24個(gè)冠軍 當(dāng)新IBM eX5遇到新至強(qiáng)E7
在筆者看來，于2010年3月正式發(fā)布的IBM eX5服務(wù)器應(yīng)該是自英特爾發(fā)布基于QPI總線架構(gòu)至強(qiáng)處理器平臺(tái)以來，最有特色的產(chǎn)品。其獨(dú)特的第五代X架構(gòu)（簡稱X5）的種種新特性可謂驚艷全球，同時(shí)也為其打上了強(qiáng)烈的差異化的烙印。進(jìn)入2011年，伴隨著英特爾發(fā)布新一代與Nehalem-EX（至強(qiáng)7500）引腳兼容，***達(dá)10核心的32nm的Westmere-EX（至強(qiáng)E7）處理器，IBM的eX5也迎來了嶄新的一代，我們又將對其有怎樣的期待呢？
首先，我們必須要說這種鮮明的差異化設(shè)計(jì)，讓IBM eX5服務(wù)器在2010年取得了輝煌的成績。自2010年首發(fā)至今，eX5服務(wù)器已經(jīng)先后取得過24項(xiàng)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)化測試的冠軍，其中很多都是重量級的測試，這是一個(gè)相當(dāng)了不起的成績。而在另一方面，在eX5的帶領(lǐng)下，IBM在2010財(cái)年的高端x86市場取得了市場***名，同比增長0.8%，而到了2011年***季度，雙插槽的x3690X5服務(wù)器居然賣斷貨了，并且基于X5架構(gòu)的HX5刀片服務(wù)器也成為了IBM有史以來銷售***的4插槽（通過級聯(lián)擴(kuò)展）刀片服務(wù)器。
如此耀眼的業(yè)績，無疑為eX5服務(wù)器在2011年的表現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而英特爾的與上一代至強(qiáng)7500引腳兼容的***10核心至強(qiáng)E7處理器，顯然將讓eX5如虎添翼。有關(guān)英特爾至強(qiáng)E7處理器的情況，我們不在此過多介紹，ZDNet已經(jīng)有很多介紹，這款基于32nm工藝的處理器，在提高主頻并增加兩個(gè)內(nèi)核與相應(yīng)的緩存之后，相較于上一代至強(qiáng)7500處理器，綜合性能可提升高達(dá)40%，因此我們就可以大概想像一下采用E7的新一代eX5在性能將會(huì)有怎樣的表現(xiàn)。
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至強(qiáng)E7處理器一覽
英特爾至強(qiáng)E7處理器一覽
這里值得一說的是，eX5仍然保持了良好的處理器的支持特性，而不像某些廠商的同級產(chǎn)品，在CPU型號上有著很大的限制。從下面的對比中，我們就可以看出為。
新一代x3850X5服務(wù)器所支持的至強(qiáng)7500與E7處理器列表，除了雙插槽處理器（至強(qiáng)6500和E7-2xxx）外，幾乎支持所有的E7和至強(qiáng)7500處理器
某款8插槽至強(qiáng)7500服務(wù)器只能支持4款至強(qiáng)7500/6500處理器，不知到了E7會(huì)支持幾款
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新舊eX5服務(wù)器差異
事實(shí)上，新一代eX5服務(wù)器相較上一代不僅僅表現(xiàn)在處理器的更新?lián)Q代方面，在很多外圍核心組件與設(shè)計(jì)方面均有較大的改進(jìn)，使得新一代eX5的企業(yè)級關(guān)鍵業(yè)務(wù)性能得到了進(jìn)一步的提升。
從上面的介紹中，我們可以看到新一代eX5服務(wù)器在可擴(kuò)展性、可靠性以及SSD（固態(tài)盤）存儲(chǔ)方面得到了明顯的加強(qiáng)，同時(shí)利用eX5服務(wù)器在內(nèi)存擴(kuò)展方面的獨(dú)門絕技，在新一代eX5服務(wù)器上，不僅僅只是專注于硬件，還與業(yè)界的著名的企業(yè)級應(yīng)用進(jìn)行有效集成，從而為客戶提供了高級解決方案。
