MAX5內存盒給至強鬆綁 IBM X5架構繼往開來

談到服務器虛擬化,x86平臺以其開放的架構和優異的性價比無疑最受企業信息部門所關注。一項由51CTO發起,數千位企業IT主管參與的調查亦表明,不僅四路以上的高端機架和刀片服務器持續被看好,而且有四分之一強的用戶認爲處理器的更新換代使得雙路服務器的性能也有了顯著提升,同樣適用於搭建虛擬化平臺。
被縛的Nehalem-EX
有鑑於此,新一代多路至強7500(代號“Nehalem-EX”)早在面市之前就受到業界廣泛關注。作爲至強7400的繼任者,Nehalem-EX在硬件虛擬化支持能力上再上層樓,不僅核心增加到8個,而且每個核心支持兩個線程;使得一臺四路服務器可以具備多達32個核心,64個線程,可以分配的計算資源大大增加。
全新的QuickPath互聯架構亦給至強7500打通了多路連接的“奇經八脈”,在以往的四路平臺中,CPU之間的通訊需要經過前端總線和北橋;而在QuickPath架構中,通過四條高速的QPI總線,每顆至強7500處理器可以和其他三顆實現點對點的互聯,使得內存和I/O帶寬獲得前所未有的提升。
毫無疑問,“根正苗紅”的至強7500處理器在發佈時受到了各大服務器廠商衆星捧月一般的支持。但上市一段時間以來,雖然至強7500服務器憑藉優異的計算性能在高端領域斬獲頗豐,整個市場上更出風頭的卻是“同門師弟”至強5600(Westmere-EP);而且,採用至強7500整合大量應用的虛擬化案例並未此起彼伏地涌現。一位客戶的道出了關鍵,“我所有的問題都處在內存上”。
衆所周知,內存的速度和容量是制約服務器運行數據庫等關鍵應用和劃分多個虛擬機的瓶頸。若從參數看,Nehalem-EX在內存支持能力上已着力加強——集成內存控制器的至強7500可以支持16個DIMM/CPU,如果採用單條16GB的內存,那麼每顆處理器可以支持的內存容量可以達到256GB,而一臺四路系統的內存總量可以達到1TB……
然而問題就出在這裏。首先,單條16GB的FB-DIMM內存迄今尚未大量供貨,而且價格及其高昂。其次,至強7500每個內核能訪問的DIMM數與前代相比並未提升,只有兩個,如下表所示:
處理器 至強7100 至強7300 至強7400 至強7500
發佈年份 2006年 2007年 2008年 2010年
每CPU內核數 2個 4個 6個 8個
頻率 3.4GHz 2.93GHz 2.66GHz 2.26GHz
內存DIMM數/核 2個 2個 4/3個 2個
這種情況下,一臺滿配的四路至強7500固然是“大塊頭有大智慧”,計算資源足以靈活分配,整機性能所向披靡,甚至還可以向上擴展到八路。但如果用戶希望根據應用需求採取精打細算、分步實施的策略,就難免會遇到“想擴內存必須先添加處理器”這樣的難題。
被內存問題“束縛”的至強7500讓不少希望在虛擬化應用上掌握更多靈活性的用戶心有所向卻難以入手。
MAX5性能加速箱給至強鬆綁
如前文所述,內存容量和帶寬對虛擬化應用的重要性不言而喻,單個虛擬機獲得的內存分配量直接決定其響應速度,關係其性能。因此要想讓Nehalem-EX處理器充分發揮性能優勢,將新一代至強服務器靈活部署在各種應用場景,就必須先從內存上“鬆綁”。
方法有了,服務器廠商要將之實現卻殊爲不易。目前看來,隸屬於IBM X5服務器家族,名爲MAX5的獨立內存擴展單元堪稱“四海一家的解決之道”。稱爲“性能加速箱”的MAX5的用途是配合IBM X5系列服務器,實現內存容量多達32個DIMM的“外部擴展”。舉例而言,一臺雙路的System x3690 X5機箱本身就可以容納上下兩塊,各帶16個DIMM槽的內存板,如果再配上MAX5內存擴展單元(上有32個內存DIMM),即一臺x3690 X5可以擴展到64個DIMM。而如果通過QPI線纜將兩臺x3690 X5連接形成四路系統,支持的內存DIMM數就可以達到128條!

