La tendance de migration d'une solution UNIX vers Linux dans les datacenters SAP : mise à jour et description de l'impact sur l'architecture

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1 La tendance de migration d'une solution UNIX vers Linux dans les datacenters SAP : mise à jour et description de l'impact sur l'architecture Helmut Spöcker Consulting Manager REALTECH Consulting Juillet 2009

2 Table des matières Présentation du livre blanc et motif de cette mise à jour...3 Analyse du livre blanc initial...5 Analyse des architectures...14 Migration vers Linux : la composante matérielle Les avantages d'une plate-forme de développement Aspects relatifs à l'informatique verte Les conséquences de la virtualisation dans les environnements SAP L'histoire future d'un passé non encore réalisé...30 Annexes...31 Aspects relatifs à l'informatique verte : tableaux de calcul des graphiques Capacité en fonction de la consommation d'énergie Capacité en fonction de la perte de chaleur Densité d'énergie Sources et références Internet...34 Autre...34 À propos de REALTECH REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 2

3 Présentation du livre blanc et motif de cette mise à jour Ce livre blanc fait suite à un autre, «La tendance de migration d'une solution UNIX vers Linux dans les datacenters SAP», publié il y a un an. À l'époque, nous n'imaginions pas qu'il aurait l'impact qu'il a démontré, ni qu'il susciterait un tel intérêt. Depuis, des milliers de produits téléchargeables, extraits et récapitulatifs ont été publiés par Novell et REALTECH sur de multiples supports papier et en ligne. Des clients du monde entier ont contacté Novell et REALTECH pour obtenir des explications détaillées, parce qu'ils souhaitaient faire parvenir ce message à la direction de leur entreprise afin de la persuader de prendre les décisions appropriées ou simplement pour planifier et mettre en oeuvre la migration vers Linux. En outre, Intel et d'autres entreprises réputées nous ont posé des questions relatives aux caractéristiques de Linux spécifiques à son architecture dans les datacenters SAP et à leur importance dans la tendance observée et exposée dans ce document. En réponse à l'intérêt prodigieux du public et aux progrès technologiques réalisés depuis (fonctionnalités avancées et support amélioré des technologies de virtualisation, par exemple), nous avons décidé d'effectuer une nouvelle analyse plus précise. La première partie de cette mise à jour du livre blanc dédié aux architectures est consacrée à l'analyse du livre blanc initial. Les affirmations, prévisions et commentaires avancés dans ce dernier seront comparés aux évolutions observées depuis sa publication. Tout d'abord, nous montrerons qu'une grande partie des hypothèses et conclusions du premier livre blanc se sont avérées correctes. Dans certains cas, les tendances prévues ont même dépassé les prévisions. La conclusion la plus importante est la suivante : si la tendance actuelle se poursuit pendant un ou deux ans, plus de 80 % des migrations vers Linux effectuées par REALTECH seront réalisées à partir des versions UNIX prises en charge. En outre, la gamme x64 constitue, de loin, l'architecture de processeurs qui permet de réaliser des économies le plus rapidement par le biais de performances améliorées. Ensuite, nous étudierons les raisons qui poussent les clients SAP à effectuer la migration vers Linux, ainsi que la pertinence de différentes propriétés matérielles (robustesse, fiabilité et flexibilité, notamment) pour le process. Nous nous intéresserons en particulier au poids des performances et nous expliquerons pourquoi les processeurs x64 sont désormais prêts à assurer l'exécution de presque toute charge SAP existant à l'échelle mondiale. Nos recherches et celles d'autres entités ont clairement démontré que la fiabilité et la stabilité de l'architecture x64 ont significativement favorisé la tendance de migration vers Linux et en constituent des composantes essentielles REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 3

4 En outre, nous examinerons les améliorations et choix de développement des fabricants de puces. Par exemple, nous montrerons quels sont les meilleurs développeurs SAP pour Linux et Linux pour SAP et nous expliquerons pourquoi ces fournisseurs ont pris une longueur d'avance. Nous déterminerons si une architecture x64 pour SAP pouvant être considérée comme la meilleure est ou sera disponible sur l'architecture Linux. Nous montrerons également que Linux présente un avantage intrinsèque sur UNIX, tout simplement parce que Linux est la plate-forme de développement de référence de SAP dans le domaine étendu d'unix. L'importance de l'informatique verte et des aspects relatifs à l'environnement devient prépondérante dans la planification et la mise en oeuvre des datacenters. Par conséquent, nous décrirons en détail les propriétés intéressantes des architectures de serveurs et processeurs actuellement disponibles. Nous prouverons que l'architecture des processeurs est intrinsèquement liée aux aspects de l'informatique verte. Les caractéristiques des architectures x64, essentiellement proposées par Intel, sont les meilleures pour deux critères sur trois, et dominent clairement la liste des dix meilleures architectures pour tous les aspects de l'informatique verte. SPARC est la seule architecture de processeurs UNIX compétitive en termes de respect de l'environnement. Trois critères sont pris en compte : la capacité en fonction de la consommation d'énergie (rendement énergétique), la capacité en fonction de la perte de chaleur (déchets thermiques) et la densité d'énergie (espace utilisé). La capacité en fonction de la consommation d'énergie est intrinsèquement liée à la conception de l'architecture et à son cycle de renouvellement : les architectures qui assurent le meilleur rendement énergétique sont celles qui présentent le plus grand nombre de coeurs et des fréquences inférieures. En ce qui concerne la perte de chaleur, les gros serveurs UNIX ne sont pas très performants. Par conséquent, avant de consolider des applications SAP sur de gros serveurs UNIX, il est essentiel de s'assurer que la climatisation est suffisante et qu'elle peut être étendue. En termes de densité d'énergie, les dix meilleures architectures correspondent à des processeurs SPARC, Xeon et Opteron. Au cours de l'étape suivante, nous expliquerons pourquoi les clients SAP ont tout intérêt à adopter la virtualisation, et dans quelle mesure elle doit être mise en oeuvre. Nous comparerons les différentes solutions du marché pour distinguer celles qui présentent les meilleures caractéristiques et assurent le support le plus spécialisé pour ces technologies. Nous préciserons également pourquoi, dans la plupart des cas, Linux reste le système d'exploitation le plus adéquat. La dernière section est certainement la plus intéressante. Nous y exposerons les conclusions de nos recherches sur la rapidité, la progression et les feuilles de route des architectures de processeurs et nous avancerons des prévisions relatives aux parts de marché futures des divers systèmes d'exploitation et architectures de processeurs. À long terme, l'avenir de certains acteurs traditionnels du secteur des architectures de processeurs semble compromis, car ils se retrouveront probablement dans une situation très critique REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 4