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MAX5內(nèi)存擴(kuò)展優(yōu)化
原先設(shè)計(jì)中的通過EXA芯片（即MAX5內(nèi)存擴(kuò)展性能優(yōu)化中心）進(jìn)行級聯(lián)擴(kuò)展功能終于實(shí)現(xiàn)，但請注意最終的生效日期，基本上集中在5月底至6月中旬。在2010年已經(jīng)購買的eX5服務(wù)器也將擁有同樣的EXA級聯(lián)擴(kuò)展能力，具體事項(xiàng)可以咨詢當(dāng)?shù)豂BM eX5服務(wù)提供商。
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級聯(lián)擴(kuò)展
級聯(lián)擴(kuò)展是eX5服務(wù)器一個(gè)重要的特性，可謂全球獨(dú)一家，它通過QPI可以巧妙的將一臺(tái)雙插槽服務(wù)器變成4插槽服務(wù)器（x3690X5），或是將一臺(tái)4插槽服務(wù)器變成8插槽服務(wù)器（x3850X5）。注意，變身之后的x3690X5與x3850X5仍然是一臺(tái)服務(wù)器，而不是兩臺(tái)服務(wù)器的集群。這種能力對于滿足客戶不斷增長的業(yè)務(wù)需求極為有用，它可以讓用戶平滑的、按需的使用自己的采購預(yù)算。而在設(shè)計(jì)規(guī)格中，除了QPI，還可以通過MAX5內(nèi)存擴(kuò)展性能優(yōu)化中心上的IBM獨(dú)家研制的EXA芯片進(jìn)行級聯(lián)，這樣在保留平滑擴(kuò)展的優(yōu)勢同時(shí)，還帶來了MAX5的內(nèi)存擴(kuò)展的優(yōu)勢，不過這個(gè)技術(shù)是通過IBM自己的EXA總線而非QPI來完成。在2010年發(fā)布eX5服務(wù)器時(shí)，IBM當(dāng)時(shí)強(qiáng)調(diào)EXA級聯(lián)擴(kuò)展還不可用，預(yù)計(jì)要到2010年晚些時(shí)候，現(xiàn)如今這一功能終于實(shí)現(xiàn)，用戶可以真正享受海量內(nèi)存+級聯(lián)擴(kuò)展所帶來的優(yōu)勢了。而且，新一代eX5所采用的DIMM的***容量也將提高一倍（機(jī)架機(jī)型可支持32GB的DIMM，刀片機(jī)型由于DIMM的高度限制，支持16GB的DIMM），當(dāng)采用32GB DIMM時(shí)，兩臺(tái)x3850X5+MAX5的級聯(lián)將為用戶提供8插槽E7與6TB內(nèi)存的應(yīng)用平臺(tái)，比其他8插槽平臺(tái)足足多出了2TB的內(nèi)存空間。
需要指出的是，為了保證級聯(lián)的性能不受損失，IBM還在獨(dú)自開發(fā)了XceL4v動(dòng)態(tài)服務(wù)器緩存。當(dāng)一臺(tái)eX5服務(wù)器（一個(gè)節(jié)點(diǎn)）連接MAX5內(nèi)存擴(kuò)展性能優(yōu)化中心時(shí)，并不會(huì)產(chǎn)生這一緩存，而當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)+MAX5級聯(lián)后，就會(huì)在主機(jī)內(nèi)存中生成256MB的L4緩存，有于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)程間的通信，以保證數(shù)據(jù)的同步。如果是兩機(jī)級聯(lián)，則總共有512MB的L4緩存 ，而這占用的緩存并不會(huì)使性能受到損失，相反在級聯(lián)模式下，它將有效的提高距離較遠(yuǎn)CPU間的數(shù)據(jù)傳輸，使性能看上去就像是單機(jī)箱的服務(wù)器。
