Dell PowerEdge R7725xd

در شرایطی که برخی سرورها فقط مدل‌های قبلی را کمی بهبود می‌دهند، اما برخی دیگر کلا قواعد بازی را عوض می‌کنند. سرور Dell PowerEdge R7725xd در گروه دوم قرار دارد. این سرور با قابلیت پشتیبانی از 24 حافظه SSD مدل Micron 9550 PRO و چهار کارت شبکه 200 گیگابیتی، به سرعتی در ذخیره‌سازی داده‌ها دست پیدا کرده که قبلا در هیچ سیستم دیگری ندیده بودیم. این دستگاه قادر است داخل سیستم به سرعت خیره‌کننده 300 گیگابایت بر ثانیه و در بستر شبکه به سرعت 160 گیگابایت بر ثانیه (بدون هیچ پیچیدگی خاصی) دست پیدا کند.

به بیان دقیق‌تر، سرور Dell PowerEdge R7725xd فقط یک سرور سریع‌تر نیست؛ بلکه سیستمی است که معماری پردازش‌های سنگین را تغییر می‌دهد. امروزه، در پروژه‌های هوش مصنوعی، مشکل اصلی قدرت گرافیکی (GPU) نیست، بلکه سرعت انتقال داده‌ها است. اگر حافظه ذخیره‌سازی کند باشد، پردازنده‌های گرافیکی گران‌قیمت بی‌کار می‌مانند. سرور R7725xd این گلوگاه را از ریشه حل کرده است.

مهندسی دقیق برای سرعت بی‌نظیر

راز این سرعت در طراحی مستقیم آن است. در این سرور، هر 24 حافظه SSD مستقیما و بدون هیچ واسطه‌ای به پردازنده مرکزی متصل هستند. برخلاف سرورهای قدیمی که از قطعات واسطه برای اشتراک‌گذاری پهنای باند استفاده می‌کردند، در اینجا هر درایو مسیر اختصاصی خود را دارد. این رویکرد به این معنا است که وقتی فشار کاری زیاد می‌شود، سرعت افت نمی‌کند.

نکات کلیدی مهم سرور PowerEdge R770

• سرعت بی‌سابقه: رسیدن به سرعت 300 گیگابایت بر ثانیه داخلی، این سرور کوچک را با خوشه‌های ذخیره‌سازی بزرگ و چندگانه برابر می‌کند.

• اتصال مستقیم: حذف سوئیچ‌های اضافه باعث شده داده‌ها با کمترین تاخیر جابه‌جا شوند.

• قدرت‌گرفته از AMD: استفاده از پردازنده‌های سری 9005 AMD EPYC که مسیرهای ارتباطی زیادی را برای جابه‌جایی داده فراهم می‌کنند.

• ایده‌آل برای هوش مصنوعی: این سیستم نمی‌گذارد پردازنده‌های گرافیکی منتظر داده بمانند.

طراحی اختصاصی برای دستیابی به حداکثر سرعت NVMe

در جدیدترین نسل سرورها، شرکت دل در پیکربندی‌های با ظرفیت ذخیره‌سازی بالا، استفاده از «سوئیچ‌های PCIe» را کنار گذاشته است. مدل‌هایی مانند PowerEdge R770 یا R7725 در حالت عادی تا 16 درایو SSD را با سرعت کامل (x4) پشتیبانی می‌کنند، اما وقتی تعداد درایوها بیشتر می‌شود، برای مدیریت فضا مجبورند سرعت هر درایو را به نصف کاهش دهند. در نسل‌های قبلی، مثل مدل R760، دل برای مدیریت 24 درایو از یک سوئیچ واسطه استفاده می‌کرد. سرورهای جدیدتر هم برای سادگی طراحی و حذف پیچیدگی‌های این سوئیچ، استراتژی کاهش تعداد مسیرهای ارتباطی (Lane) را در پیش گرفتند؛ اما سرور R7725xd تمام این معادلات را تغییر داد.