5 Analyse du livre blanc initial Dans cette section, nous allons aborder le document d'origine «La tendance de migration d'une solution UNIX vers Linux dans les datacenters SAP» et nous comparerons les propositions faites à l'époque aux développements observés au cours des 12 derniers mois. «[ ] le pourcentage de migrations depuis UNIX vers Linux effectuées par REALTECH a atteint 68,2 % alors que les migrations depuis Windows ont continué de diminuer, à seulement 13,6 %. [ ] Plus de deux migrations SAP vers Linux sur trois sont issues d'unix. [ ] alors que durant la première période, environ 20 % des migrations Linux provenaient de versions abandonnées telles que Reliant et Tru64, ce pourcentage s'est réduit à environ 5 % durant la deuxième période. Il s'agit d'un phénomène tout à fait naturel. [ ] Aujourd'hui, les versions UNIX qui ont perdu les plus grosses parts de marché sont HP-UX [ ] et AIX [ ] Le fait que Solaris ne constitue que [très peu de] migrations SAP reste, quant à lui, une bien maigre consolation pour les fournisseurs UNIX.» Nous estimons qu'une période d'un peu plus d'un an ne justifie pas la réalisation d'une nouvelle analyse statistique complète. (Le nombre de migrations effectuées pendant cette période ne permet pas de constituer une base statistique valide pour les calculs.) Toutefois, après avoir étudié les nouveaux projets mis en oeuvre et les projets en cours, nous pouvons affirmer que si la tendance actuelle se poursuit pendant un ou deux ans, plus de 80 % de nos migrations Linux seront effectuées à partir des plates-formes UNIX qui restent prises en charge. La part de plates-formes (actuellement) abandonnées deviendra nulle ou presque et le nombre de clients Windows qui adopteront Linux pourrait passer sous la barre des 10 %. La distribution entre les trois plates-formes UNIX classiques semble affecter encore plus les architectures HP- UX et Itanium. En outre, pour la première fois, les architectures SPARC qui exécutent Solaris sont également très présentes. Des affirmations similaires sont applicables à la croissance des entreprises clientes et aux tendances du marché des bases de données : des entreprises de plus en plus grandes souhaitent mettre en oeuvre des migrations Linux et la taille des bases de données concernées ne cesse d'augmenter. Les grandes entreprises qui exploitent ORACLE ont toujours tendance à conserver ce système lorsqu'elles passent d'unix à Linux. «Les technologies Multi Core et multi-threads ont multiplié la puissance des processeurs à tel point que, bien souvent, un serveur à deux ou quatre processeurs surpasse la puissance d'un système plus volumineux déployé sur le même système d'exploitation seulement un ou deux ans auparavant. [ ] L'augmentation des performances des processeurs est générale [ ] Le véritable problème d'unix [ ] réside dans les performances de milieu de gamme que développent aujourd'hui les serveurs sur x64 [ ]. Il est fort probable que ce développement se poursuive en faveur des architectures x64. En effet, la concurrence que se livrent INTEL et AMD favorise un renouvellement fréquent au sein de cette plate-forme.» 2009 REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 5

6 Parmi les commentaires relatifs au document précédent, des questions nous ont été posées quant aux critères utilisés pour déterminer les architectures de la figure 3 (du livre blanc initial). La réponse est simple : la figure 3 illustrait la situation en cours à l'époque. Nous n'avons jamais prétendu qu'elle était exhaustive, ni parfaite. L'objectif principal de la première publication était de documenter un développement. Or, les lecteurs des livres blancs ont tendance à interpréter cela comme un classement. Par conséquent, nous avons appliqué des règles de sélection plus strictes à la liste des architectures de processeurs de la figure 1. Les bancs d'essai réalisés sont si nombreux qu'il est impossible de les prendre tous en considération. Nous avons donc défini les critères de sélection suivants : [A] Cette série de livres blancs est axée sur la connexion entre les architectures et Linux dans les environnements SAP. Par conséquent, nous avons uniquement considéré les fournisseurs de matériel actuellement engagés dans le laboratoire Linux SAP. Nous n'avons pas tenu compte des fournisseurs qui ont simplement l'intention de s'y engager. [B] Si un fournisseur a effectué des bancs d'essai plusieurs fois pour un même type d'architecture de processeurs, seul le meilleur résultat est répertorié. Nous avons transféré les meilleurs résultats de processeurs vers d'autres types de serveurs, lorsque cela s'avérait adéquat et acceptable. (Ces règles sont conformes au premier livre blanc.) [C] Dans le cas où plusieurs fournisseurs ont effectué des bancs d'essai pour un même type de processeur, chacun est répertorié une fois pour ce type de processeur. Toutefois, les bancs d'essai habituels ( de Sun et Fujitsu, par exemple) sont répertoriés une seule fois, pour le fournisseur que nous considérons comme étant le principal responsable du développement et de la maintenance de l'architecture. [D] Cette fois, seules les mesures de performances justifiées par un banc d'essai officiel (2-tier-SD, vente et distribution dans une configuration Internet à deux niveaux) sont répertoriées. Par conséquent, deux corrections importantes ont été apportées par rapport à la première publication. Première correction : le processeur Itanium 9050 (Montecito) était répertorié avec 3641 SAPS. Toutefois, cette valeur était obtenue à partir d'une source non officielle et il était impossible de la confirmer. Nous avons remplacé les valeurs du processeur Itanium par les meilleurs résultats obtenus à ce jour par le biais d'un banc d'essai 2-tier-SD. Ces derniers correspondent au test du processeur Itanium 9140M (Montvale) avec 2925 SAPS (banc d'essai numéro ) REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 6

