24個冠軍 當新IBM eX5遇到新至強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)至強處理器平臺以來，最有特色的產(chǎn)品。其獨特的第五代X架構(gòu)（簡稱X5）的種種新特性可謂驚艷全球，同時也為其打上了強烈的差異化的烙印。進入2011年，伴隨著英特爾發(fā)布新一代與Nehalem-EX（至強7500）引腳兼容，***達10核心的32nm的Westmere-EX（至強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，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項業(yè)界標準化測試的冠軍，其中很多都是重量級的測試，這是一個相當了不起的成績。而在另一方面，在eX5的帶領(lǐng)下，IBM在2010財年的高端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)打下了堅實的基礎(chǔ)。而英特爾的與上一代至強7500引腳兼容的***10核心至強E7處理器，顯然將讓eX5如虎添翼。有關(guān)英特爾至強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內(nèi)核與相應(yīng)的緩存之后，相較于上一代至強7500處理器，綜合性能可提升高達40%，因此我們就可以大概想像一下采用E7的新一代eX5在性能將會有怎樣的表現(xiàn)。
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至強E7處理器一覽
英特爾至強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7500與E7處理器列表，除了雙插槽處理器（至強6500和E7-2xxx）外，幾乎支持所有的E7和至強7500處理器
某款8插槽至強7500服務(wù)器只能支持4款至強7500/6500處理器，不知到了E7會支持幾款
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新舊eX5服務(wù)器差異
事實上，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)計方面均有較大的改進，使得新一代eX5的企業(yè)級關(guān)鍵業(yè)務(wù)性能得到了進一步的提升。
從上面的介紹中，我們可以看到新一代eX5服務(wù)器在可擴展性、可靠性以及SSD（固態(tài)盤）存儲方面得到了明顯的加強，同時利用eX5服務(wù)器在內(nèi)存擴展方面的獨門絕技，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)存擴展優(yōu)化
原先設(shè)計中的通過EXA芯片（即MAX5內(nèi)存擴展性能優(yōu)化中心）進行級聯(lián)擴展功能終于實現(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)擴展能力，具體事項可以咨詢當?shù)豂BM eX5服務(wù)提供商。
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級聯(lián)擴展
級聯(lián)擴展是eX5服務(wù)器一個重要的特性，可謂全球獨一家，它通過QPI可以巧妙的將一臺雙插槽服務(wù)器變成4插槽服務(wù)器（x3690X5），或是將一臺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仍然是一臺服務(wù)器，而不是兩臺服務(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)計規(guī)格中，除了QPI，還可以通過MAX5內(nèi)存擴展性能優(yōu)化中心上的IBM獨家研制的EXA芯片進行級聯(lián)，這樣在保留平滑擴展的優(yōu)勢同時，還帶來了MAX5的內(nèi)存擴展的優(yōu)勢，不過這個技術(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，IBM當時強調(diào)EXA級聯(lián)擴展還不可用，預(yù)計要到2010年晚些時候，現(xiàn)如今這一功能終于實現(xiàn)，用戶可以真正享受海量內(nèi)存+級聯(lián)擴展所帶來的優(yōu)勢了。而且，新一代eX5所采用的DIMM的***容量也將提高一倍（機架機型可支持32GB的DIMM，刀片機型由于DIMM的高度限制，支持16GB的DIMM），當采用32GB DIMM時，兩臺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，比其他8插槽平臺足足多出了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還在獨自開發(fā)了XceL4v動態(tài)服務(wù)器緩存。當一臺eX5服務(wù)器（一個節(jié)點）連接MAX5內(nèi)存擴展性能優(yōu)化中心時，并不會產(chǎn)生這一緩存，而當兩個節(jié)點+MAX5級聯(lián)后，就會在主機內(nèi)存中生成256MB的L4緩存，有于兩個節(jié)點進程間的通信，以保證數(shù)據(jù)的同步。如果是兩機級聯(lián)，則總共有512MB的L4緩存 ，而這占用的緩存并不會使性能受到損失，相反在級聯(lián)模式下，它將有效的提高距離較遠CPU間的數(shù)據(jù)傳輸，使性能看上去就像是單機箱的服務(wù)器。
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在存儲一項中，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閃存的進步，MLC的性能與壽命也已經(jīng)得到了全面的進步，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)計的SSD，顯然是很難達到的。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，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。
