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IBM服务器X架构技术综述...

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delon 发布于: 2004-4-14 10:00 654 次浏览 4 位用户参与讨论
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说到服务器技术,很容易使人联想起诸如服务器的对称处理器(SMP)技术、热拔插技术、磁盘阵列和ECC内存纪错技术等,但这些都只能属于通用的服务器技术,也就是每个服务器厂商都可以用,而且基本上都具有。对于一些中小服务器厂商的服务器产品,一般也只具有这些通用服务器技术,但对于像IBM这样的全球服务器技术领导者来说,IBM具有许多独特的服务器技术,就是这些独特技术才使得IBM在服务器市场中长盛不衰。其中最引人注目的就是应用于Intel处理器的X系列服务器的企业级X架构技术,在这种架构中提供许多独特而又非常专业实用的技术。

一、Enterprise X-Architecture(EXA)的诞生

  IBM在继成功推出eServer系列服务器之后,又把大型机中所具有的一些先进技术引入到的基于INTEL处理器的服务器上,这就是IBM的X架构服务器。X架构服务器所引入的技术是革命性的,如Active PCI技术、C2T连接电缆技术(带宽达500Mbps)、Chipkil内存纠正修复技术、预测故障分析技术、光通路诊断技术、和IBM的服务器智能恢复软件“IBM Director”,这些都是目前其它服务器厂商很少有的。

  2001年8月,IBM继续在基于X架构服务器设计蓝图的基础之上在实验室里成功引入了大型机的四项核心技术:Xpand On Demand(按需扩展)、XceL4(4级服务器加速缓存)、Active(活动内存)和Remote I/O(远程输出/输出),开发了“IBM企业级X架构”。这种服务器架构在I/O(输入/输出)、Memory(内存)和performance(性能)等方面较原来的X系列服务器来说都具有革命性突破,是IBM X架构的第二代服务器架构。这种服务器架构主要所应用于的新技术包括:XpandOnDemand(按需扩展)、系统分区、PCI-X、远程I/O、Active内存(高速DDR内存、ChipKill内存、内存镜象、内存热添加/热更换技术)、可达400MHz前端总线、四级缓存和动态监测。

  企业级X架构的各项先进技术的实现是基于IBM自行研制的Summit芯片组,Summit芯片组是基于X架构一组程序代码技术,它集成了IBM对Intel处理器的服务器所有设想。通过一组IBM芯片和Intel处理器的配合使用,Summit芯片组可以提高服务器的性能和扩展能力,即将多个处理器连在一起创建更大系统的能力。另外,它集成了IBM大型机技术,如铜芯片技术和绝缘硅技术等,这为基于Intel的服务器增添了类似大型机的特性。同时,Summit芯片组还充分利用Intel IA32以及IA64优势,使用户很容易地将系统从32位的Foster技术升级到64位的Mckinley技术。

  二、EXA的主要新技术

  这些年来,工业标准服务器环境下IT处理器面临了许多问题,这些问题主要包括用户的高可靠性需求、灵活的升级性能、优良的服务器整体性能、全面的可靠性和低的操作成本要求上。许多情况下,低成本服务器相对于大型系统来说的不足就在于它要受到内在系统或平台的限制。因此,基于Intel处理器架构下的服务器的应用曾一度局限于文件和打印服务,原来也一直在追求服务器性能的提高,但这些应不仅只体现在诸如中央处理器速度越来越快,硬盘越来越大等之类的表面现象,因为只有所有服务器的部件高效协同工作,才会带来在商务需求下的高性能。

  IBM eServer X系列服务器的企业级X-架构之所以具有非常明显的技术优势,那是因为它脱胎于IBM早期的Netfinity大型计算机。而在Netfinity时代X-架构的设计指导原则之一就是为企业提供永久计算能力,为此,IBM开始从其AS/400、RS/6000、S/390等大型服务器上移植高端成熟技术。

图为:IBM“深蓝”RS/6000系列大型服务器

伴随着IBM X系列服务器向高端攀升而诞生的企业级X-架构,通过借鉴大型机技术已经形成了不同于目前普通IA架构服务器的核心特色技术,包括热插拔内存、远程I/O、四级缓存加速器、模块化按需扩展等。

  最突出的一点,EXA中采用的是NUMA(Non-Uniform Memory Access,分布式内存存取)体系架构,目前只有IBM把该技术用在了IA架构服务器中,IBM一般称其为MBB结构,即Modular Building Block,这是在高端Unix服务器平台普遍采用的技术。它可以做到模块化扩展,具有比SMP更好的扩展优势,而且随着处理器个数的增加能保证性能的线性提高。IBM从4路开始的工业标准服务器都采用了NUMA架构。

  第一个不采用SMP技术的IA服务器就是X440,如图1右图所示,它可算是第一款采用IBM企业级X架构的服务器。在推出之初的2002年3月,很多厂家刚开始用Intel Xeon MP处理器来搭建4路服务器的时候,IBM eServer X440不仅在4U机箱中支持4路Xeon MP处理器,而且通过企业级X-架构技术轻松实现了4路到8路的扩展。2003年3月19日,随着IBM eServer x440的16路产品的推出,EXA企业级X-架构还真正实现了Xpand-On-Demand,使得用户在IA服务器上按需增长的梦想也得以实现。

