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方寸之间，融合无限-- 甲骨文SPARC平台创新技术


Oracle M7----软件芯片化的神奇故事


2013 2011 2010 2013 2013

16 x 2nd Gen cores 4MB L3 Cache

1.65 GHz

8 x 3rd Gen Cores 4MB L3 Cache

3.0 GHz


3.6 GHz


3.6 GHz


3.6 GHz

SPARC T3 SPARC T4 SPARC T5 SPARC M5 SPARC M6 More To Come

下一代处理器已开始实验室

测试

软件芯片化技术

• Silicon Secured Memory • DB Query Acceleration • Inline Decompression • More….

}

2015

32 x 4th Gen Cores 64MB L3 Cache

4.1 GHz

SPARC M7

今天

Oracle微处理器发展 5年发布6款全新系统


智能手机协处理器

案例1：消费级市场智能手机

指南针气压计陀螺仪传感器

M系列协处理器接受处理传感器数据


Oracle Confidential – 6

并行计算分工协作整体提升 AlphaGo与李世石围棋大战 CPU+GPU 协同工作提高性能

案例2.机器学习：CPU+GPU协同工作协处理器


SPARC M7全面领先

业界最佳企业级处理器

特性

Power8

Intel Xeon SPARC M7

主频(GHz) 4 2.3 4.13

单处理器核心数量 12 18 32

每核心线程数量 96 36 256

片上加密指令 6 7 25

最大处理器核心数量扩展 192 144 512

晶体管/纳米 4.3B /22 5.56B/22 10B/20

Software in Silicon No No Yes

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全新融合架构芯片及服务器系统 Oracle软件芯片化技术，芯片技术的革命

安全芯片化

芯片化安全内存技术广泛的片上加密算法

专用芯片化SQL加速器数据库内存计算解压缩加速

SQL加速和解压缩芯片化

更多核心，更多线程，更大内存及I/O带宽，更低延迟，应用程序运行极致性能，面向云计算及大数据全球最快微处理器


特性1. SQL加速：全新融合架构芯片及服务器系统

专用芯片化SQL加速器数据库内存计算解压缩加速

SQL加速和解压缩芯片化


Oracle软件芯片化技术，芯片技术的革命


利用DAX: Data Analytics Accelerator数据分析加速器

• SPARC M7业界最佳的内存和系统带宽

• DAX 实现内存中数据高速并行解压缩

• DAX 实现扫描, 范围扫描, 和加速Bloom filter joins等

SQL: select sum(a.lo_price*b.lo_discount) as revenue from product_order a, date_dim b where a.lo_orderdate = b.d_datekey and a.d_year = 2012 and a.lo_quantity between 6 and 25 and b.lo_discount between 50 and 70

Processes: Decode values (DAX) & Sum aggregation (cores)

Hash Joins (cores) Bloom Filter Joins (DAX & cores)

Scans (DAX) Range Scans (DAX)

Analytics

M7 cores freed for OLTP

DAX DAX

DAX: Database Accelerator

特性1. SQL加速： M7 协处理器DAX加速数据库内存计算


Decompress at memory speed >120 GB/sec

One step 10X

faster

Decompress More than Doubles data size

Read Software

scan Rea

d

Write

Wri

te

Rea

d

DA

X

Wri

te

Multiple steps

SQL: SELECT count(*) …WHERE lo_orderdate = d_datekey …AND lo_partkey = 1059538 AND d_year_monthnum BETWEEN 201311 AND 201312;

t

特性1. SQL加速：DAX芯片内联解压缩加速数据库运行


Real-Time Enterprise

100‘s GB/s ETL (GB/s)

Data Warehouse Server

企业实时决策——交易系统&分析系统合二为一以内存速率执行分析报表

降低成本，简化系统构建，实时决策分析

on-disk

Row format

Millions IOPs

on-disk

Data Warehouse

on-disk

Typical fast IO 40GB/s

Column format

In-memory SPARC


现网生产库中适合DAX加速的SQL语句？

利用In-memory advisor工具


Oracle软件芯片化技术，芯片技术的革命

安全芯片化

芯片化安全内存技术广泛的片上加密算法


特性2. 安全芯片化：全新融合架构芯片及服务器系统


著名内存访问漏洞攻击: Heartbleed & Venom 芯片化安全内存保护防止内存读写攻击

Buffer Over-Read Attack Buffer Over-Write Attack


Pointer “B”

Pointer “R”

Pointer “Y”

应用内存

GO

GO

芯片级内存保护时刻防御入侵 Always-On Intrusion Protection

• 芯片级内存防护在硬件中实现细粒度内存保护 – 隐藏染色码到指针 (key)和内存中 (lock)

• 指针颜色 (key) 必须与内存颜色一致，否则程序终止 – 在内存分配、修改和释放时设置

• 帮助防止内存溢出访问，过期指针使用，恶意攻击等，并且可以提高开发者效率

Breakthrough security and reliability in hardware

16

特性2. 安全芯片化 Silicon Secured Memory:


Oracle数据库等软件内存数据安全

• Oracle RDBMS 使用SPARC 芯片安全化内存保护SGA区域

• 发生内存越界访问等情况时会被认为是非法内存访问错误 (ORA-7445) –收集堆栈和内存跟踪信息后会终止进程的访问

• 数据库生产系统默认打开

• 需使用Oracle数据库12.1.0.2（BP10及后续版本）

• 甲骨文公司在数据库研发阶段： –研发团队每日利用芯片安全化内存及Solaris Studio工具诊断代码

–节省研发测试成本，增强软件健壮性和安全性

特性2. 安全芯片化


特性2. 安全芯片化 SPARC 硬件加密全生命周期数据加密 32个硬件加密单元保证数据全生命周期安全性

明文数据

加密数据

存储加密

网络加密传输

数据库透明加密

……


配合数据库TDE，实现无损数据加密，降低成本，提高安全性

特性2. 安全芯片化对敏感数据的无损加密


特性3：架构决定性能带宽是云计算、大数据、内存计算的基本性能保障，无带宽无性能

• SPARC M7-8相比8芯片X86提供8.7x 更快的‘瓶颈’内存带宽

–均衡设计的架构意味着更有保障的应用运行性能

–均衡设计的架构意味着线性的性能扩展

IBM Power8 SPARC M7 x86 E7 v3 Haswell

点对点全连接 2-hop 2-hop

383 GB/s 44 GB/s 120 GB/s

IBM S824 仅有60 GB/s 双向内存带宽


多层次虚拟化部署

– 硬件分区

– 逻辑分区

– 软件分区

数据库PaaS部署

– Schme&Instance

– PDB&CDB

任意应用部署

– Oracle软件

– ISV软件

灵活存储选项

– 数据库智能存储

– 应用NAS存储

– 外接SAN网络

特性4：多层次虚拟化—数据中心IaaS云实现可配合数据库12c容器技术使用，满足各类整合及云需求

数据库分区

数据库分区2

应用程序分区1

数据库分区1

数据库分区2

应用程序分区1

应用程序分区2

DB Zone

DB Zone

DB

Zone

Zone

DB DB APP

Zone

Zone

Solaris Cluster

Clusterware

SPARC T7-1/LDoms/SRIOV 仅损失 0.1% 性能近乎裸机的虚拟I/O能力


革命性技术

SPARC ——最强处理器以及智能融合系统

内存数据安全芯片化，广泛极速的加密支持，为安

全而设计

安全芯片化 SQL加速芯片化

基于硬件的SQL加速和内存数据解压缩技术- 与软件全面融合，无可比拟的

运行效率

全球最快微处理器

更多核心，更多线程，更大内存及I/O带宽，更低延迟，应用程序运行极致性能，面

向云计算及大数据


• 同类最佳企业应用运行性能

• 从8核心起步，到512核心的全线产品

• 最高高达32TB内存容量

• 面向云计算、大数据、内存计算

• 业界最高性价比

T5-4 64-cores @ 3.6GHz

2TB Memory

T5-8 128-cores @ 3.6GHz

4TB Memory

T5-2

32-cores @ 3.6GHz

1TB Memory

SPARC 最全面的企业计算选择面向客户不同的应用场景

T7-1 32-cores @ 4.13GHz

512GB Memory

T7-2 64-cores @ 4.13GHz

1TB Memory

T7-4 128-cores @ 4.13GHz

2TB Memory

M7-8 256-cores @ 4.13GHz

4TB Memory

M7-16 512-cores @ 4.13GHz

8TB Memory

M6-32 [email protected]

32TB Memory

S7-2/S7-2L

16-cores @ 4.27GHz

1TB Memory


SPARC S7 服务器系列

SPARC S7-2 服务器 SPARC S7-2L 服务器

处理器数量 1 or 2 2

最大核心数/线程 16 / 128 16 / 128

最大内存容量 1 TB 1 TB

机架高度 1U 2U

最大硬盘槽位 8 26

内置PCIe槽位 3 6

集成以太网接口 4x 10GBase-T 4x 10GBase-T

24


(1) Factory configured with one (up to 8 processors) or two (up to 4 processors each) static physical domains (2) 1, 2, 3 or 4 reconfigurable physical domains (3) Maximum memory capacity is based on 32 GB DIMMs

SPARC T7/M7 产品系列使用完全相同的SPARC M7处理器

T7-1 T7-2 T7-4 M7-8 M7-16

处理器数量 1 2 2 or 4 Up to 8 1 Up to 16 2

最大核心数量 32 64 128 256 512

最大线程数量 256 512 1,024 2,048 4,096

硬盘数量 8 6 8 - -

最大内存容量 .5 TB 1 TB 2 TB 4 TB 8 TB

内置I/O 6 8 16 24 48

机架空间 2U 3U 5U Rack / 10U Rack

分区支持 LDOMs LDOMs LDOMs LDOMs, PDOMs 1 LDOMs, PDOMs 2


ZS3 通用存储系统

• 160 TB 裸容量，用于通用数据，数据库闪回区，数据库快速备份区域等

QDR InfiniBand 高速网络

• 40GB/s QDR InfiniBand IO backplane

M7-8 服务器系统

• 1 到 2台 M7-8机箱

• 每台M7-8配置2个物理分区，每个物理分区128核心4.13GHz 处理器

Exadata 数据库智能存储网格

3-11个存储节点

单台存储节点96TB大容量空间，或12.8TB极速闪存

Oracle SuperCluster M7 超级集群解决方案

8/18/2016 Oracle Confidential 26

SuperCluster M7

8/18/2016


SuperCluster运行OLTP数据库极致性能

极致性能

UNIX服务

器的极致处

理性能,面向

高并发吞吐

Exadata对

数据库的全

面优化和智

能加速架构

SPARC M7

软件芯片化

无以伦比的

性能加速

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