7 Seconde correction : le processeur Power6 était répertorié avec 7812 SAPS. Toutefois, cette valeur se basait sur des résultats de banc d'essai erronés : le banc d'essai était répertorié en tant que banc d'essai à deux processeurs, alors qu'il s'agissait d'un banc d'essai à quatre processeurs. Nous avons remplacé les valeurs du processeur Power6 par les meilleurs résultats obtenus à ce jour à l'aide d'un banc d'essai 2-tier-SD, soit 5561 SAPS par processeur (banc d'essai numéro ). Les lecteurs attentifs remarqueront rapidement que, une fois ces deux corrections nécessaires appliquées, l'écart de rapport prix/performances se creuse entre les architectures UNIX classiques et Linux avec x64. [E] Les performances obtenues à l'aide de bancs d'essai SAP ECC tier-SD effectués dans un environnement UNICODE ont été majorées de 5 %. [F] Nous avons retenu les bancs d'essai dont les résultats étaient supérieurs aux résultats antérieurs pour une architecture identique ou très similaire, ou au moins s'en rapprochaient ; les autres ont été omis lorsque cela s'avérait adéquat. [G] Nous sommes conscients que de nouveaux bancs d'essai 2-tier-SD basés sur SAP ECC 6.0 Enhancement Pack 4 ont été réalisés depuis le début de l'année Toutefois, tous ces bancs d'essai ont été effectués avec UNICODE et, surtout, ils se basaient sur des versions plus récentes, qui proposent des fonctionnalités SD plus lourdes. Or, nous souhaitons comparer les développements réalisés en 2008 aux prévisions et chiffres du premier livre blanc, et les donnés ne sont pas suffisantes pour effectuer un nouveau calcul fiable incluant les bancs d'essai SAP ECC 6.0 à page de code unique et les bancs d'essai UNICODE de SAP ECC 6.0 Enhancement Pack 4. Il n'a donc pas été possible de les prendre en compte. [H] Dans les dernières listes répertoriant les performances globales des serveurs, le rapport EURO/SAPS et les paramètres d'informatique verte, nous avions sélectionné les serveurs pour lesquels il était possible de récupérer des informations de coût fiables ou qui présentaient un intérêt d'un point de vue technique spécifique (architectures lames dans les analyses d'informatique verte, par exemple). La liste est à présent complète et ces critères sont corrigés, selon la classification de l'industrie. Cependant, nous ne sommes pas en mesure de garantir l'exactitude des informations relatives aux bancs d'essai 2-tier-SD réalisés en Pour que la lecture des résultats soit plus facile et plus intuitive, la liste est présentée en fonction des valeurs SAPS des processeurs, dans l'ordre décroissant (contrairement à la figure 3 du premier livre blanc) REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 7

8 Ranking Server Vendor Benchmark OS Processor Name & Type Reference Benchmark Certification Number CPU Performance [SAPS, normalized] Server Type Original Benchmark Server Type Listed 1 IBM Windows XEON X IBM x3650 M2 yes 2 HP Windows XEON X HP Proliant DL 380 G6 yes 3 FSC Windows XEON X FSC PRIMERGY TX300 S5 yes 4 SUN Solaris UltraSPARC64 T2 (Niagara 2) SUN Enterprise M9000 no 5 SUN Solaris UltraSPARC64 T2 Plus (Victoria Falls) SUN Enterprise T5440 no 6 HP Windows Opteron HP Proliant DL385 G5p yes 7 IBM Windows XEON X IBM x3850 M2 yes 8 HP Windows XEON X HP ProLiant DL580 G5 yes 9 FSC Windows XEON X FSC PRIMERGY Model RX600 S4 yes 10 HP Windows XEON X HP Proliant DL 380 G5 yes 11 HP Windows XEON X HP Proliant ML 370 G5 yes 12 SUN Solaris XEON X Sun Fire X4450 yes 13 FSC Linux XEON X FSC PRIMERGY Model RX330 S1 yes 14 FSC Windows XEON E PRIMERGY BFi20 S4 yes 15 IBM AIX Power IBM p595 P6 yes 16 HP Windows XEON E HP ProLiant BL680c G5 yes 17 SUN Solaris UltraSPARC64 T1 (Niagara 1) SUN Enterprise M9000 N1 no 18 IBM Windows Opteron IBM Blade LS42 yes 19 DELL Windows XEON X DELL PowerEdge 2900 no 20 DELL Windows XEON X DELL PowerEdge R900 yes 21 HP Windows Opteron HP Proliant DL385 G5 yes 22 SUN Solaris Opteron SUN Fire X4600 M2 yes 23 FSC Windows XEON X PRIMERGY Model BX620 S4 yes 24 FSC Windows Opteron FSC PRIMERGY Model RX330 S1 yes 25 HP Windows Opteron 8360 SE HP Proliant DL385 G5 yes 26 IBM Linux XEON X IBM x3850 M2 yes 27 SUN Solaris Opteron Sun Blade Model X8440 yes 28 IBM Windows XEON X IBM x3500 no 29 FSC Windows XEON X FSC PRIMERGY Model RX600 S4 yes 30 IBM Windows Opteron IBM x3755 yes 31 HP Linux Opteron HP Proliant DL785 G5 yes 32 IBM Windows XEON X IBM x3250 yes 33 DELL Windows XEON X DELL PowerEdge R900 yes 34 DELL Windows XEON X DELL PowerEdge 2900 no 35 SUN Solaris Opteron 8360 SE SUN Fire X4600 M2 yes 36 HP Windows Opteron HP Proliant DL785 G5 yes 37 HP HP-UX Itanium 9140M (Montvale) HP rx6600 Integrity no 38 SUN Windows XEON E Sun Blade Model X8450 yes 39 SUN Solaris Opteron SUN Blade x8420 yes 40 SUN Solaris SPARC64 VI SUN Enterprise M9000 no 41 SUN Solaris Opteron Sun Fire X4600 M2 yes Figure 1 : architectures de processeurs et valeurs des bancs d'essai entre 2007 et 2008 (sélection d'exemples). Le fond gris indique un processeur Single Core, le fond jaune un processeur Dual Core, le fond vert un processeur Quad Core, le fond orange un processeur Hexa Core et le fond bleu un processeur Octo Core. Le tableau montre nettement le développement prodigieux des performances des processeurs (dans l'ordre décroissant des résultats obtenus). Par rapport aux résultats obtenus il y a un an, seuls les bancs d'essai des architectures x64 démontrent une amélioration des performances, ce qui indique qu'elles dominent la concurrence et se développent rapidement REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 8