تفاوت اصلی بین مدل استاندارد R7725 و مدل R7725xd در نحوه تقسیم منابع پردازنده است. در مدل معمولی، مسیرهای ارتباطی بین بخش‌های مختلف مثل حافظه، کارت‌های گرافیک (GPU) و سایر ورودی/خروجی‌ها تقسیم می‌شود. اما در مدل xd، این اولویت‌بندی تغییر کرده تا بخش اعظم پهنای باند به حافظه‌های NVMe اختصاص یابد. هر 24 درایو در این سرور مستقیما به ریشه‌های اصلی پردازنده متصل هستند؛ یعنی هر حافظه SSD مسیر اختصاصی (x4) خود را دارد و خبری از مسیرهای اشتراکی یا سوئیچ‌های واسطه نیست. این طراحی باعث می‌شود هر درایو به صورت مستقل و با کمترین تاخیر ممکن، داده‌ها را مستقیما به کنترلر حافظه بفرستد.

طراحی قطعات داخلی و چیدمان آن‌ها به‌خوبی نشان‌دهنده تمرکز دل بر کارایی بالا است. دل، درایوها و اسلات‌های PCIe را بین هر دو پردازنده AMD EPYC تقسیم کرده است؛ به‌طوری‌که هر پردازنده مالکیت مستقیم بخشی از درایوها را بر عهده دارد. در عمل، این کار دو قلمرو کاملا متقارن ایجاد می‌کند که هر کدام سرعت پاسخگویی (تاخیر) بسیار پایین و توانایی خواندن و نوشتن هم‌زمان و کامل را دارند.

ما در آزمایش خود از چهار کارت شبکه 200 گیگابیتی استفاده کردیم. چیدمان اسلات‌ها طوری بود که هر کارت شبکه دقیقا در کنار گروه درایوهای مربوط به خودش قرار گرفت. این یعنی وقتی داده‌ها از طریق شبکه جابه‌جا می‌شوند، ترافیک در همان پردازنده‌ای باقی می‌ماند که مدیریت درایوها را بر عهده دارد. با این کار، دیگر نیازی نیست داده‌ها بین دو پردازنده جابه‌جا شوند (فرآیندی که معمولا باعث کندی و اشغال پهنای باند می‌شود).

مدیریت دما برای پایداری سرعت

سیستم خنک‌کننده نیز برای حفظ این سرعت بالا طراحی شده است. استفاده از درایوهای مدل U.2 در چیدمان متراکم نسل پنجم (Gen5) یک مزیت بزرگ است، زیرا اجازه می‌دهد جریان هوا به‌طور دقیق از بین آن‌ها عبور کند. فن‌های پرقدرت و کانال‌کشی‌های داخلی بدنه سرور، جریان هوای ثابتی را در هر 24 درایو برقرار می‌کنند. این موضوع باعث می‌شود حتی در سنگین‌ترین بارهای کاری و نوشتن مداوم اطلاعات، درایوها داغ نکنند و سرعتشان کاهش نیابد (تراتلینگ رخ ندهد). در واقع، طراحی مکانیکی و بدنه سرور کاملا در خدمت قطعات الکترونیکی است تا 24 درایو پرسرعت بتوانند هم‌زمان با حداکثر توان کار کنند. خلاصه اینکه؛ هماهنگی بین اتصال مستقیم درایوها به پردازنده، چیدمان هوشمندانه کارت‌های شبکه و سیستم خنک‌کننده پیشرفته، باعث شده این سرور بتواند بدون هیچ گلوگاه یا افت سرعتی، به بالاترین سطح عملکرد دست یابد.

طراحی هوشمندانه برای خنک‌ماندن و کارایی بالا

دل در این مدل، چیدمان قطعات را طوری طراحی کرده که بار کاری بین دو پردازنده تقسیم شود. همچنین، برای جلوگیری از داغ شدن درایوهای پرسرعت (که معمولا باعث افت سرعت می‌شود)، از فن‌های پرقدرت و سیستم هدایت هوای پیشرفته استفاده کرده است. این یعنی سرور می‌تواند ساعت‌ها با حداکثر سرعت کار کند بدون اینکه قطعاتش داغ شوند.

مدیریت آسان با iDRAC 10

این سرور به سیستم مدیریتی جدید iDRAC 10 مجهز است. این پنل به مدیران شبکه اجازه می‌دهد از راه دور سلامت تمام 24 درایو، دمای قطعات و گزارش‌های سیستم را به صورت گرافیکی و ساده مشاهده کنند. بنابراین، اگر به دنبال سیستمی هستید که برای دیتاسنترهای مدرن، یادگیری ماشین و تحلیل داده‌های حجیم هیچ بن‌بستی نداشته باشد، این محصول دل یک انتخاب تمام‌عیار است.