 

 
MAX5 實物圖

MAX5帶來的好處顯而易見。對於高端用戶來說,更大限度地擴充內存有利於支持更高要求的應用,並且可以通過增加虛擬機數量提高服務器利用率。對於中端用戶而言,雙路服務器由此取得了在數據庫應用上媲美四路服務器的機會,性價比大幅度提升。而且,MAX5還集成了探聽過濾器,可以協助處理器進行內存管理,提高內存訪問的整體性能。
由於服務器上運行的軟件大多是按照處理器數量計算許可證費用(例如VMware ESXi和微軟SQL Server),精明的CIO甚至可以通過部署MAX5省錢。經IBM測算,MAX5可以幫助 X5系列服務器在相同數量的許可證下多運行82%的虛擬機。
 

 

繼往開來的第五代X架構
MAX5獨樹一幟的功能固然引人注目,但隸屬於IBM X5架構(第五代X架構)的它並非孤立的存在。
X架構又稱EXA,全稱“企業級X架構”(Enterprise X Architecture),是IBM專門爲英特爾至強系列處理器開發的服務器平臺架構。圍繞XA-64e芯片組技術上的創新,EXA的每一代產品相較同期英特爾推出的原廠平臺都有顯著的功能擴展和性能提升。比如基於第一代EXA架構的x440服務器,突破性地實現了16插槽的擴展能力;第二代產品x445更是通過級聯實現了32路擴展,而當時英特爾的原廠平臺只能支持到四路。發展到第三代,EXA平臺加入了輪詢過濾緩衝(Snoop Filter)設計,有效降低了多路處理器之間進行數據輪詢的延遲,提高了多路服務器的企業級應用性能,同樣的設計直到兩年後纔在英特爾平臺上出現。
第四代EXA平臺繼續將AS/400、RS/6000、S/390等主機上經過市場充分驗證的關鍵技術移植到x86架構上,不斷刷新計算性能記錄的同時,大大加強整個系統的可靠性, 推動產品進入企業核心應用領域。由於摒棄了在能耗、延遲方面廣受詬病的FB-DIMM(全緩衝內存),代之以技術成熟的高主頻DDR2內存,IBM System x3850 M2/x3950 M2服務器的內存延遲比其他品牌的至強7400服務器低至少40%,而內存帶寬相應提高了60%。作爲彼時的“當家花旦”,8路的System x3950 M2服務器在TPC-C基準測試中爲x86架構首破120萬TPM(Transactions Per Minute,每分鐘交易處理數)大關。
歷時5年,耗資8億美元的X5架構無疑擔當了繼往開來的重任,以至於被IBM大中華區董事長兼首席執行總裁錢大羣稱爲“過去十年以來IBM 最重要的發佈”。它的典型新功能包括:
MAX5——通過外置 MAX5 內存機箱實現前所未有的內存擴展,使得服務器內存與系統處理器之間不存在耦合關係,從而有助於優化服務器性能,支持更多虛擬化應用;
eXFlash——基於獨特的閃存技術,通過替換溫徹斯特硬盤陣列和相關線纜,eXFlash可以使存儲成本下降多至97%;
FlexNode——提供物理分區能力,使一臺系統既能“一分爲二”也能“合二爲一”,這將允許用戶在同一系統上白天運行基礎架構應用,夜間進行批處理作業,從而帶來卓越的資產利用率;
可擴展性——支持所有的eX5 服務器進行級聯擴展,繼續加強“隨增長付費” 能力
工作負載優化系統——利用 IBM 的行業專業知識,最大程度地縮短投資回報週期
重新定義工業標準服務器的遊戲規則
到訪中國時,IBM系統與科技部System x全球總經理Adalio T.Sanchez曾宣稱:“X5的發佈將重新定義工業標準服務器的遊戲規則。”
除了以上言及的各項新技術,Adalio所談的還包括X5服務器的多樣化形態和普適定位。過去X架構僅用於構建System X系列中四路、八路這樣的高端機型,而X5架構將普及到應用更爲廣泛的雙路服務器和刀片服務器中。在X5架構的支撐下,內存容量的提升使得每臺物理服務器所能託管的虛擬機數量也可以成倍數增加,同時降低了每個虛擬機承擔的能耗和製冷成本,中端用戶不再需要僅僅爲了更大的內存容量去購買價格高出一大截的四路服務器。
目前,四路的System x3850 X5,兩路的System x3690 X5以及全新的IBM BladeCenter  HX5已漸次登場,不論是內存密集型還是計算密集型的工作負載,用戶都可以根據需求的不同自由選擇,靈活搭配——這不正是企業在雲計算時代構建IT基礎架構的最佳選擇麼?

 

  

X5 架構System X全家福

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