9 Revenons à présent à l'interprétation des résultats et prévisions du premier livre blanc. Les prévisions exposées dans le livre blanc précédent se sont avérées exactes. Le tableau de la figure 1 est quasiment identique à celui de la figure 3 du livre blanc initial relatif à la migration d'unix vers Linux : une sélection de résultats de bancs d'essai de processeurs, classés dans l'ordre décroissant de leurs performances. La différence majeure réside dans l'ajout des bancs d'essai 2-tier-SD (dans le cadre des critères expliqués ci-dessus) réalisés en Il y a un an, le processeur le plus performant était Niagara 2 de Sun. Venait ensuite Intel Xeon 5460 (voir la correction expliquée au paragraphe [D] ci-dessus), puis Power6 (avec la valeur corrigée). Quatre des cinq premiers types de processeurs n'appartenaient pas au domaine x64. La situation est aujourd'hui radicalement différente : les résultats de trois fournisseurs de matériel différents (FSC, HP et IBM) ont montré que, parmi les processeurs actuellement disponibles pour les applications SAP ERP, le plus puissant est Intel Xeon 5570, mieux connu sous le nom de «Nehalem». En outre, Power6 et Niagara 1 ne font plus partie des dix meilleures architectures, car les processeurs x64 (Xeon 54xx et 74xx, Opteron) sont désormais plus performants. Sun a pu confirmer les résultats du processeur Niagara 2 sur une architecture de serveur plus réduite avec le processeur Victoria Falls, mais n'a pas été en mesure de dépasser les résultats précédents. Aucun résultat de banc d'essai n'a été ajouté pour les autres architectures non x64 (Power, Itanium). Comme prévu, la fréquence de renouvellement des architectures Intel et AMD est extrêmement élevée en raison de la concurrence entre les deux entreprises et, par conséquent, ces architectures sont celles qui évoluent le plus vite. En ce qui concerne la gamme x64, la concurrence entre les fournisseurs de matériel assure l'optimisation rapide des architectures de serveurs pour ces nouveaux processeurs. Évidemment, chaque fournisseur de matériel qui propose des serveurs de ce type souhaite participer au process et démontrer que son serveur x64 est le meilleur du marché. Par conséquent, les bancs d'essai réalisés pour l'architecture x64 sont plus nombreux que pour les autres architectures. Itanium s'est avéré décevant. Un seul banc d'essai 2-tier-SD a donné des résultats suffisamment bons pour être répertoriés (le banc d'essai , déjà mentionné). Les résultats des autres bancs d'essai effectués pour l'architecture Itanium sont tellement médiocres qu'il est inutile de les comparer aux performances obtenues avec d'autres architectures. Par exemple, dans une configuration FSC PRIMEQUEST, 32 processeurs Itanium 9150M fournissent SAPS 1, ce qui ne correspond même pas à la moitié des performances obtenues deux mois plus tard avec une configuration SPARC à 32 processeurs comparable. 2 En outre, si une configuration Nehalem quadridirectionnelle est disponible, elle permet d'obtenir des performances presque aussi bonnes 1 2 Banc d'essai SAP de numéro de certification Ce banc d'essai n'apparaît pas dans la figure 1, car il n'a montré aucune amélioration de processeurs Itanium. En SAPS par processeur, ses résultats seraient classés entre ceux du processeur Power5 (banc d'essai effectué en 2005) et ceux du processeur Opteron 8222 (banc d'essai effectué en 2007). Banc d'essai SAP de numéro de certification , SAPS REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 9

10 avec un overhead SMP beaucoup moins important (64 coeurs Itanium contre 16 coeurs dans une configuration Nehalem). Tous les autres bancs d'essai SD Itanium effectués dans la période considérée étaient dédiés à des architectures lames et/ou à la parallélisation avec Oracle RAC ou une technologie similaire. La comparaison est donc impossible. La prochaine génération de processeurs Itanium, Tukwila, a encore été reportée : sa commercialisation est actuellement prévue pour le début de l'année Comme elle sera basée sur une technologie 65 nm (alors que les processeurs Xeon se fondent sur une technologie 45 nm, bientôt réduite à 32 nm), Itanium ne pourra rester compétitif que si la mise en oeuvre des améliorations architecturales prévues dans le cadre de la stratégie Tick Tock 3 d'intel permet une amélioration considérable des performances. Server Vendor Processor Name & Type Server Type Maximum number of CPUs in configuration Maximum Performance per Server [SAPS, normalized] Undiscounted EURO/SAPS p.a. DELL XEON X5355 DELL PowerEdge ,55 IBM XEON X5355 IBM x ,29 HP Opteron 8360 SE HP Proliant DL385 G ,53 HP Opteron 8356 HP Proliant DL385 G ,48 DELL XEON X5460 DELL PowerEdge ,42 HP Itanium 9140M (Montvale) HP rx6600 Integrity ,33 HP XEON X5460 HP Proliant ML 370 G ,75 HP XEON X5470 HP Proliant DL 380 G ,74 HP Opteron 2384 HP Proliant DL385 G5p ,37 DELL XEON X7350 DELL PowerEdge R ,48 DELL XEON X7460 DELL PowerEdge R ,37 HP XEON X5570 HP Proliant DL 380 G ,37 IBM XEON X5570 IBM x3650 M ,74 HP XEON X7460 HP ProLiant DL580 G ,73 SUN UltraSPARC64 T2 Plus (Victoria Falls) SUN Enterprise T ,56 SUN SPARC64 VI SUN Enterprise M ,02 IBM XEON X7350 IBM x3850 M ,31 IBM Power6 IBM p570 P6 Modell ,00 IBM XEON X7460 IBM x3850 M ,52 SUN UltraSPARC64 T1 (Niagara 1) SUN Enterprise M9000 N ,34 IBM Power6 IBM p595 P ,20 HP Itanium 9140M (Montvale) HP Integrity Superdome ,91 IBM XEON X7460 IBM x3950 M ,50 SUN UltraSPARC64 T2 (Niagara 2) SUN Enterprise M ,16 Figure 2 : types de serveurs classés dans l'ordre croissant de leurs performances maximales (soit dans l'ordre croissant de leurs tailles) avec spécification du type de processeur. Notez que les performances de quatre serveurs Xeon et d'un serveur Opteron à deux processeurs sont supérieures à celles d'un serveur rx6600 à quatre processeurs exécutant Itanium. 3 Changements relatifs à la production en série la première année, changements relatifs aux caractéristiques de l'architecture l'année suivante REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 10

