基于第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器的 ZStack Cube 超融合一体机

“在数字化转型的驱动下，超融合一体机的工作负载正在日趋复杂化，深度学习推理等新型工作负载的运行需求在不断增长。第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器通过内核性能的提升，以及英特尔? AMX 等加速器的采用，帮助我们成功提升了超融合云一体机在多种应用场景下的性能表现，助力用户打造新型 IT 基础架构。”——马龙 云轴科技ZStack 超融合事业部总经理

“超融合已经成为企业推动云基础设施构建的重要方式，ZStack Cube 超融合一体机证明，第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器能够为超融合一体机提供强大的性能基础，助力多种负载的高效、敏捷运行。双方将进一步进行合作优化，助力用户快速搭强健、弹性、智能的 IaaS 平台，释放超融合一体机在 AI 推理等领域的性能潜力。”
——唐炯 英特尔中国软件技术合作事业部总经理

挑战

超融合一体机已经成为用户推动私有云基础设施构建的重要选择，用户希望超融合一体机能够通过持续的创新，应对不断增长的挑战。

超融合一体机的性能和虚拟机密度需要进一步提升：不断增长的市场竞争压力意味着，用户需要尽可能提升超融合一体机的性能和虚拟机密度，以控制一体机的规模，并降低能耗等方面的成本，达到更高的投资回报率。

亟需加速 AI 推理等新型工作负载：在智能化时代，AI 推理已经成为云数据中心的关键工作负载，但专用的 AI 服务器较为昂贵且不够灵活。用户希望能够通过超融合一体机来获得强大、且更加灵活的 AI 推理能力，满足长尾算法的推理需求。

解决方案概述

在数字化转型的冲击下，金融、医疗、能源等各个行业的业务模式在发生巨大变化，传统集中式封闭 IT 架构显然已很难适应业务的快速发展，由此会带来运维管理复杂、扩展性差、基础设施部署速度难以满足业务需求等问题。在此背景下，超融合基础架构（Hyper Converged Infrastructure，HCI）凭借快速部署、简化 IT 管理等优势，成为了企业推动私有云部署的重要选择。

ZStack Cube超融合一体机是基于超融合架构研发的新一代IT基础设施平台。基于第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器的 ZStack Cube 超融合一体机为计算、存储、网络等应用提供了强大的算力支持，并可通过处理器内置的英特尔? 高级矩阵扩展（英特尔? AMX）、英特尔? 数据流加速器（英特尔? DSA）等高级硬件能力，以及英特尔? 资源调配技术 (英特尔? RDT)，加速人工智能 (AI)、数据库等工作负载，同时提供更高的能效支持。

ZStack Cube超融合一体机

ZStack Cube超融合一体机是与云平台同步升级的超融合云，在一体机内集成了计算虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化等业内前沿技术，包括了 VMware 纳管、多副本和纠删码 (EC) 共存机制、多租户自服务、平台无缝升级等功能，通过开箱即用实现快速交付，并通过统一管理平台实现 IT 资源的可视化管理和弹性扩展，帮助用户快速构建简单、稳定、安全、高效的新型 IT 基础架构。

图 1. ZStack Cube超融合一体机架构

ZStack Cube超融合一体机具备如下优势：

简单架构：开箱即用，自带虚拟机迁移、VMware纳管功能，可快速交付。

多样选型：提供多种型号一体机，硬件可增配，匹配用户不同场景下的IT建设需求。

高效性能：具备 NUMA 绑定、大页内存、智能缓存、IO优化、增强 LibRBD 等特性，可显著提升 HCI 计算、存储性能。

超融合云：涵盖SDN/NFV、VPC支持、安全组、工作负载均衡、 弹性IP、自定义路由、IPSec 、网络拓扑、支持外接 SAN/NAS 存储、企业管理、弹性伸缩、可视化编排、弹性裸金属、灾备/CDP等云平台特色应用。

同步升级：与 ZStack Cloud 云平台同步升级更新，一键无缝升级。

弹性扩展：分布式架构多副本和EC机制灵活选用，副本数可动态调整;支持平台资源按需线性扩展，主机资源动态扩容。

采用第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器提升性能表现

基于第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器的 ZStack Cube 超融合一体机包括了软硬件产品，可以充分发挥英特尔? 处理器在超融合基础架构等方面的优势，满足了现代化数据中心的要求，能够为行业用户提供弹性可扩展、高可用、高性能的云服务。

该方案采用的第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器，为拓展科学计算 (HPC) 与 AI 应用提供了强大的性能基础。新一代处理器拥有更可靠的性能，更出色的能效。它在运行各种工作负载时均可实现显著的每瓦性能增益，在 AI、数据中心、网络和科学计算的性能和总体拥有成本 (TCO) 方面亦有更出色的表现。相较上一代产品，第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器可在相同功耗范围内提供更高的算力和更快的内存。此外，它与上一代产品的软件和平台兼容，因此部署新系统时可大大减少测试和验证工作。

