Mejor práctica

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Mejor práctica
para servidores: Referencia de rendimiento
Canales, frecuencia y rendimiento de la memoria
Aunque la mayoría de gente no se da cuenta, el mundo funciona a través de muchos
diferentes tipos de bases de datos, todos ellos con un elemento en común: la necesidad
de una memoria de alto rendimiento que proporcione datos de una manera rápida y
fiable.
Desde el momento en que nos despertamos con una llamada procesada por la base
de datos de registro de clientes de nuestros proveedores de servicios celulares, al pago
semanal electrónico por las compras procesado por la base de datos de transacciones
de instituciones financieras, a nuestra experiencia de transmisión en tiempo real
de películas a altas horas de la noche proporcionándonos una base de datos de
recomendaciones de películas basadas en nuestros hábitos de visualización, todas y
cada de estas bases de datos ofrecen respuesta a muchas de nuestras consultas diarias
y deben ejecutarse ininterrumpidamente de manera rápida, además de ir aumentando
de una manera dinámica para satisfacer las necesidades del cliente.
Proporcionar datos mediante un rendimiento continuado e integridad de las
transacciones no es una tarea fácil y a menudo requiere bases de datos integradas
en memoria que nos faciliten esas recomendaciones de visualización u otros datos
relacionados de un modo casi inmediato para diversos usuarios.
La bases de datos integradas en memoria (IMDB) confían principalmente en el uso
de grandes capacidades y, lo que es más importante, en memorias Dynamic Random
Access Memory (DRAM) de alto rendimiento.
Presentan la capacidad de dar respuesta a un gran volumen de solicitudes hasta x
veces más rápido que las bases de datos tradicionales vinculadas a discos, además
de servir como núcleo en cualquier escenario que requiera tiempos de respuesta
rápidos en el momento de consultar datos útiles y pueden usarse para complementar
aplicaciones con datos de gran volumen.
Los módulos Dual In-line Memory Module (DIMM) de memoria basados en la
tecnología Double Data Rate (DDR3) Synchronous Dynamic Random Access Memory
(SDRAM) se ofrecen en diferentes capacidades y velocidades.
A la velocidad de un módulo de memoria se le refiere a menudo como frecuencia de
la memoria y se mide en MegaHertz (MHz).
La frecuencia de la memoria presenta una relación directa con su rendimiento, es decir,
a medida que la frecuencia de la memoria aumenta, también lo hace su rendimiento.
La memoria DRAM es, no obstante, tan solo una pieza del engranado a la hora de
lograr un rendimiento óptimo del subsistema de la memoria.
Mejor práctica para servidores: referencia de rendimiento
Se hace necesario disponer de un controlador de la memoria que permita gestionar dicho
subsistema. Asimismo, las diversas normas de alimentación que rigen dicho controlador
de la memoria van a afectar su frecuencia o velocidad, además de la latencia a la que
puede gestionarse un módulo de memoria.
Los controladores de memoria de las más recientes generaciones ahora van integrados en
los procesadores con el objetivo de proporcionar un mejor rendimiento; sin embargo, ello
requiere atención, puesto que algunos controladores de memoria solo pueden ejecutar
el subsistema de la memoria a un ancho de banda de la memoria máximo de 800MHz.
Al usar las 24 ranuras disponibles de los módulos DIMM (Dual Inline Memory Module)
de las plataformas Romley de Intel® conectadas al subsistema de la memoria de la
serie Intel Xeon E5, podemos calibrar el ancho de banda continuado de la memoria en
diferentes configuraciones usando el banco de pruebas de memoria STREAM integrado
en SiSoft Sandra 2012 a partir de diferentes alimentaciones de los canales de la memoria
y velocidades.
La serie Intel Xeon E5 incorpora numerosas mejoras de rendimiento en comparación
con la generación anterior de los procesadores de servidor Xeon 5500 y Xeon 5600, que
incluye dos actualizaciones importantes relacionadas con el rendimiento y que se tratan
en este artículo: memorias de cuatro canales que gestionan y admiten velocidades de
memoria de DDR3 (Double Data Rate) a 1600MHz (MegaHertz) con una microarquitectura
QuickPath Interconnect (QPI) más rápida a 8 GigaTransferencias por segundo (GT/s), que
beneficia el ancho de banda de la conectividad disponible en favor de una menor latencia
en el sistema de la memoria.
Mejor práctica para servidores: referencia de rendimiento
Rendimiento a partir de la alimentación de los canales
Figura 1. Rendimiento a partir de la alimentación de los canales calibrado con SiSoft Sandra 2012
La configuración de las pruebas incluyó el banco de pruebas de memorias SiSoftware Sandra 2012 en la plataforma Romley
S2600GZ de Intel con dos procesadores Xeon E5-2665 a 2,40GHz y 64GB de memoria (2 x KVR16R11D4K4/32 a 1600MHz) instalados.
Hyperthreading de CPU y funciones de ahorro de energía deshabilitados.