11 Comme prévu, la figure 2 indique que, parmi les serveurs basés sur des architectures x64, sept permettent d'obtenir des performances supérieures à SAPS, alors qu'ils n'étaient que deux l'an passé. En outre, un serveur IBM x3950 parfaitement équipé se classerait facilement parmi les cinq meilleurs serveurs. Par ailleurs, cette liste n'est pas exhaustive : les bancs d'essai TPC-C, notre source principale pour les calculs de coûts, sont effectués essentiellement avec des processeurs Intel, et nous n'avons pas été en mesure de récupérer des données financières confirmées pour l'ensemble des serveurs et des architectures répertoriés dans la figure 1. Ainsi, il manque le serveur HP Proliant DL785 basé sur la technologie AMD, dont les performances atteignent environ SAPS. La conclusion à retenir est que les architectures AMD, et surtout les architectures Intel, se développent si rapidement qu'elles sont en train de prendre une longueur d'avance sur les autres. «[ ] les performances augmentent plus rapidement que le coût des serveurs. En termes de rapport prix/performances (EURO/SAPS sans remise), les quatre meilleurs systèmes sont les serveurs x64, qui sont loin d'avoir à rougir de leurs performances maximales. [ ] Leur coût stimule les migrations vers Linux et vient confirmer notre constatation [ ]» Server Vendor Processor Name & Type Server Type Maximum number of CPUs in configuration Maximum Performance per Server [SAPS, normalized] Undiscounted EURO/SAPS p.a. HP Opteron 2384 HP Proliant DL385 G5p ,37 HP XEON X5570 HP Proliant DL 380 G ,37 DELL XEON X7460 DELL PowerEdge R ,37 DELL XEON X5460 DELL PowerEdge ,42 HP Opteron 8356 HP Proliant DL385 G ,48 DELL XEON X7350 DELL PowerEdge R ,48 HP Opteron 8360 SE HP Proliant DL385 G ,53 DELL XEON X5355 DELL PowerEdge ,55 SUN UltraSPARC64 T2 Plus (Victoria Falls) SUN Enterprise T ,56 HP XEON X7460 HP ProLiant DL580 G ,73 IBM XEON X5570 IBM x3650 M ,74 HP XEON X5470 HP Proliant DL 380 G ,74 HP XEON X5460 HP Proliant ML 370 G ,75 IBM XEON X5355 IBM x ,29 IBM XEON X7460 IBM x3850 M ,52 SUN UltraSPARC64 T2 (Niagara 2) SUN Enterprise M ,16 IBM XEON X7460 IBM x3950 M ,50 IBM XEON X7350 IBM x3850 M ,31 HP Itanium 9140M (Montvale) HP rx6600 Integrity ,33 SUN UltraSPARC64 T1 (Niagara 1) SUN Enterprise M9000 N ,34 IBM Power6 IBM p570 P6 Modell ,00 IBM Power6 IBM p595 P ,20 HP Itanium 9140M (Montvale) HP Integrity Superdome ,91 SUN SPARC64 VI SUN Enterprise M ,02 Figure 3 : types de serveurs de la figure 2, classés en fonction du rapport EURO/SAPS sans remise REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 11

12 Nous avons vu que les conclusions relatives au développement des performances s'avèrent correctes. Mais qu'en est-il des conclusions relatives au rapport prix/performances? Si la citation ci-dessus est juste et que les performances augmentent beaucoup plus vite que le coût des serveurs, le rapport prix/performances en EURO/SAPS devrait avoir chuté. Or, c'est seulement le cas pour les architectures de processeurs dont les performances se sont améliorées au cours de la période considérée. Nous avons appliqué le modèle et les règles utilisées lors de la dernière comparaison prix/performances 4 en ajoutant les architectures qui ont fait l'objet d'un banc d'essai depuis. Ici encore, nous avons utilisé les informations publiques relatives aux tarifs, obtenues à partir des bancs d'essai TPC-C, lorsqu'elles étaient disponibles. Dans le cas contraire, nous nous sommes basés sur d'autres sources fiables. Malheureusement, comme indiqué précédemment, nous ne disposions pas de données financières viables pour tous les serveurs qui nous intéressaient (HP Proliant 785 et tous les serveurs FSC de la figure 1, par exemple). Toutefois, même avec des données incomplètes, nous sommes en mesure de tirer des conclusions solides. Le rapport prix/performances qui a diminué le plus rapidement est celui de la plate-forme x64. En outre, en choisissant Intel ou AMD pour des questions de performances de serveurs, les clients SAP peuvent désormais obtenir un rapport prix/performances de 0,37 EURO/SAPS seulement. Dans cette sélection, neuf des dix meilleures architectures correspondent à des architectures de type x64 (sur Linux). Six d'entre elles utilisent des processeurs Intel et les trois autres exploitent AMD. L'écart par rapport à une architecture UNIX classique s'est encore creusé, à l'exception d'une offre compétitive sur SPARC. De plus, des informations intéressantes nous ont été fournies par Intel relativement aux feuilles de route : la technologie d'architecture Nehalem sera étendue à des systèmes de serveurs à quatre et huit voies sous tout nom ou type de processeur. Cela accentuera encore l'amélioration des performances des architectures de type x64. Sous UNIX, aucune méthode ne permettrait d'obtenir de tels résultats. Il apparaît clairement que le pronostic établi il y a un an était correct, tant en ce qui concerne les résultats actuels qu'en ce qui concerne les prévisions : la gamme x64 est, de loin, l'architecture de processeurs qui permet de réaliser des économies le plus rapidement par le biais de performances améliorées. «À l'avenir, la virtualisation basée sur Linux jouera un rôle de plus en plus important dans les environnements de production. La tendance à la migration d'une solution UNIX vers Linux s'intensifie.» 4 Pages 13 à 15 du livre blanc initial relatif à la migration d'unix vers Linux REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 12

