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Mellanox打比喻巧解高性能领域性能瓶颈疑惑
来源:Watchstor 作者:Watchstor 发布时间:2016/6/8 14:46  点击数:636 次 

近日,笔者有幸专访了Mellanox市场副总裁Gilad Shainer先生,在专访刚开始的不久,Gilad Shainer先生就抛出了CPU已经成为高性能瓶颈的观点,顿时吸引了笔者的好奇心。

在大多数人的印象里,谈到如今的计算机瓶颈?大多数人首先会想到的肯定是存储,然后可能有人会说网络等等。很少有人会说CPU如今已经成为性能发展的瓶颈。Gilad Shainer先生何出此言?

主频成瓶颈,水管放水巧解疑惑
 

Mellanox公司市场部副总裁Gilad Shainer

为什么多核CPU反倒成了性能瓶颈的原因?Gilad Shainer先生给了非常专业的回答,他解释说,在CPU发展初期,CPU核心的频率是最重要的参数,人们提升系统性能的办法就是通过提高CPU主频。然而,由于功耗问题的限制,CPU主频不可能无限提高。因此,不能一味地再去提升频率,而是采用了并行多核CPU,从而让处理器能够在同一时间执行多个进程。

如今,CPU提升系统性能的方法不再是简单的提升单核运行速度,而是通过多核来同时处理更多的指令。虽然多核可以满足同时来做计算,但是它并没有办法去把一个应用程序运行时间缩短。因为它的主频是固定的,按照这种方式发展应用程序并不能一直地向上扩展,于是多核CPU反倒成了高性能瓶颈的原因。

听了这么多专业的解释,可能有人并不了解。我这里为大家通俗的解释下:相信大家上学的时候都做过水管放水填充水池的数学题,我们就拿水管填充水池来讲这个问题。要想快速的填充满一个水池,开始的时候我们用一根水管,我们不断的提升水管的宽度以及水管的中水流的速度。但当到一定的时候,水管的粗度和水流的速度到达一定的限制,就很难再有较大的提升。

这个时候,英特尔采用提升填充水池的方式就是通过增加水管的个数,于是就出现了多核,也就是多个水管。但是随着水管性能的提升,填充一个水池可能只需要一点水就可以了。这个时候影响填充水池的速度的就不是多颗水管了,而是水的速度。如果想要再次提升填充的速度,多核并不能起到作用,反而是影响高性能的瓶颈了。

多核趋势不仅将影响高性能计算,还将改变数据分析、机器学习以及其他数据密集型应用和基于数据搜索的应用领域的发展。不可否认的是,曾经在21世纪前期大放异彩的CPU多核并行解决方案在今天已经成了提升系统性能的瓶颈。

用制作披萨巧解专业人干专业的事

既然多核不是解决高性能瓶颈的手段,那么在大数据时代,如何才能提升性能呢?Gilad Shainer先生在采访过程畅谈了Mellanox的未来市场发展方向,重点提及了"Co-design(协同设计)"战略及新品特性。

Mellanox"Co-design(协同设计)"战略

Co-design(协同设计)存在的意义就是通过一种任务卸载的方式,让很多组件共同协同完成一个任务,通过专业的芯片进行处理,从而实现性能的大幅度提升。

  Gilad Shainer先生解释说,两年前有人提出来我要把数据往CPU移,认为数据离CPU越近就可以计算的越快,但是这种办法没有完全解决数据量大的情况下,你的数据计算的问题。数据是分散在各个地方的,它并不是说你想移到CPU附近就移到CPU附近的,这代价是很大的。你的数据产生和传输都是需要时间的,当你在往CPU移动的过程就是你在浪费时间的过程,这就是Co-design(协同设计)存在的意义。

在这里我们用做披萨的过程来解释Co-design(协同设计)。假如你想做一个披萨,利用多核的概念来完成这个披萨,就好比多个人用多个微波炉来做,虽然能够提升做披萨整体的数量,但是对于做一个披萨的速度来说,单个人的速度并没有得到明显的提升。

Co-Design概念就是相当于把微波炉里蒸披萨的过程,移到了搬运工来做,这样搬运工一边走在马路上,一边在蒸你的披萨。那么客户自然就会更快地拿到你的披萨,这是就是Co-Design提升效率方式。。

具体来说,Co-design(协同设计)就是将之前的CPU提供的一些计算移到网络上做计算,所以CPU做的事情就会大幅地下降。那Co-design(协同设计)就整体地缩减你完成一个数据分析或者是计算的时间。

目前,Mellanox的InfiniBand硬件在高性能计算网络中随处可见,通过Co-Design概念Mellanox公司试图超越竞争对手。但在这个领域,英特尔作为这个领域的大块头将是Mellanox一个强有力的挑战,但通过今天的访问,让我们更加清晰了Mellanox的信心来自哪里,更加清楚的了解了Mellanox的优势,值得我们期待!

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