آخرین اسکرین‌شات، نمای دقیق درایوهای NVMe را در محیط iDRAC 10 نشان می‌دهد. هر درایو NVMe نصب‌شده در سیستم، به همراه وضعیت، ظرفیت و محل قرارگیری‌اش لیست شده است. با انتخاب هر درایو، تجزیه و تحلیل کاملی از ویژگی‌های آن باز می‌شود. در این نمونه، پنل اطلاعات درایو مواردی چون نام کامل مدل، پروتکل دستگاه، فرم فاکتور و تنظیمات مذاکره‌شده (Negotiated) برای PCIe را نمایش می‌دهد. دستگاه‌های NVMe با سرعت لینک 32 GT/s و اتصال x4 در حال فعالیت هستند که تایید می‌کند درایوها با حداکثر پهنای باند روی بک‌پلین PCIe Gen5 در حال کار هستند. بخش اطلاعات همچنین درصد طول عمر (Endurance)، وضعیت درایوهای موجود و نوع پروتکل را گزارش می‌دهد که به مدیران سیستم در نظارت بر سلامت درایو و پیش‌بینی چرخه عمر آن کمک می‌کند.

این گزارش‌دهی دقیق در پیکربندی‌های متراکم NVMe که در آن عرض لینک، سرعت و سلامت حافظه مستقیما بر رفتار بار کاری و عملکرد ذخیره‌سازی تاثیر می‌گذارند، بسیار ارزشمند است. به طور کلی، رابط کاربری iDRAC 10 دیدی واضح و سخت‌افزار‌محور از معماری ذخیره‌سازی NVMe در سرور R7725xd ارائه می‌دهد و اعتبارسنجی سلامت لینک، وضعیت درایو و یکپارچگی سیستم را در یک نگاه میسر می‌سازد.

عملکرد سرور Dell PowerEdge R7725xd

پیش از شروع آزمایش، سیستم ما با یک پیکربندی متوازن و در عین حال بسیار قدرتمند آماده شد. این سیستم به دو پردازنده AMD EPYC 9575F مجهز است که هر کدام دارای 64 هسته با فرکانس بالا هستند و با 24 ماژول رم 32GB DDR5 با سرعت 6400 MT/s جفت شده‌اند. برای بخش ذخیره‌سازی، شاسی به طور کامل با 24 درایو 15.36TB Micron 9550 PRO U.2 NVMe پر شده است که هر کدام از طریق یک لینک اختصاصی PCIe Gen5 x4 متصل هستند. این ترکیب، ظرفیت خام 368.64 ترابایت را فراهم می‌کند؛ درایوهای Micron 9550 PRO سرعت خواندن ترتیبی تا 14000مگابایت بر ثانیه و نوشتن ترتیبی تا 10000 مگابایت بر ثانیه را ارائه می‌دهند. شبکه نیز توسط چهار آداپتور Broadcom BCM57608 مدیریت می‌شود که در مجموع هشت پورت 200 گیگابیتی را فراهم می‌کنند، به همراه یک کارت شبکه BCM57412 OCP که دو پورت 10 گیگابیتی اضافه در اختیار می‌گذارد.

مشخصات سیستم تست

• پردازنده: 2 عدد AMD EPYC 9575F با 64 هسته‌ پردازشی با فرکانس بالا.

• حافظه رم: 24 عدد 32GB DDR5 @ 6400MT/s

• ذخیره‌سازی: 24 عدد درایو 15.36TB Micron 9550 PRO U.2 (هر کدام از طریق لاین‌های 4x و از طریق PCIe Gen5 متصل شده‌اند) که توانایی پشتیبانی از درایوهای 128 ترابایتی و ظرفیت‌های بالاتری که در آینده ارائه می‌شوند را دارد.

• شبکه: 4x Broadcom BCM57608 2x200G NICs, 1x BCM57412 2x10Gb OCP NIC

• سوئیچ: Dell PowerSwitch Z9664.