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在存儲(chǔ)一項(xiàng)中，我們可以看到eXFlash極速套件中，原來的50GB的SLC SSD換成了50GB的MLC和200GB的MLC SSD。隨著NAND閃存的進(jìn)步，MLC的性能與壽命也已經(jīng)得到了全面的進(jìn)步，因此對于這種改變，無需大驚小怪，而200GB的容量，對于1.8英寸SLC設(shè)計(jì)的SSD，顯然是很難達(dá)到的。因此全面換用高性能的MLC SSD，在保證應(yīng)用容量、性能的同時(shí)，也將使得采購成本得以下降，對于用戶來說是一種雙贏的改進(jìn)。
新一代eX5服務(wù)器加入了PCIe SSD卡的選項(xiàng)，IBM稱之為IBM High IOPS SSD PCIe（從圖中可以看出是OEM自著名的PCIe SSD廠商——FUSION-IO公司）
另外，IBM在新一代eX5服務(wù)器上，為有更高性能需求的用戶準(zhǔn)備了業(yè)界***性能等級的，采用PCIe接口的SSD可選配置，其***640GB的容量以及足矣替代上千塊SAS硬盤所組成的陣列的，高達(dá)200000 IOPS（320GB和160GB的型號為100000 IOPS）的性能，為eX5服務(wù)器提供了當(dāng)前業(yè)界***的IO性能。
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IBM的Memory ProteXion技術(shù)提供了比同級E7服務(wù)器更高的內(nèi)存容錯(cuò)能力
在提高可靠性方面，IBM在其EXA芯片上采用了Memory ProteXion技術(shù)，它是一個(gè)巧妙的內(nèi)存冗余技術(shù)。傳統(tǒng)的ECC內(nèi)存采用72bit數(shù)據(jù)，其中用戶數(shù)據(jù)為64bit，但事實(shí)上ECC只需要6bit的空間即，所以還剩余2bit，Memory ProteXion就是利用了這2bit的空間提供了內(nèi)存的冗余數(shù)據(jù)位。當(dāng)在每天進(jìn)行的內(nèi)存清理（Memory Scrubbing，也是IBM的一項(xiàng)內(nèi)存檢測技術(shù)）測試中，若發(fā)現(xiàn)某一數(shù)據(jù)位已失效，那么Memory ProteXion就會(huì)重新調(diào)整數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)路徑至冗余的數(shù)據(jù)位。
Memory ProteXion是IBM在EXA主控芯片方面一個(gè)重要功能，這也使其MAX5內(nèi)存擴(kuò)展性能優(yōu)化中心獲得了高可靠性的保證。需要強(qiáng)調(diào)的是，Memory ProteXion技術(shù)并不是ChipKill，后者是一種高級的ECC數(shù)據(jù)寫入策略，它將ECC的單位從一個(gè)芯片擴(kuò)展至一個(gè)物理Bank，即跨越多個(gè)芯片來做總體的ECC，就像RAID5陣列那樣，一顆芯片（相當(dāng)于陣列中的一塊硬盤）出問題后，仍然可以依靠其他芯片上的數(shù)據(jù)工作，就相當(dāng)于把那顆塊芯片“殺死”一樣。MAX5擴(kuò)展器同時(shí)支持ChipKill與Memory ProteXion，以及其他的高級內(nèi)存容錯(cuò)功能（如內(nèi)存?zhèn)溆谩?nèi)存鏡像等），從而在可靠性方面有著充分的保證。比如實(shí)現(xiàn)雙內(nèi)存芯片失效保護(hù)功能（這是英特爾在安騰處理器上才提供的RAS功能），因?yàn)镃hipKill可以保證其中一顆芯片失效無礙，而Memory ProteXion則可以保證另一顆芯片的地址位失效也沒有問題。但是，由于服務(wù)器內(nèi)的內(nèi)存聽命于處理器上的內(nèi)存控制器，而E7與至強(qiáng)7500并不支持Memory ProteXion，所以eX5服務(wù)器本地內(nèi)存并不具備數(shù)據(jù)位冗余保護(hù)的功能。
