轉眼又是一年,又到了做回顧和展望的時間。與2004年相比,2005年與服務器相關的技術熱點要多許多。硬件方面,處理器、內存和系統(tǒng)架構都有較大創(chuàng)新;軟件方面,上下游廠商不約而同的強調虛擬化功能;在高性能計算領域,歷時近兩年才搭建完畢的“藍色基因”(IBM BlueGene/L)創(chuàng)造了超過280 Tera Flops/s的夸張紀錄;在其他領域,垂直記錄技術和光互連技術將分別影響服務器本地存儲和服務器連接網絡的未來?總之,這是值得紀念的一年。
多核元年
盡管IBM早在4年前就在Power4上實現(xiàn)了雙核,而且在今年Power5+又率先實現(xiàn)了4核(去年的Cell雖然有8個核心,但并非用于服務器平臺),但似乎更多人會認為2005年才是“多核”元年,而且分析機構也開始宣稱2007年“單核”處理器將消亡。
4月下旬,AMD延續(xù)了自2003年4月以來的技術優(yōu)勢,在美國發(fā)布了10款雙核新品,有3款屬于面向4~8路服務器的雙內核Opteron 800系列(875、870、865),有3款面向工作站及雙路服務器的雙內核Opteron 200系列(275、270、265),以及4款桌面端雙核產品。面對AMD的壓力,Intel雖然特意趕在4月18日發(fā)布了用于桌面PC的雙內核處理器?Pentium D及Pentium 至尊版,但雙核至強的發(fā)布則是在秋季IDF上,大約比AMD晚了6個月。
就目前PC服務器CPU而言,AMD的優(yōu)勢比較明顯。因為AMD的雙內核設計是兩個處理器內核通過共同的系統(tǒng)請求接口和交換矩陣電路,與集成的內存控制器和1~3條HyperTransport通路相連,在形成多路系統(tǒng)時,不存在對系統(tǒng)總線帶寬和內存帶寬的爭搶瓶頸,目前在8路系統(tǒng)以下,越是多路則越能體現(xiàn)AMD雙內核架構優(yōu)勢。也正是因為基于K8架構的雙內核優(yōu)勢將更顯著地體現(xiàn)于多路系統(tǒng),所以AMD搶先在服務器處理器上引入雙內核技術。Intel也并不諱言,坦承在這方面“落后AMD 9個月”。
除了AMD和Intel,Sun和一家新成立的P.A半導體的產品似乎更值得注意。Sun在11月剛剛提前發(fā)布了具有8個核心、每核心可4線程的處理器UltraSPARC T1,UltraSparc T1處理器運轉主頻為1.2GHz,最大功率為72瓦,而雙核Xeon處理器的最大功率為135瓦,雙核Opteron處理器的最大功率為95瓦,可謂性能/功耗比最強的處理器?;赨ltraSPARC T1的產品2006年才會發(fā)布,業(yè)界普遍看好。
P.A. 半導體在10月份發(fā)布了名為PWR ficient的處理器。這款Power家族的新成員有2個內核(1~8個內核可選),它的時鐘頻率為2GHz,平均能耗約為5 瓦特,最大能耗為25瓦,這一性能指標將極大的吸引高性能計算和移動設備的供應商。這款處理器有一個非常新穎的設計?在大多數(shù)多內核芯片中,每個內核各自有自己的緩存,或者直接連接到一個緩存區(qū)。在PWR ficient芯片中,兩個內核、緩存、I/O 系統(tǒng)、硬件加速器分別連接到一個所謂的“Conexium十字柵格”上。換句話說,所有的部件都通過一個微型網絡相互通信,這樣的設計能夠降低功耗和制造成本。
不過最關鍵的是,PWR ficient的出現(xiàn)似乎強調了CPU設計進一步朝著整合化發(fā)展:內存控制器的整合甚至南橋芯片的整合。Intel也表示將在2007年后在Xeon上整合內存控制器,似乎可以認為,芯片級的整合是必然的趨勢。
新架構挑戰(zhàn)高端
上半年IBM推出了耗時3年,投資過億美元的X3 服務器體系結構。IBM宣稱把大型機的功能引入了基于64位至強的X系列服務器。而X3架構的出現(xiàn),影響最大的倒還不是傳統(tǒng)的4路和8路的服務器市場,反而是安騰2的地位更加微妙。
因為在7月中旬,IBM發(fā)布了采用X3架構的x460,直接影響到了安騰2面向的市場。雖然每個X3芯片組只能支持4顆至強CPU,但通過疊加一個X460MAX模塊便可擴充為8路,最多可擴展到32路,而且8路x460的TPCC指標還超過了現(xiàn)在的8路安騰2。