بنچمارک عملکردی FIO

برای سنجش عملکرد ذخیره‌سازی R7725xd، از معیارهای استاندارد صنعتی و ابزار FIO استفاده کردیم. در این بخش بر موارد زیر تمرکز می‌کنیم:

• Random 4K – 1M

• Sequential 4K – 1M

• FIO – Local – Bandwidth (پهنای باند محلی)

پهنای باند محلی (FIO Local Bandwidth)

در تست دسترسی محلی به 24 درایو PCIe Gen5 NVMe، سیستم دقیقا همان چیزی را نشان می‌دهد که از پلتفرمی با اتصال مستقیم تمام درایوها به CPU انتظار می‌رود. بدون دخالت لایه شبکه، این عدد نشان‌دهنده توان عملیاتی خالص و داخلی معماری ذخیره‌سازی دل و پهنای باند PCIe پلتفرم AMD EPYC است که بدون محدودیت کار می‌کند.

• خواندن ترتیبی (Sequential Read): با بلوک‌های 4K از 184 گیگابایت بر ثانیه شروع شده و با افزایش اندازه بلوک، به سرعت بالا می‌رود. در محدوده 512 کیلوبایت تا 1 مگابایت، سرور سرعت ثابت 312 تا 314 گیگابایت بر ثانیه را حفظ می‌کند. این نشان می‌دهد سیستم به خوبی می‌تواند تمام مسیرهای Gen5 را بدون گلوگاه‌های کنترلی تجمیع کند.

• نوشتن ترتیبی (Sequential Write): منحنی متفاوتی دارد اما در محدوده انتظار باقی می‌ماند. از 149 گیگابایت بر ثانیه شروع شده و در بلوک 1 مگابایت به 182 گیگابایت بر ثانیه می‌رسد.

• خواندن تصادفی (Random Read): یکی دیگر از نقاط قوت است. سیستم در کوچک‌ترین اندازه‌های بلوک به سرعت نزدیک به 300 گیگابایت بر ثانیه می‌رسد و در بلوک 1 مگابایت، حداکثر سرعت 318 گیگابایت بر ثانیه را ثبت می‌کند.

• نوشتن تصادفی (Random Write): نرخ پایین‌تری دارد که برای عملیات متفرقه‌ی متادیتا در یک مجموعه‌ی گسترده NVMe طبیعی است. نتایج در بیشتر طول تست در محدوده 140 تا 160 گیگابایت بر ثانیه باقی ماند.

شاخص IOPS محلی (FIO Local IOPS)

در بررسی IOPS (تعداد عملیات ورودی/خروجی در ثانیه)، R7725xd عملکرد قدرتمندی در بلوک‌های کوچک نشان می‌دهد.

• در بلوک 4K، میزان خواندن به 44.9 میلیون IOPS و نوشتن به 36.3 میلیون رسید.

• در خواندن تصادفی، عدد خیره‌کننده 71.4 میلیون IOPS ثبت شد.

با افزایش اندازه بلوک به 64 کیلوبایت و بالاتر، تست از حالت IOPS خالص به سناریوی محدود به پهنای باند (Bandwidth-bound) تغییر می‌کند. در نهایت، نتایج IOPS محلی به وضوح توانایی سیستم در حفظ بارهای کاری با عمق صف (Queue Depth) بسیار بالا را نشان می‌دهد.

چرا Dell PowerEdge R7725xd برای بار کاری PEAK:AIO مناسب است؟

پلتفرم PEAK:AIO برای محیط‌هایی طراحی شده که نیازمند دسترسی بسیار سریع و با تاخیر کم به مجموعه ‌داده‌های حجیم (مانند آموزش هوش مصنوعی و تحلیل‌های آنی) هستند. معماری R7725xd با حذف کنترلرهای رید سنتی و اتصال مستقیم 24 درایو به CPU، دقیقا همان موازی‌سازی و پروفایل تاخیری را فراهم می‌کند که خط لوله‌های مدرن داده به آن نیاز دارند. در سناریوی تست، ما از دو سیستم کلاینت استفاده کردیم که هر کدام به کارت شبکه‌های 400 گیگابیتی مجهز بودند. این سطح از پهنای باند شبکه اجازه می‌دهد بدون ایجاد گلوگاه در لایه کارت شبکه، زیرسیستم NVMe و توپولوژی PCIe را تا حد نهایت تحت فشار قرار دهیم.