13 Outre les recherches effectuées par REALTECH, deux enquêtes ont été réalisées au cours du dernier trimestre de l'année 2008 par RAAD Consult, un cabinet d'étude de marché allemand spécialiste du marché SAP. L'une d'elle était axée sur la virtualisation dans les environnements SAP ; la seconde traitait des technologies Open Source dans les environnements SAP en s'appuyant sur l'exemple de Linux. Une fois de plus, nos observations ont été confirmées. Environ 70 % des clients SAP appliquent la virtualisation à une partie ou une autre de leur paysage informatique (contre 48 % au début de l'année 2007). Environ 40 % des clients SAP ont déjà virtualisé tout ou partie de leurs environnements SAP. Ces enquêtes rejoignent notre pronostic en montrant que plus de 90 % des clients SAP exploitent les technologies de virtualisation VMware (89 %) et/ou Xen (3 %). Cela implique automatiquement l'utilisation du système d'exploitation Linux ou Windows et des architectures de processeurs x64. Parallèlement, la présence de Linux s'est renforcée : c'est aujourd'hui le deuxième système d'exploitation le plus employé avec les caractéristiques UNIX utilisées pour les serveurs d'applications SAP (15 % ; seul AIX le précède avec 18 %). Seul le système d'exploitation Linux gagne des parts de marché, et ce aux dépens des autres systèmes d'exploitation, Windows inclus. De plus, 56 % des clients qui prévoient de remplacer ou d'installer un système d'exploitation dans leurs datacenters SAP souhaitent réaliser l'opération en exploitant Linux. Toutes ces informations nous permettent de conclure que la virtualisation et l'utilisation de Linux présentent des implications mutuelles et que la tendance générale de migration vers Linux devient extrêmement dynamique. Nous décrirons ces développements plus en détail dans les sections suivantes de la présente analyse REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 13

14 Analyse des architectures Migration vers Linux : la composante matérielle Dans ce chapitre, nous expliquerons les raisons qui poussent les clients SAP à effectuer la migration vers Linux, ainsi que la pertinence de différentes propriétés matérielles (robustesse, fiabilité et flexibilité, notamment) pour le process. Nous nous intéresserons en particulier au poids des performances et nous expliquerons pourquoi les processeurs x64 sont désormais prêts à assurer l'exécution de presque toute charge SAP existant à l'échelle mondiale. Nous avons déjà expliqué en détail dans le premier livre blanc que les économies réalisables grâce à Linux constituent le catalyseur, et probablement la raison, de son adoption généralisée. Pour ce faire, nous avons ramené les coûts des serveurs à un paramètre comparable et normalisé, EURO/SAPS, et nous avons tout simplement comparé les valeurs réelles de ce paramètre. Les résultats ont été surprenants. Nous n'avons pas approfondi les recherches relatives aux autres motifs des clients. Tout d'abord, les conclusions de RAAD Consult confirment notre hypothèse : l'un des motifs principaux de l'adoption de Linux est la réduction des coûts. En effet, 81 % des 200 clients Linux SAP interrogés ont indiqué que les coûts constituaient l'une des raisons de leur choix. Les clients interrogés pouvaient sélectionner plusieurs réponses et 56 % d'entre eux ont indiqué divers motifs de migration vers Linux. Les autres raisons citées sont la haute disponibilité des serveurs ou des plates-formes (25 %) et les améliorations de performances prévues (21 %). REALTECH ne s'attendait à de tels résultats. Selon notre analyse, les motifs les plus importants étaient la facilité de transfert de connaissances (raison indiquée par 7 % des clients dans l'analyse de RAAD Consult) et la compatibilité technique entre UNIX et Linux (interfaces, procédures de sauvegarde, de restauration et d'administration, etc., correspondant aux «autres motifs» dans l'analyse de RAAD Consult, sélectionnés par 22 % des clients). Par ailleurs, personne n'aurait imaginé que les clients impliqués dans les process de décision s'intéresseraient autant aux détails technologiques. Visiblement, ils analysent scrupuleusement ces informations. Il semble en particulier que les clients qui souhaitent abandonner une solution UNIX exigent que la nouvelle solution assure parfaitement la stabilité de leurs systèmes ERP stratégiques. En outre, certains d'entre eux semblent attendre des fournisseurs d'architectures x64 qu'ils intègrent aux processeurs de serveurs des fonctionnalités de tolérance mémoire, de mise en miroir de mémoire, de correction des erreurs et des données et de connexion à chaud E/S, par exemple. Intel a été particulièrement actif dans cette optique. Ces fonctionnalités (standard dans les environnements RISC, SPARC et Power depuis plusieurs années) sont désormais incluses dans ses processeurs 5xxx et 7xxx Quad Core (et supérieurs) pour les applications serveur telles que X8 SDDC et ECC (Error Correcting Code). D'après REALTECH, les clients continueront de demander que les technologies d'architecture de processeurs soient améliorées dans le but d'obtenir un matériel plus fiable et plus stable. Cette demande couvrira tous les composants de serveur associés, tels que les bus E/S, les cartes réseau, les composants mémoire et d'autres fonctionnalités similaires REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 14

