永不言棄 AMD服務器產(chǎn)品技術解析
隨著2009年3月31日英特爾Nehalem-EP系列（Xeon 5500）處理器的正式發(fā)布，讓很多服務器用戶都將關注的目光再度投向了Intel。但在大家聚焦Intel在x86服務器領域披荊斬棘的同時，關注一下AMD等服務器核心技術與產(chǎn)品提供商的x86服務器戰(zhàn)略，顯然能更好的讓我們了解目前該領域的市場與技術狀況。
一、全面出擊，AMD的服務器處理器
在x86服務器領域，“至強（Xeon）”很好很強大，但隨著AMD“皓龍（Opteron）”系列處理器在尋求更佳的價性比著力點上不斷發(fā)力，讓這個市場變得更多姿。
從整個微處理器市場占有量來看，依據(jù)2008年4季度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，Intel在第四季度的市場份額為81.8%，穩(wěn)居首位，而AMD在全球CPU市場中的份額為10.6%。而在服務器處理器領域，這種差距更為明顯。不過，AMD也并非止步不前。“每瓦效能和價格比”是AMD處理器在服務器領域征戰(zhàn)的基石。而不斷的推出具備“每瓦效能和價格比”的可以更好的對抗Intel新型服務器處理器的Opteron處理器將是AMD的一貫戰(zhàn)略。為此，AMD在2008年11月17日正式推出研發(fā)代號Shanghai（上海）的Opteron四核心處理器。相較于核心代號Barcelona的前一代Opteron處理器，以***45nm制程生產(chǎn)的Shanghai，其主頻提高至2.3-2.7GHz，二級緩存容量也提升到6MB，并強化了虛擬化、Java、資料庫等應用環(huán)境效能表現(xiàn)。
》圖1 Shanghai結構方塊圖
與采用高-k金屬柵極的英特爾45納米處理器不同，AMD在其45nm工藝中應用了超低K電介質互聯(lián)與多重增強晶體管應變技術和沉浸式平板技術，可以降低互聯(lián)電容、寫入延遲和能量消耗，從而明顯提升性能功耗比。這讓Shanghai處理器可以在更小的空間內(nèi)集成更多的晶體管，性能相比上一代處理器可提升***35%，空載時的功耗能夠顯著降低35%。
此外，為了獲得更佳能耗比，新皓龍還應用了如雙重動態(tài)電源管理和獨立動態(tài)核心技術等新技術。其分別有平均處理器功耗105W（SE高性能版）、75W（標準版）、55W（HE低消耗功率版）的不同版本，可滿足不同服務器處理器用戶的需求。采用新型低功耗AMD皓龍“Shanghai HE”處理器的服務器，在與采用英特爾至強“低功耗”處理器的同等服務器對比測試中，AMD產(chǎn)品的功耗可降低13%-21%，同時具有更高的吞吐量性能。
當然，隨著同樣集成有內(nèi)存控制器芯片并支持更節(jié)能的DDR3內(nèi)存的Intel新一代Nehalem-EP系列（Xeon 5500）處理器的推出，將讓AMD的這種短暫的優(yōu)勢不在。為此，AMD將希望壓在了AMD***六核處理器Istanbul（伊斯坦布爾）身上，這款處理器采用全新“Istanbul”的插槽和散熱設計，并仍可與目前市面上搭載AMD Opteron處理器的系統(tǒng)兼容。并且從初步測試結果來看，Istanbul處理器具備更優(yōu)異的性能及每瓦性能，“盡管我們將核數(shù)增加了2個，但是伊斯坦布爾在散熱和電源消耗上跟4核的上海是處于同等水平”，其將成為首款兼容于2路、4路甚至更高端系統(tǒng)的x86六核“每瓦效能和價格比***的”處理器。
二、永不言棄，AMD的服務器虛擬化
虛擬化已成為服務器領域最受關注的技術之一，而以英特爾Nehalem-EP平臺為代表的服務器平臺正在服務器虛擬化方面全面領先。面對Intel全面支持處理器（VT-x或VT-i）、芯片組（VT-d）、網(wǎng)絡設備（VT-c）三套相輔相成的服務器虛擬化技術的戰(zhàn)略，AMD也有相應的應對策略。
