourcen sowie Prozessor und Hauptspeicher. VMware vSphere erstellt zum Beispiel die virtuellen Rechenknoten, Speichercluster und Switches, um ein komplettes Rechenzentrum zu replizieren, ohne dass Silos der alten Architektur erforderlich sind.
Weniger Server – geringere Kosten
Mit passenden Prozessoren kann eine hyperkonvergente Infrastruktur weiter optimiert und Kosten gesenkt werden. AMD EPYC-Prozessoren nehmen hierbei eine hervorgehobene Position ein.
Zunächst sind AMD EPYC CPUs x86-kompatibel und können damit das ganze Ökosystem von Anwendungen bedienen – einschließlich der vielleicht schon lange genutzten Datenbanken, Analytics-Software und technischen Lösungen, die schon längere Zeit zur Bewältigung der Unternehmensanforderungen benötigt werden. X86-Workloads laufen also problemlos auf EPYC-Maschinen.
EPYC-CPUs sind aber natürlich nicht bei x86 stehen geblieben. Die CPU-Anbieter von heute packen immer mehr Kerne in jede CPU, und die AMD Multi-Chiplet-Architektur trägt zu diesem Trend bei. Noch vor wenigen Jahren umfassten AMD EPYC Prozessoren der 1. Generation maximal 32 Kerne. Die heutigen AMD EPYC Prozessoren der 3. Generation enthalten bis zu 64 Kerne und zukünftige Generationen werden voraussichtlich bis zu 96 und 128 Kerne beinhalten.
Diese Optionen und die hohe Anzahl von Kernen bringen für HCI einige Vorteile. Zunächst einmal können IT-Teams durch die breite Auswahl an Kernzahlen von 8 bis 64 ihre spezifische Umgebung für ihren Anwendungsfall zuschneiden. Viel wichtiger aber: Eine hohe Kernzahl erlaubt es, Workloads auf weniger Servern zu konsolidieren und damit die Gesamtbetriebskosten zu senken.
AMD bietet ein interaktives Tool zur Einschätzung der Gesamtbetriebskosten bei der Virtualisierung. Damit lassen sich die Kosten beim Einsatz von EPYC-Prozessoren mit ähnlichen Servern vergleichen, die Intel Xeon Scalable Prozessoren der 1. oder 2. Generation verwenden.
Virtuelle Anwendungen beschleunigen
Weniger Server heißt mehr Virtualisierung. Mehr Virtualisierung bedeutet normalerweise Performanceverlust und einen hohen Verwaltungsaufwand. AMD EPYC CPUs wirken dem entgegen: Eine Stärke der EPYC-Prozessoren ist die Beschleunigung und das einfache Management virtualisierter Business-Anwendungen. AMD-CPUs sind für VMs und Hypervisoren wie VMware, Nutanix, Microsoft Azure Stack HCI und SimpliVity optimiert und lassen das Management von Anwendungen, die auf derselben Infrastruktur ausgeführt werden, schneller und effizienter erledigen.
Eine besondere Rolle kommt bei der Virtualisierung dem Cache zu. Heutige Prozessoren verarbeiten Codes mit unglaublicher Geschwindigkeit, wenn Code und Daten im Cache liegen. In HCI-Systemen wird fast der gesamte Code in virtuellen Maschinen ausgeführt. Riesige Caches sind einer der Schlüssel für die EPYC-Leistung in virtuellen Umgebungen. EPYC CPUs mit 32 Kernen enthalten in der Regel 128 MB Cache, während Versionen mit 64 Kernen 256 MB bieten. Für Doppelsockelkonfigurationen lassen sich diese Zahlen verdoppeln. Das ist sehr viel Cache.
Irgendwann muss virtueller Speicher aber mit dem physischen Speicher verknüpft werden. Je mehr physischen Speicher ein System besitzt, desto mehr VMs können unterstützt werden. Die meisten EPYC-Systeme auf Einzelsockelbasis können zwei Terabyte Hauptspeicher adressieren, während die Doppelsockelsysteme in der Regel vier Terabyte unterstützen. Das bedeutet, dass physischer Speicher nur selten eine Beschränkung für die Anzahl der VMs in einem System darstellt.
HCI-Umgebung schützen
Angesichts all der VMs, die Terabytes an Speicher einnehmen, sollte sich jede sicherheitsbewusste IT‑Führungskraft Gedanken darüber machen, wie das Unternehmen gewährleisten kann, dass kein Anwender mit bösen Absichten die Systemsicherheit beeinträchtigen und auf geschützte Daten zugreifen kann.
EPYC-Prozessoren sind mit einer Palette an ausgeklügelten Security-Funktionen namens AMD Infinity Guard ausgestattet. Infinity Guard ist auf Chipebene integriert und bietet Features, um vor internen und externen Bedrohungen zu schützen und Daten fast ohne Auswirkungen auf die Systemleistung zu sichern.
Um speziell Angriffe auf virtualisierte Umgebungen abzuwehren hat AMD Secure Encrypted Virtualization (SEV) entwickelt. Mit SEV werden Code und Daten, die mit VMs verknüpft sind, für diese VM verschlüsselt. Sie können nur innerhalb der VM entschlüsselt werden. Selbst der Hypervisor kann die verschlüsselten Daten nicht sehen. Eine einfache Demonstration zeigt, wie die sichere Virtualisierung von AMD Daten in einer VM vor neugierigen Blicken schützt.
Nicht zuletzt punkten EPYC-CPUs auch mit ihrer hohen Energieeffizienz – und leisten damit einen weiteren Beitrag zur Kostensenkung. Obwohl zum Beispiel der EPYC-Prozessor die leistungsstärksten Server antreibt, ist der Energieverbrauch deutlich geringer als der des Mitbewerbs. AMD EPYC 7003 Prozessoren mit AMD 3D V-Cache Technologie versorgen Server ebenfalls mit sehr hoher Leistung bei gleichzeitig bis zu 49 Prozent geringerem Stromverbrauch als bei anderen CPU-Herstellern.
Fazit
HCI-Implementierungen mit AMD EPYC-Prozessoren bieten zahlreiche Vorteile, die sowohl die Einführungs- als auch die laufenden Kosten senken können. Die AMD CPUs sind für Bereitstellungen auf gängigen virtuellen Maschinen und Hypervisoren optimiert, treiben die energieeffizientesten x86-Server an, bieten hohe Leistung und Sicherheit und beschleunigen virtualisierte Geschäftsanwendungen mit hohem Tempo.