15 Les mêmes exigences de fiabilité s'appliquent aux systèmes d'exploitation. D'après les commentaires de nos clients qui ont effectué une migration vers Linux (et de ceux qui évaluent actuellement les migrations Linux), la mise en oeuvre et la convivialité des fonctionnalités qui assurent stabilité et haute disponibilité dans le kernel Linux constituent des facteurs décisifs. Dans certains cas, l'étape finale de migration vers Linux a même été retardée ou reportée en raison de ces éléments. Les clients requièrent notamment un système de fichiers logiques en grappe pour la mise en miroir SAN basée sur serveur et une solution de mise en grappe intégrée au système d'exploitation. Heureusement, dans le cas de Linux, ces fonctionnalités sont à présent disponibles ou le seront prochainement avec SUSE Linux Enterprise Server 11. En général, toutefois, les clients ne considèrent plus les serveurs «courants» et économiques de la famille x86 comme étant «peu fiables». Les observations continues de REALTECH sur le terrain confirment cette impression. Nous avons vu des serveurs de type x64 (en particulier avec Linux) employés pour des applications SAP essentielles fonctionner sans interruption pendant un an ou plus. Ils ne s'arrêtent pas en raison d'une défaillance logique ou physique inopinée, mais simplement parce qu'ils sont éteints à des fins de maintenance du système d'exploitation ou du datacenter. Reasons for Deploying Linux in SAP Environments (Ger, Nov.-Dec. 2008, n = 199, d = 1.56) Cost Reduction 81% High Availability 25% Performance Improvement 21% Low Training Effort for Migration from UNIX to Linux 7% Other 22% Source: RAAD 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Figure 4 : motifs de déploiement de Linux. Source : RAAD Consult, avec l'aimable autorisation de Novell REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 15

16 Les avantages d'une plate-forme de développement Si les clients SAP accordent beaucoup d'importance à la stabilité et à la fiabilité des architectures de processeurs, une troisième caractéristique s'avère décisive pour la migration vers Linux : l'augmentation des performances (juste après les avantages économiques et l'amélioration de la stabilité). Comme Linux permet effectivement d'augmenter les performances, ces clients doivent examiner scrupuleusement celles qu'ils souhaitent obtenir avant de lancer le déploiement de Linux sur des plates-formes x64, afin de s'assurer qu'elles sont réalistes. En fait, les résultats obtenus avec l'architecture Power et avec une architecture Intel Xeon ont été comparés par un client de REALTECH, par le biais d'une énorme infrastructure SAP basée sur AIX, indépendamment de l'évaluation SAPS habituelle. Divers aspects surprenants des observations de ce client ont bouleversé l'orientation de nos recherches relatives aux avantages et inconvénients d'architectures de processeurs spécifiques. Décrivons tout d'abord les configurations utilisées par le client et les mesures effectuées. Deux scénarios ont été mis en oeuvre : dans le premier, un serveur d'applications AIX et un serveur d'applications x64 Linux exécutaient une tâche identique de lecture en traitement par lots, avec le même système central SEM. Dans le second, un process identique de rafraîchissement d'écran requérant de hautes performances a été exécuté à partir de trois serveurs d'applications de tailles comparables (deux serveurs AIX/Power et un serveur Linux/XEON), également avec la même instance centrale et la même base de données. L'objectif était de comparer l'exécution des processeurs des serveurs d'applications et, comme toutes les tâches s'exécutaient sur la même base de données, les résultats ne risquaient pas d'être biaisés par des mises en tampon. La configuration pouvait être biaisée, mais uniquement parce que les serveurs d'applications AIX communiquaient avec l'instance centrale et la base de données via une connexion LPAR interne, tandis que le serveur d'applications Linux devait utiliser une connexion externe. Les résultats sont spécifiques au client et cette analyse ne peut être réutilisée et appliquée de façon généralisée comme un banc d'essai. Toutefois, les résultats sont stupéfiants. Dans le test SEM, le serveur d'applications Linux a lu pages de Business Intelligence beaucoup plus rapidement que le serveur d'applications AIX, en prenant entre 2,000 et 3,000 secondes (10 à 15 %) de moins. Sur le serveur d'applications Linux, l'exécution complète de la tâche a requis environ la moitié du temps nécessaire sur le serveur d'applications AIX. Dans le test ERP, le serveur d'applications Linux a exécuté rafraîchissements d'écran de plus que les deux serveurs d'applications AIX, et son temps de réponse moyen s'est encore révélé inférieur de 10 à 15 %. Le temps de traitement moyen des processeurs sur le système Xeon s'est avéré de 30 à 60 % meilleur que sur Power. Les temps de réponse de la base de données étaient similaires REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 16

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18 D'où proviennent ces différences? Les configurations étaient similaires en termes de SAPS fournis et la configuration du serveur d'applications Linux ne présentait aucun avantage flagrant. La réponse est indirectement donnée par SAP : «Linux constitue la plate-forme de référence pour le développement logiciel de SAP.» Manfred Stein, Project Development Manager, SAP, dans un webinaire Il faudrait compléter cette citation en précisant «Linux sur architectures de processeurs x64». Toutes les autres plates-formes UNIX correspondent à des versions portées par la suite à partir de Linux et incluent du code spécifique à leurs compilations respectives. La plate-forme de développement d'un logiciel spécifique peut-elle présenter un avantage inhérent en termes de performances? Si tel est le cas, pourquoi? SAP Binary Kernel Sizes (accumulated - DB-dependent and DB-independent-parts) Patchlevel SAP KERNEL BIT UNICODE 143 SAP KERNEL BIT UNICODE 21 DB2 UDB [MB] MaxDB [MB] Oracle [MB] AIX 64 Bit HP-UX on IA64 64 Bit HP-UX on PA-RISC 64 Bit Linux on IA64 64 Bit Linux on Power 64 Bit Linux on x86_64 64 Bit Solaris on SPARC 64 Bit Solaris on x64_64 Bit n/a Windows Server on IA64 64 Bit Windows Server on x64 64 Bit AIX 64 Bit HP-UX on IA64 64 Bit HP-UX on PA-RISC 64 Bit Linux on IA64 64 Bit Linux on Power 64 Bit Linux on x86_64 64 Bit Solaris on SPARC 64 Bit Solaris on x64_64 Bit Windows Server on IA64 64 Bit Windows Server on x64 64 Bit Figure 5 : tailles des kernels binaires SAP sur différentes plates-formes. Le fond vert correspond aux plus petites valeurs, le rouge aux valeurs supérieures et le jaune aux valeurs moyennes REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 18