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最終價(jià)值體現(xiàn)
當(dāng)我們了解了eX5的種種關(guān)鍵特性之后，就能明顯的看到其對當(dāng)前企業(yè)級關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用的貢獻(xiàn)。全球信息化處理的最終的結(jié)果，其實(shí)都體現(xiàn)在數(shù)據(jù)上，而對于數(shù)據(jù)的檢索與讀取也將是一個(gè)越來越繁重的基礎(chǔ)性操作。當(dāng)數(shù)據(jù)積累得越來越多，數(shù)據(jù)庫日益龐大之后，用戶（也可以說是應(yīng)用）對數(shù)據(jù)反應(yīng)的速度的要求與基礎(chǔ)平臺(tái)執(zhí)行速度之間的矛盾也日益突出，也因此硬件廠商與應(yīng)用廠商都不約而同的尋找著***的思路。
目前在企業(yè)IT應(yīng)用中，來源于底層的瓶徑已經(jīng)對最終的應(yīng)用效率與性能產(chǎn)生了越來越多的制約
縱觀當(dāng)前的企業(yè)IT應(yīng)用環(huán)境，處理器性能提供的性能已經(jīng)明顯超過了外圍數(shù)據(jù)I/O與內(nèi)存空間所提供的支持，瓶徑也就此產(chǎn)生，而當(dāng)我們將要邁向云計(jì)算時(shí)代的時(shí)候，就會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著應(yīng)用的集中、數(shù)據(jù)的集中，在關(guān)鍵業(yè)務(wù)環(huán)境中，需求（處理器）與供給（外圍組件）的矛盾絕對是不減反増，因此打破這一瓶徑已經(jīng)是必經(jīng)之路，但怎么打破呢？基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的x86處理器平臺(tái)，在迎來點(diǎn)對點(diǎn)互聯(lián)與內(nèi)存控制器集成架構(gòu)之后，留給廠商自由發(fā)揮的空間已經(jīng)確實(shí)不多了，然而這也更好的反襯出了IBM的eX5服務(wù)器差異化設(shè)計(jì)的驚艷之處。
eX5服務(wù)器帶來客戶的最終價(jià)值可以體現(xiàn)在三個(gè)方面，即由MAX5帶來的強(qiáng)大的內(nèi)存擴(kuò)展能力，在為用戶（應(yīng)用）提供海量內(nèi)存的同時(shí)也節(jié)省了用戶的開支（不用為了擴(kuò)展內(nèi)存而再去增加處理器）；由高速的eXFlash SSD所帶來的高速IOPS的響應(yīng)能力，保證了IO效率；由獨(dú)特的級聯(lián)擴(kuò)展能力所帶來的平滑可擴(kuò)展的優(yōu)勢，我們可以看到這三項(xiàng)均有效的緩解了上面所提到的瓶徑，從而為企業(yè)級關(guān)鍵應(yīng)用提供了強(qiáng)大而廣闊的馳騁空間。
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與HANA的集成方案
無獨(dú)有偶，在應(yīng)用層面，廠商也在考慮如何通過自身的設(shè)計(jì)來將性能***化。從帶寬和響應(yīng)能力上，當(dāng)今***大的數(shù)據(jù)存取設(shè)備無疑就是內(nèi)存，那么如果將內(nèi)存虛擬為一個(gè)磁盤，并在此基礎(chǔ)上運(yùn)行應(yīng)用呢？即將盡可能的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)都放在內(nèi)存中，以保證***的響應(yīng)性能。