  在IA架构下,多数系统性能瓶颈在于I/O系统,EXA采用Unix服务器的“外部缓冲”技术,四级高速缓存解决了主频与I/O之间的不平衡,实现了高主频、高I/O;另外,很长时间人们不敢用IA服务器运行核心业务,一个主要原因是其内存安全性不够,内存错误往往是导致IA服务器崩溃的一个重要因素,对此,IBM在X440中采用了多种保护措施,包括具有四位容错能力的chipkill内存、内存镜像、内存热插拔、Memory ProteXion新一代内存保护技术等。同时,随同企业级X-架构技术,IBM把其先进的铜芯片工艺技术也引入工业标准服务器领域,彻底解决了铝导体引起的散热问题,确保恶劣工作环境下的系统稳定性。

  IBM第一代企业级服务器X架构的主要包括以下技术特性。

  XpandOnDemand scalability(按需扩展)

  System partitioning(系统隔离)

  PCI-X I/O subsystem(PCI-X输入/输出子系统)

  Active PCI-X(活动PCI-X适配器)

  Remote I/O(远程输入/输出)

  Active Memory(活动内存技术)

  256GB memory capacity(256GB的内存容量)

  High-speed (DDR) memory(高性能的DDR内存)

  Memory Protection(内存保护系统)

  Chipkill memory(内存纠正修复技术)

  Memory mirroring(内存镜象技术)

  Hot-add/hot-swap memory(内存自由添加或热拨插技术)

  400MHz front side bus (FSB)(400MHZ的前端总线速度)

  XceL4 Server Accelerator Cache(四级缓存技术)

  Active Diagnostics(活动诊断)

[此贴子已经被作者于2004-4-14 10:07:27编辑过]
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delon 发表于 2004-4-14 10:02:00
二、第二代EXA技术

  在成功推出第一代企业级X架构后,为了适应服务器技术的发展,在英特尔2003年6月30日推出新至强处理器后,IBM的第二代企业级X-架构技术也诞生了。新一代的企业级X-架构主要有以下几方面的改进:采用了配合新至强处理器的XA-32第二代芯片组,该芯片组支持CPU的Xpand-On-Demand按需扩展,最高可到32路;内存不仅支持热插拔,还支持热添加,四级缓存提升到64MB;对远程I/O的支持也更加增强。另外,在新一代企业级X-架构中还增加了铜诊断(Copper Diagnostics)技术,该技术内置在BIOS中,无需操作系统支持,在系统启动进行性能优化之前可以自动检测及报道机箱之间的正确线缆连接,并具有线缆故障切换及冗余功能,不需要重新启动就可以将出现故障的线缆连接切换到其他任何一条存在的线缆连接上。

  代表着IBM第二代企业级X-架构技术的服务器目前主要有X445和X450两款,分别如图2左、右图所示。其中X445是符合行业标准、屡获殊荣的第二代企业X-架构(EXA),最新的EXA技术提供增强的处理器、内存和I/O性能,具有高度的可用性;支持XpandOnDemand按需扩展性能;支持包括热插拔和热添加内存的3级内存保护(ChipKill内存、Memory Protexion、内存镜像);可以扩展到16路新至强处理器的32位服务器。而X450是IBM X450是64位、基于Intel Itanium2的服务器产品,旨在实现高性能和提供高价值。x450系统全面支持第二代IBM企业级X架构技术,可提供远程I/O可扩展性,即在机箱外实现PCI-X插槽的扩展,主要处理内存密集型的应用程序,范围从SAP到DB2到Oracle再到SAS。

  采用4路1.5GHz安腾2处理器的64位服务器。另外,据IBM负责x系列服务器产品的技术人员透露,EXA的系统软件优化也是一个发展重点,近期随同X445和X450发布的还将有一个称为AMV(Application Workload Management)的管理软件,也将使新的服务器在性能和功能上具有更出色的表现。

图为:左:X445,右:X450

IBM正计划在2005年的时候,推出一款内含64颗英特尔Xeon处理器的服务器。这款64颗处理器的系统,与IBM此前16颗处理器的第一代16-Xeon x440,以及32颗处理器的第二代32-Xeon x445一样,都是采用IBM的EXA芯片组(Enterprise X Architecture,企业X架构),代号为Summit。IBM的第三代EXA芯片组预计将在2005年初推出,IBM的这套系统将采用代号为Potomac的Xeon处理器。英特尔的这款专为多处理器服务器设计的高端处理器,计划将在2004年内推出。

  以上就是IBM的企业级X架构技术简单介绍,要注意的是并不是所有的IBM X系列服务器都支持企业级X架构,只是X系列的企业级服务器才具有。..................................................

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esxie 发表于 2004-4-14 10:11:00
不错,呵呵,探花,好久没来了,最近很忙。不好意思。
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delon 发表于 2004-4-14 10:39:00
没什么,理解,谁都有忙的时候,希望你可以忙出结果来。然后请大家去武汉吃小吃。。。(记得你是湖北人,对吧)
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reqidong 发表于 2004-4-14 10:44:00
我终于见到杀手老大了!
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