AMD已推出支持AMD Virtualization（AMD-V）虛擬化技術的一系列處理器產(chǎn)品，包括Socket F接口的Opteron。AMD的虛擬化技術與Intel***的類似技術異曲同工，它通過直接互連架構（Direct Connect Architecture）和在處理器和內(nèi)存控制器中引入一個新模型和功能來提高CPU的虛擬應用，可提供直接的CPU到內(nèi)存、CPU到I/O和CPU到CPU連接，以簡化服務器虛擬化，可用于減輕VMware等虛擬軟件部分工作負擔，并最終包含輸入/輸出虛擬技術，可以大大提高處理器的運行能力。
》圖2 AMD Virtualization技術已成服務器虛擬化***的硬件輔助解決方案之一
AMD-V技術最突出的特點在于對內(nèi)存控制器的可控性上，它可通過對IO內(nèi)存單元靈活管理，以防止虛擬機使用DMA來終止與真實硬件的隔離。能夠減少程序的復雜性，提高虛擬系統(tǒng)的安全性，并通過兼容現(xiàn)有的虛擬系統(tǒng)管理軟件來減少花費在虛擬管理系統(tǒng)上的費用。并且，相比Intel前代的服務器系統(tǒng)，AMD的系統(tǒng)由于集成內(nèi)存控制器，可提供更高帶寬、更短延時和可擴展的內(nèi)存訪問，讓其在內(nèi)存密集的虛擬化環(huán)境中的應用性能也更佳。
在AMD-V技術中，快速虛擬化索引技術（Rapid Virtualization Indexing，RVI）是它值得關注的技術之一。通過利用芯上硅資源（而非軟件），RVI可以大大縮短管理程序周期和減小通常與虛擬化相關的性能影響。RVI使虛擬機可以更直接地管理內(nèi)存，以提高眾多虛擬化應用程序的性能。AMD服務器平臺通過對RVI技術的應用，既可大大提高虛擬化應用程序的性能，又能加快虛擬機之間的切換速度（虛擬機之間進行切換的時間縮短25%），提高應用程序的響應能力，使用戶可以在每臺服務器上控制更多VM及***程度地增加虛擬化的益處。
DEV（Device Exclusion Vector，設備排斥向量）是另一項AMD虛擬技術專有功能，其可更有效的控制對虛擬機內(nèi)存的訪問，從而分離虛擬機以實現(xiàn)安全操作。通過創(chuàng)建拒絕外部設備（如硬盤、網(wǎng)絡控制器等）的非授權內(nèi)存訪問請求的保護域，DEV在硬件中執(zhí)行這些安全檢查以提高效率，以提高服務器的安全性。
標記TLB（Translation Look-aside Buffer，地址轉換后備緩沖器）也是AMD Opteron處理器的特定功能，其可可提高虛擬化環(huán)境的響應能力。它通過維護到VM單個內(nèi)存空間的映射提高了虛擬機之間的切換速度，而競爭對手的前期解決方案不能區(qū)分VM的內(nèi)存空間，增加了內(nèi)存管理成本并減弱了在虛擬機之間進行切換時響應能力。
三、后記: 服務器領域需要競爭
無論是從技術發(fā)展的需要來看，還是從市場、用戶的需求度方面來看，一家獨霸的x86服務器市場是大家都不愿看到的，AMD的出現(xiàn)打破了這種可能出現(xiàn)的完全壟斷。
》圖3 具備優(yōu)良熱遷移（Live Migration）能力的AMD服務器能更好的滿足用戶的容災需求
并且，無論從哪一方面來看，AMD的x86服務器解決方案都是一個價性比十足的解決之道。作為AMD64平臺的一部分，AMD皓龍?zhí)幚砥鲹碛歇毺氐脑O計用來加快吞吐量，如消除數(shù)據(jù)路由延遲的直連架構和高端的雙倍采樣數(shù)據(jù)總線的HyperTransport技術。其做為一種真正的64位解決方案，可為每臺64位服務器應用程序都提供足夠擴展的內(nèi)存地址空間與遷移能力。
而隨著AMD服務器虛擬化技術的不斷成熟，AMD的服務器虛擬化技術已成為AMD服務器平臺提升服務器效能，降低系統(tǒng)購置成本、能源消耗量、管理機臺數(shù)量的有效解決方案，這是服務器發(fā)展過程中的必然，大勢所趨。
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