19 Tout d'abord, nous avons examiné le volume du code compilé d'un kernel SAP pour diverses plates-formes. Les résultats montrent, en effet, que les tailles de kernel sont inférieures pour Linux avec x64 sur toutes les combinaisons de systèmes d'exploitation et de bases de données analysées. Observez la figure 5 ci-dessus. Vous remarquerez que le volume du code utilisé semble dépendre de l'architecture de processeurs tout autant que du système d'exploitation, sinon plus. Par exemple, la taille des binaires Linux pour Power est comparable à celle des binaires AIX pour Power et, pour toute plate-forme, des binaires plus volumineux sont générés par le processeur Itanium. Curieusement, cependant, le plus gros binaire est obtenu avec HP-UX. Concrètement, qu'est-ce que cela signifie? En général, plus les binaires sont volumineux, plus le pourcentage d'instructions exécutées au cours du cycle d'instructions d'un processeur est réduit. Par conséquent, les cycles d'instructions requis pour parcourir le code de kernel SAP sont plus nombreux lorsque l'ensemble de binaires à exécuter est plus volumineux. Il est essentiel de comprendre que cette corrélation n'est pas linéaire ni sans équivoque. En outre, les résultats dépendent d'autres facteurs, tels que l'application d'une stratégie d'optimisation du compilateur, la taille des caches des processeurs ou la fréquence des processeurs. Pour le démontrer, nous avons également répertorié les tailles de binaires correspondant à Windows Server. Celles-ci sont comparables à celles de la plupart des binaires UNIX (et supérieures à celles des binaires Linux), mais ces binaires sont développés en natif sous Windows (x64). Par conséquent, les performances obtenues avec un serveur d'applications Windows auraient probablement été plus proches de celles du serveur d'applications Linux que de celles du serveur AIX dans les tests ci-dessus (en outre, la plupart des bancs d'essai x64 sont effectués sous Windows). Toutefois, le code porté et exploité dans le cas du processeur Itanium Windows est beaucoup plus volumineux et son optimisation ne serait probablement pas identique. Cette différence impliquerait sûrement des performances moindres. Dans le cas des binaires Linux, le système SAP exploite le compilateur GCC (GNU Compiler Collection) qui génère habituellement un code moins optimisé que le compilateur natif d'intel, ICC (Intel Compiler Collection), pour les architectures Xeon. Or, Intel a annoncé récemment son intention de proposer une optimisation GCC. Linux pourra donc fournir des performances encore plus intéressantes. Linux possèdera alors le double avantage d'être une plate-forme de développement dotée de procédures de compilation optimisées. Vraisemblablement, ces procédures permettront de renforcer la supériorité des performances de Linux sur x64 par rapport aux autres architectures de processeurs et systèmes d'exploitation UNIX REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 19

20 Globalement, les analyses montrent que Linux et l'architecture de processeurs x64 supplantent UNIX, tout simplement parce qu'il s'agit de la plate-forme de développement de référence pour SAP. Les performances absolues des serveurs de la gamme x64 ont atteint des niveaux que très peu de systèmes de production ERP uniques, voire aucun, pourront un jour exploiter, notamment les fonctionnalités E/S des nouvelles générations de serveurs x64. Si une question se pose encore relativement aux adaptateurs Linux en mesure d'assurer les performances globales des systèmes x64, elle concerne les fonctionnalités E/S dans les environnements hautement performants. Toutefois, les migrations vers Linux/x64 effectuées récemment par REALTECH ont été très convaincantes. Les lecteurs curieux souhaiteront sûrement connaître les résultats chiffrés. Il est cependant difficile de mesurer ces résultats et d'obtenir des valeurs permettant d'effectuer des comparaisons, car les charges et bandes passantes E/S sont toujours liées à une multitude d'aspects complexes. La situation est complètement différente lorsque les performances de serveurs sont obtenues à l'aide d'un banc d'essai, auquel cas il est possible de les comparer en appliquant le même banc d'essai, si aucun goulot d'étranglement n'est généré par un composant d'interface dorsale. Cependant, nous attendons avec impatience les résultats d'une autre analyse planifiée par le client qui a réalisé les tests de performances décrits ci-dessus : il compte également comparer le comportement E/S des serveurs AIX/Power et Linux/Xeon REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 20

21 Aspects relatifs à l'informatique verte L'importance de l'informatique verte et des aspects relatifs à l'environnement devient prépondérante dans la planification et la mise en oeuvre des datacenters. Dans ce chapitre, nous décrirons donc en détail les propriétés intéressantes des architectures de processeurs actuellement disponibles et nous en soulignerons les avantages et les inconvénients. En général, pour évaluer l'impact environnemental d'une architecture de processeurs et/ou d'une famille de serveurs, il faut tenir compte de trois points : 1. Quelles sont les performances fournies en fonction de la consommation d'énergie? 2. Quelle proportion de la consommation d'énergie est perdue sous forme de chaleur (et requiert donc de l'énergie supplémentaire pour le refroidissement)? 3. Quelles sont les performances réalisables à partir d'un espace limité de datacenter? Grâce aux bancs d'essai normalisés disponibles et au travail effectué pour le calcul des indicateurs de coûts normalisés, il devient facile d'évaluer ces aspects liés à l'environnement. Figure 6 : capacité en fonction de la consommation d'énergie en SAPS par Watt, dans l'ordre décroissant. Les différentes familles d'architectures de processeurs sont indiquées à l'aide d'un code de couleur REALTECH Consulting Helmut Spöcker Juillet 2009 Page 21