對于這種技術(shù)，肯定會(huì)有不少說早已經(jīng)有了，比如DOS時(shí)代的RAMDISK，不過那只是一個(gè)簡單的虛擬盤的應(yīng)用，并沒有與應(yīng)用進(jìn)行緊密的結(jié)合，而且完全沒有應(yīng)對服務(wù)器群集的解決方案。不過，現(xiàn)在這種“內(nèi)存計(jì)算（In-Memory Computing）”理念終于在企業(yè)級應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了，***個(gè)成果就是來自SAP公司的高性能分析應(yīng)用（HANA，High-Performance Analytic Appliance），通過上面的簡單的原理介紹，我們很容易看出HANA對服務(wù)器的需求——內(nèi)存容量以及能與內(nèi)存速度相匹配的IO能力，也因此，IBM宣布其eX5服務(wù)器為業(yè)界唯一通過SAP認(rèn)證的HANA機(jī)型也就不足為奇了，我想這也算是一個(gè)“英雄所見略同”在IT應(yīng)用與硬件結(jié)合中的典型吧。
eX5服務(wù)器與HANA的集成方案，提供了單機(jī)、級聯(lián)和集群的多種選擇
目前，在eX5服務(wù)器家族中，只有x3690X5與x3950X5（3950X5是在3850X5基礎(chǔ)上針對部分應(yīng)用進(jìn)行定制優(yōu)化的型號）兩款服務(wù)器納入到了HANA合作計(jì)劃中，之所以沒有考慮HX5，是因?yàn)镠X5在存儲(chǔ)性能上還無法與采用8枚1.8英寸eXFlash SSD聯(lián)裝套件的機(jī)架服務(wù)器相比（x3950X5可以配置兩個(gè)eXFlash套件共16塊SSD，x3690X5可達(dá)3個(gè)，共24塊SSD，此外4U的高度也為x3950X5做好了支持性能更強(qiáng)大的PCIe SSD的準(zhǔn)備），所以恐怕在IO方面無法與恐怖的內(nèi)存計(jì)算的需求相匹配。但I(xiàn)BM表示，將會(huì)根據(jù)客戶的需求來考慮未來的機(jī)型配置，如果有強(qiáng)烈的市場需求，不排除會(huì)在HX5上加入HANA合作計(jì)劃。
HANA合作計(jì)劃中的5大主力eX5機(jī)型，注意其內(nèi)存與存儲(chǔ)方面的配置
HANA合作機(jī)型中，上文提到的IBM High IOPS SSD PCIe卡標(biāo)配，但由于是標(biāo)高PCIe插卡形式，所以在刀片和2U高度的x3690X5上無法使用。在內(nèi)存容量方面，均只使用了CPU一半的DIMM數(shù)量（每個(gè)內(nèi)存通道上插兩個(gè)DIMM），以方便用戶日后進(jìn)行擴(kuò)展。而在DIMM容量上，都是16GB，IBM表示這是因?yàn)榭紤]到日后對內(nèi)存容量和一DIMM一致性的需要，如果采用8GB DIMM將明顯限制最終的擴(kuò)展容量，而32GB DIMM現(xiàn)在價(jià)格還是太貴。
綜上所述，面對共同的性能追求，我們相信越來越多的應(yīng)用將在通過基礎(chǔ)硬件平臺(tái)內(nèi)存與IO方面的重要改進(jìn)而獲益的同時(shí)，相關(guān)的應(yīng)用廠商也會(huì)關(guān)注到這一趨勢的變化而有針對性的優(yōu)化他們的產(chǎn)品與解決方案，最終將為用戶帶來更***的體驗(yàn)，而eX5服務(wù)器憑借著其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，無疑將在一趨勢中愈加耀眼，并將推動(dòng)這一潮流讓更多的用戶享受到更佳的應(yīng)用性能，就讓我們靜觀在2011年，x86關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用市場將會(huì)有怎樣的改變吧！x86服務(wù)器技術(shù)革命 IBM eX5架構(gòu)揭秘
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