图 2. 第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器具备更强大性能

多虚拟机环境下内核编译耗时缩短 6%

在基准性能测试中，ZStack 测试了基于第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器的 ZStack Cube 超融合一体机在多虚拟机环境下的单虚拟机 Linux 内核编译耗时。为了更好地缩短时间，ZStack 还使用了处理器内建的英特尔? 资源调配技术（英特尔? RDT）。英特尔? RDT 提供了一个由多个组件功能（包括 CMT、CAT、CDP、MBM 和 MBA）组成的框架，用于缓存和内存监控及分配功能。这些技术可以跟踪和控制平台上同时运行的多个应用程序、容器或 VM 使用的共享资源，例如最后一级缓存 (LLC) 和主内存 (DRAM) 带宽。RDT 可以帮助检测“吵闹的邻居”并减少性能干扰，从而确保复杂环境中关键工作负载的性能。通过英特尔? RDT，ZStack 能够在多虚拟机环境下，保障关键虚拟机与负载的资源供给较少受到其它虚拟机的影响。

为了模拟真实使用环境，测试环境运行了多个执行 stress 命令的负载虚拟机，将整个服务器的 CPU 负载控制在 50% 左右，之后对测试虚拟机进行 Linux 内核编译耗时测试。测试数据如图 3 所示，在多虚拟机环境下，基于第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器的 ZStack Cube 超融合一体机的单虚拟机 Linux 内核编译耗时缩短了 6%⁶

图 3. 第四代和第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器性能比较

提升 AI 推理性能

ZStack 还通过第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器提升 ZStack Cube 超融合一体机的 AI 推理性能。第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器每个内核都具备 AI 加速功能，无需添加独立加速器，便可处理要求严苛的 AI 工作负载，包括对参数量多达 200 亿的模型进行推理和调优[ 基于截止到 2023 年 12 月的英特尔内部建模结果。]。该处理器内置了创新的英特尔? AMX 加速引擎。英特尔? AMX 针对广泛的硬件和软件优化，通过提供矩阵类型的运算，显着增加了人工智能应用程序的每时钟指令数 (IPC)，可为 AI 工作负载中的训练和推理上提供显著的性能提升。

得益于处理器内置的 AI 加速功能，基于第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器的 ZStack Cube 超融合一体机提供了强大的 AI 推理算力，可满足大量长尾场景下的 AI 应用需求。

收益

基于第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器的 ZStack Cube 超融合一体机能够为用户带来以下收益⁷：

用户通过该一体机，能够更高效地利用计算、存储、网络等资源，满足数据库、AI 等工作负载的支撑需求，提升资源敏捷性。

由于一体机算力密度的提升，用户能够进一步节约在数据中心方面的投资，同时，第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器能效的提升也有助于降低能耗成本。

第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器提供了英特尔? SGX 等安全功能，为 ZStack Cube 提供了额外的保护层，确保了数据和应用的安全性。这对于处理敏感数据或运行关键业务系统的企业来说至关重要。

方案提供了开箱即用的基础设施方案，并且经过充分的兼容性与稳定性验证，可以帮助行业用户显著降低项目前期的选型和测试成本。

展望

基于第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器的 ZStack Cube 超融合一体机为用户提供了新一代基础设施服务平台，加快了用户数字化转型的脚步。尤其是通过对于第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器的支持，方案在性能、能效方面实现了显著提升，可以帮助金融、医疗、教育、制造、能源等用户推动数字化转型，实现整体效能的优化。

瞄准行业用户在未来的私有云系统部署需求，ZStack 与英特尔正从多个层面持续挖掘第五代英特尔? 至强? 可扩展处理器以及 ZStack 超融合一体机的应用潜力，推动 AI、机器学习等技术融合，为企业带来更智能、更自动化的云计算解决方案，并助力持续优化能效表现，为实现更绿色、更可持续的技术环境提供强有力的支持。双方将协同帮助用户快速构建简单、稳定、安全、高效的新型 IT 基础架构，助力实现“降低企业上云门槛、让每一家企业都拥有自己的云”的愿景。

关于 云轴科技ZStack
云轴科技ZStack是产品化的云基础软件提供商，国家级高新技术企业，国家级专精特新“小巨人”，先后获得阿里云、中国电信战略投资，2023年10月位列IDC《中国云系统软件市场跟踪报告》独立云厂商第一。ZStack产品矩阵全面覆盖数据中心云基础设施，涵盖虚拟化、云平台、容器云平台、分布式存储、超融合一体机、云原生超融合、多云管理平台、数据库云平台等产品线，携手600家伙伴累计助力超过3000家企业数字化转型，覆盖党政、金融、石油、电力、电信、交通、航空航天、医疗、教育、制造等重点行业。

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