Presentation at VIOPS 2015. Discussed about the future of hardware on cloud by considering server CPU roadmap.

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VIOPS 2015:
サーバーロードマップから考えるクラウドの次
VMware R&D
大原 久樹

2. ハードウェア仮想化支援のおさらい
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2005 2006 2009 2012 20142013
NetBurst arch.
core
microarchitecture
Nehalem
/Westmere
SandyBridge / IvyBridge Haswell /
Broadwell
Tick-Tockモデルの導入
VT-xの登場 (Paxville)
VT-x2の登場 (Nehalem)
FlexPriority, FlexMigration
EPT (Extended Page Table)
VPID
vSphereのVT-xへの本格対応
Intel 64 (Nocona)
2015

3. 1ソケットあたりのCPUスレッド数の推移 (SMT:on)
3
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Nehalem Westmere SandyBridge IvyBridge Haswell Broadwell
1S
2S
4S
SoC
2ソケット向けCPUはもはやメニーコア

4. CPU拡張の最近の傾向
• スケーラビリティ
– Pause Loop Exiting (PLE)
– Cluster-on-Die
– Cache Allocation Technology
• 仮想化支援
– EPT A/D bits
• セキュリティ
– SMAP, SMEP
– SGX
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5. Cluster-on-Die (Haswell)
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• OSからは2CPUに見える
• Nested NUMA
• キャッシュコヒーレントトラフィックの軽減
• 無駄なスヌーピングトラフィックをクラスタ間で
フィルタリング
• キャッシュ間転送遅延の低減

6. Cache Monitoring/Allocation Technology (Haswell and..)
• キャッシュの公平性 (fairness) を確保するための基盤技術
– Haswell: LLC 45 MB, IvyBridge: LLC 30 MB
• 粒度: RMID (Resource Monitoring ID)
– ユーザーランドのプロセス、仮想環境でのVM など
• Monitoring
– L3 Cache Occupancy
– L3 Total External Bandwidth
– L3 Total Local Bandwidth
• Allocation
– 優先度を設定
– RMID間でのキャッシュの共有 or 独立
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7. EPT A/D bits (Haswell)
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SDM: 2011年
SDM: 2015年
Hardware Recommendation for vSphere 6.0 SMP-FT

8. DMTF: Redfish
• IPMIの課題
– 複雑な仕様とベンダー拡張
– セキュリティ
• Scalable Platforms Management Forumを2014年9月に設立
• Promoter: Broadcom, Dell, Emerson, HP, Intel, Lenovo,
Microsoft, Supermicro, VMware
• REST API over HTTPS in JSON format
– プロトコルとデータを分離
• 7月24日時点の仕様は version 0.99.0a
– 8月に1.0.0公開予定
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9. メニーコア化から考えるクラウドの次
• Shared nothingモデル
– ロックは罪
– マルチスレッドプログラミングからマルチプロセスや軽量VMへ
– 実現が困難な場合は、1Sサーバーの方がバランスが良いか
• ライブラリーOS
– Hypervisor、OSはとにかく薄く
– 同一機能を有する複数のソフトウェアスタックが存在
• 例: スケジューラー、ネットワークスタックなどが重複
– 仮想化のためのOS
• 例: OSv (from Cloudius Systems)
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10. Redfishから考えるクラウドの次
• コンピューティングリソースの部品化が加速
• ハードウェアの差別化がますます困難に
• UEFIと連携してHTTP Boot
– さようならPXE Boot
• Auto Deployの簡素化
• アプリケーション(コンテナ含む)だけでなく、OSもますます
stateless化
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