新一代eX5服務(wù)器加入了PCIe SSD卡的選項，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200000 IOPS（320GB和160GB的型號為100000 IOPS）的性能，為eX5服務(wù)器提供了當前業(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。當在每天進行的內(nèi)存清理（Memory Scrubbing，也是IBM的一項內(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就會重新調(diào)整數(shù)據(jù)的存儲路徑至冗余的數(shù)據(jù)位。
Memory ProteXion是IBM在EXA主控芯片方面一個重要功能，這也使其MAX5內(nèi)存擴展性能優(yōu)化中心獲得了高可靠性的保證。需要強調(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的單位從一個芯片擴展至一個物理Bank，即跨越多個芯片來做總體的ECC，就像RAID5陣列那樣，一顆芯片（相當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，就相當于把那顆塊芯片“殺死”一樣。MAX5擴展器同時支持ChipKill與Memory ProteXion，以及其他的高級內(nèi)存容錯功能（如內(nèi)存?zhèn)溆?、?nèi)存鏡像等），從而在可靠性方面有著充分的保證。比如實現(xiàn)雙內(nèi)存芯片失效保護功能（這是英特爾在安騰處理器上才提供的RAS功能），因為ChipKill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)位冗余保護的功能。
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最終價值體現(xiàn)
當我們了解了eX5的種種關(guān)鍵特性之后，就能明顯的看到其對當前企業(yè)級關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用的貢獻。全球信息化處理的最終的結(jié)果，其實都體現(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越來越繁重的基礎(chǔ)性操作。當數(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，而當我們將要邁向云計算時代的時候，就會發(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)標準化設(shè)計的x86處理器平臺，在迎來點對點互聯(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)計的驚艷之處。
eX5服務(wù)器帶來客戶的最終價值可以體現(xiàn)在三個方面，即由MAX5帶來的強大的內(nèi)存擴展能力，在為用戶（應(yīng)用）提供海量內(nèi)存的同時也節(jié)省了用戶的開支（不用為了擴展內(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；由獨特的級聯(lián)擴展能力所帶來的平滑可擴展的優(yōu)勢，我們可以看到這三項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)用提供了強大而廣闊的馳騁空間。
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與HANA的集成方案
無獨有偶，在應(yīng)用層面，廠商也在考慮如何通過自身的設(shè)計來將性能***化。從帶寬和響應(yīng)能力上，當今***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)存虛擬為一個磁盤，并在此基礎(chǔ)上運行應(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)，肯定會有不少說早已經(jīng)有了，比如DOS時代的RAMDISK，不過那只是一個簡單的虛擬盤的應(yīng)用，并沒有與應(yīng)用進行緊密的結(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)存計算（In-Memory Computing）”理念終于在企業(yè)級應(yīng)用中實現(xiàn)了，***個成果就是來自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認證的HANA機型也就不足為奇了，我想這也算是一個“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、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)用進行定制優(yōu)化的型號）兩款服務(wù)器納入到了HANA合作計劃中，之所以沒有考慮HX5，是因為HX5在存儲性能上還無法與采用8枚1.8英寸eXFlash SSD聯(lián)裝套件的機架服務(wù)器相比（x3950X5可以配置兩個eXFlash套件共16塊SSD，x3690X5可達3個，共24塊SSD，此外4U的高度也為x3950X5做好了支持性能更強大的PCIe SSD的準備），所以恐怕在IO方面無法與恐怖的內(nèi)存計算的需求相匹配。但IBM表示，將會根據(jù)客戶的需求來考慮未來的機型配置，如果有強烈的市場需求，不排除會在HX5上加入HANA合作計劃。
HANA合作計劃中的5大主力eX5機型，注意其內(nèi)存與存儲方面的配置
HANA合作機型中，上文提到的IBM High IOPS SSD PCIe卡標配，但由于是標高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（每個內(nèi)存通道上插兩個DIMM），以方便用戶日后進行擴展。而在DIMM容量上，都是16GB，IBM表示這是因為考慮到日后對內(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展容量，而32GB DIMM現(xiàn)在價格還是太貴。
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)硬件平臺內(nèi)存與IO方面的重要改進而獲益的同時，相關(guān)的應(yīng)用廠商也會關(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，而eX5服務(wù)器憑借著其獨特的設(shè)計，無疑將在一趨勢中愈加耀眼，并將推動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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