پهنای باند NVMe-oF RDMA (تحت شبکه)

با استفاده از PEAK:AIO، روند کلی دقیقا مطابق انتظار از سیستمی با این حجم از پهنای باند بود.

• در بلوک‌های 32 کیلوبایت، سرعت خواندن به حدود 154 گیگابایت بر ثانیه جهش کرد و در نهایت در محدوده 160 گیگابایت بر ثانیه تثبیت شد؛ این دقیقا حداکثر توان عملیاتی قابل انتظار از لینک‌های شبکه‌ی موجود است.

• عملکرد خواندن تصادفی تقریبا با ترتیبی برابری می‌کرد که نشان‌دهنده مدیریت عالی صف‌ها توسط نرم‌افزار PEAK:AIO است.

شاخص IOPS تحت شبکه (NVMe-oF RDMA IOPS)

در بخش شبکه، سیستم توانست در کوچک‌ترین اندازه بلوک، بیش از 6 میلیون IOPS را در بارهای کاری ترتیبی و تصادفی ارائه دهد. اگرچه در ابتدا اعدادی کمتر از انتظار مشاهده شد، اما پیش‌بینی می‌شود با بهبود درایورهای شبکه در آینده، این رقم افزایش یابد. با این حال، توانایی اشباع کردن پهنای باند شبکه و ذخیره‌سازی در بلوک‌های 32 کیلوبایت و بالاتر، گواهی بر قدرت مقیاس‌پذیری این پلتفرم در شرایط واقعی است. جدول زیر مشخصات فنی این سرور را نشان می‌دهد.

طبقه‌بندی	جزییات ویژگی‌های فنی
پردازنده	Two 5th Generation AMD EPYC™ 9005 Series processors (Up to 192 cores per processor)
سیستم عامل‌های پشتیبانی کننده	Canonical Ubuntu Server LTS; Microsoft Windows Server with Hyper-V; RedHat Enterprise Linux; VMware ESXi
تراشه	AMD chipset
حافظه	Speed: Up to 6400 MT/s Type: RDIMM Slots: 24 DDR5 DIMM slots Maximum RAM: 3 TB
ذخیره‌سازی	Front Bays: 24 x 2.5-inch U.2 Gen5 NVMe (SSD) Mid/Rear Bays: N/A
کنترلر ذخیره‌سازی	Internal/External/Software RAID: N/A Internal Boot: Boot Optimized Storage Subsystem (BOSS-N1 DC-MHS)
امنیت	AMD SEV & SME; Cryptographically signed firmware; Secure Boot; Silicon Root of Trust; TPM 2.0 FIPS; System Lockdown; Secure Erase; Chassis Intrusion Detection
مدیریت	iDRAC; iDRAC Direct; iDRAC RESTful API with Redfish; Racadm CLI Consoles: OpenManage Enterprise (OME) & associated plugins (Power Manager, Update Manager, APEX AIOps, etc.) Integrations: VMware vCenter, Microsoft System Center, Windows Admin Center, Ansible, Terraform
منابع تغذیه	Titanium Hot-swap Redundant: 1500W, 1800W, 2400W, or 3200W (100—240 VAC / 240 HVDC)
پورت‌ها	Front: 1x USB 2.0 (Type-A), 1x USB 2.0 (Type-C), 1x Mini DisplayPort Rear: 1x Dedicated BMC Ethernet, 2x USB 3.1 (Type-A), 1x VGA Internal: 1x USB 3.1 (Type-A, optional)
اسلات‌ها	PCIe: Up to 5x PCIe Gen5 x16 slots (Full Height/Low Profile options) OCP: 1x OCP NIC 3.0 Gen 3 (Slot 10: x4 Gen3) BOSS: Slot 6: 1 x4 Gen3
کارت شبکه	Embedded: 1 Gb dedicated BMC Ethernet Add-in Card: 100 GbE and 400 GbE; NDR VPI (400 GbE)
فرم فکتور	2U Rack Server
ابعاد و وزن	Height: 86.80 mm (3.42 in) Width: 482.00 mm (18.98 in) Depth: 802.40 mm (with bezel) Max Weight: 26.95 kg (59.41 lb)