Tal como se aprecia en la figura 1, el rendimiento del subsistema de la memoria aumenta
casi linealmente desde la configuración más lenta, un único canal de memoria alimentado
en cualquier controlador de memoria de procesador Xeon por un único módulo de
memoria DDR3 a 1600 MHz de 8 Gigabytes (GB); hasta la más rápida, que usa cuatro canales
(también conocido como subsistema de memoria) alimentado por 1 DIMM por canal (DPC)
con cuatro módulos de memoria de 8GB a 1600MHz y que alimenta cada ranura de la
memoria en el primer banco de memoria disponible de cada procesador.
Incluso con una mayor carga eléctrica de una configuración de cuatro canales (1 DPC),
se observa un aumento cuadriplicado del rendimiento del subsistema de la memoria a
~70GB/s comparado con una configuración de un único canal, una solución ideal para
aplicaciones que requieren un alto rendimiento de las aplicaciones que exigen muchos
recursos tales como IMDB.
Mejor práctica para servidores: referencia de rendimiento
Rendimiento a partir de la frecuencia de la memoria
Figura 2. Rendimiento relativo a partir de la frecuencia de la memoria calibrado con SiSoft
Sandra 2012
La configuración de las pruebas incluyó el uso del banco de pruebas de memoria SiSoftware Sandra 2012 en la plataforma Intel
Romley S2600GZ con dos procesadores Xeon E5-2665 a 2,40GHz y 192GB de capacidad de la memoria (2 x KVR16R11D4K4/32)
instalados.Hyperthreading de CPU y funciones de ahorro de energía deshabilitados.
En la figura 2, se han utilizado los mismos ocho módulos de memoria DDR3 de 8GB
ejecutándose a cuatro velocidades (MHz) de memoria diferentes simétricamente en
ambos subsistemas de memoria de la serie Intel Xeon E5 a fin de lograr una configuración
equilibrada y dar con el rendimiento en el mejor de los casos de todas las velocidades de
la memoria.
Ejecutando los módulos de memoria a 800MHz, podemos apreciar cómo se obtiene
el rendimiento más lento, con velocidades de transferencia continuadas de ~40GB/s
habiendo sido calibradas con el banco de pruebas de memoria STREAM integrado con
SiSoft Sandra 2012.
A medida que vamos ampliando a una frecuencia más alta, podemos apreciar cómo el
rendimiento de la memoria aumenta casi linealmente hasta un máximo de ~70GB/s al
ejecutarse a 1600MHz, lo que es ideal para aquellos entornos en los que los recursos escritos
en la memoria requieren el rendimiento más alto posible para permanecer eficaces.
Mejor práctica para servidores: referencia de rendimiento
Capacidades de la memoria frente al rendimiento de la
frecuencia
Figura 3. Capacidades de la memoria frente al rendimiento de la frecuencia calibrados con
SiSoft Sandra 2012
La configuración de las pruebas incluyó el uso del banco de pruebas de memoria SiSoftware Sandra 2012 en la plataforma
Romley S2600GZ de Intel con dos procesadores Xeon E5-2665 a 2,40GHz y 192GB de memoria (KVR16R11D4K4/32) instalados.
Hyperthreading de CPU y funciones de ahorro de energía deshabilitados.
Para concluir nuestro estudio sobre el rendimiento de memorias, en la figura 3 observamos
el rendimiento de un subsistema de memoria alimentado con 192GB de memoria
ejecutándose a 1066MHz frente a una configuración que usa 128GB y 64GB de memoria,
ambos ejecutándose a 1600MHz.
El aumento de la capacidad de la memoria al ejecutarse a la misma velocidad de 1600MHz
usando bien 128GB (16x 8GB) bien 64GB (8 x 8GB), extendidos de manera simétrica
a ambos subsistemas de la memoria muestra el mismo rendimiento continuado de
aproximadamente 70GB/s.
Una mayor capacidad de la memoria de 192GB (24 x 8GB), aunque se ejecute a una
frecuencia menor de 1066MHz, indica una caída insignificante de ~17GB/s en el
rendimiento sostenido en favor de un aumento de la capacidad de la memoria.
Mejor práctica para servidores: referencia de rendimiento
Conclusión
Ateniéndonos a las normas de alimentación de canales específicas del procesador del
servidor y del controlador de la memoria, obtenemos el equilibrio adecuado para la
optimización para un mejor rendimiento de nuestra memoria: usando pasos tan sencillos
como alimentar los cuatro canales de la memoria y, con ello, aumentar el rendimiento
de la memoria en hasta cuatro veces, aumentando el rendimiento de la inversión (ROI) al
tiempo que, simultáneamente, reducimos el coste total de propiedad (TCO) con respecto
al ciclo de vida del servidor.
Referencias
[1] Predicción de las preferencias del usuario en películas usando la bases de datos de
NetFlix, Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informático de la Universidad Carnegie
Mellon.
http://users.ece.cmu.edu/~dbatra/publications/assets/goel_batra_netflix.pdf
[2] Control de calidad SiSoft Sandra - Banco de pruebas de memorias, SiSoftware
http://www.sisoftware.co.uk/?d=qa&f=ben_mem&l=en&a=
[3] Hoja informativa sobre la serie de productos de procesadores E5-2600 de Intel® Xeon®,
Intel®
http://download.intel.com/newsroom/kits/xeon/e5/pdfs/Intel_Xeon_E5_Factsheet.pdf
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