與X3架構相比,Sun的Galaxy家族也并不遜色。Sun在9月份發(fā)布了采用新架構的Galaxy產品線。McNealy說,Sun投入了上億美元進行Galaxy產品線的研發(fā)。在“Galaxy”系列產品中,除了新的芯片組,還采用了多項特別的設計,如氣流和散熱的獨特設計,以及復雜的遠程管理工具。從Galaxy的頂蓋來看,系統(tǒng)從設計之初就將所有部件分割成三個部分,電源系統(tǒng)與處理器以及其他的一些發(fā)熱多的部件完全分割開來,兩個部分散發(fā)的熱量也分別排放,互不干擾;系統(tǒng)風扇部分集中在整個系統(tǒng)的一角,并單獨開了一扇“小門”,如果出現(xiàn)問題的話,風扇可以方便地進行熱插拔和更換。
在性能上,Galaxy推出時打破了9項基準測試的紀錄,包括兩路服務器的SPECweb99_SSL基準性能測試、SPECjbb2005基準性能測試和SPECfp_rate2000基準性能測試。
雖然該系列目前限于AMD在架構上的限制,最多只能支持8路服務器系統(tǒng),不過按照AMD的路線圖,到2008年將實現(xiàn)32路的SMP系統(tǒng),也就是說,屆時的皓龍平臺和至強平臺一樣,將不再只是所謂的PC Server,而是能承載企業(yè)級應用的計算平臺。
虛擬化進一步增強
截至到3月份英特爾發(fā)布VMM(Virtual Machine Monitor )技術和AMD發(fā)布Pacifica技術為止,虛擬化技術已經覆蓋了所有的操作系統(tǒng)和處理器。
虛擬機管理的難度在于對虛擬機和物理服務器的識別和管理,為了解決這一問題,英特爾引入了VMM層。實際的硬件平臺通過VMM與各虛擬機打交道,VMM是建立在處理器、芯片組硬件平臺上的一層系統(tǒng)軟件,其作用是允許多操作系統(tǒng)共享共同的硬件平臺,并且允許應用程序不經修改即能運行在多VM環(huán)境中。實際上,VMM非常類似IBM的p系列上的Hypervisor層。
而AMD推出的Pacifica技術目前還沒有詳細資料,不過AMD在8月份 發(fā)布了Pacifica的仿真軟件SimNow,它可以從AMD網站下載。從仿真器實現(xiàn)的功能來看,Pacifica技術包括位于處理器的Core上的VM Tuning(虛擬機調節(jié)單元)電路、Hypervisor層(IBM原創(chuàng),位于操作系統(tǒng)和硬件之間的固件,用于配置和管理分區(qū),后業(yè)界廣泛借鑒此技術)和實現(xiàn)用戶在多種操作環(huán)境之間共享硬件。與VMM技術不同,Pacifica技術強調了對內存控制器的改進,VM Tuning可以直接訪問內存控制器,并通過邏輯開關來控制虛擬機對內存的調用。
整體而言,基于x86架構CPU層面的虛擬化技術,打破了RISC處理器在虛擬化技術上獨霸的局面,雖然功能上還有待改進,但這意味著PC服務器的性能將和Unix服務器越來越接近。
在操作系統(tǒng)層面,去年發(fā)布的AIX5L v5.3和Solaris 10的虛擬化功能都得到了大幅度增強,而年初HP推出的HP-UX 11i v2則重點強調了VSE(虛擬服務器環(huán)境)的增強。在HP-UX的VSE環(huán)境中,有動態(tài)調整CPU資源的處理器資源管理器,有負責分區(qū)管理的軟分區(qū)和硬分區(qū)技術,有管理跨分區(qū)和跨服務器的HP ServiceGuard,以及廣域網環(huán)境下的城際集群和洲際集群技術。
至于虛擬機技術的提供商,最為活躍的當然還是VMware和微軟。VMware今年發(fā)布了ESX Server3和VirtualCenter2,實現(xiàn)了4路SMP系統(tǒng)的虛擬機,而且在一臺16路的IBM eServer x服務器上可最多支持80臺虛擬服務器(不過只支持Linux和Windows),雖然還遠遠比不上IBM和HP虛擬技術的強勁性能和操作粒度,也不能實現(xiàn)對Unix操作系統(tǒng)的虛擬,但也足以滿足前端用戶的需求。根據(jù)VMware的藍圖,2007年前后將能實現(xiàn)8路SMP系統(tǒng)的虛擬機,但是對Unix的支持則還不明朗。
4月份,微軟免費發(fā)布了Virtual Server 2005 Service Pack 1,后在此基礎上發(fā)布了Virtual Server 2005 R2(微軟使用R2命名法來表示臨時產品升級),并收取一定費用。Virtual Server 2005 R2的特性包括對非Windows虛擬機(如Linux)的支持;使用Windows Server 2003的x64版本作為主機操作系統(tǒng)的能力;集群技術支持;對通過網絡安裝客戶操作系統(tǒng)的支持。
除了VMware和微軟,Linux上的虛擬化軟件Xen也引起了足夠多的關注。在3月份的的LinuxWorld會展上,眾多廠商以資金、程序協(xié)助、貢獻程序代碼等方式表達了對Xen 的支持,其中包括Sun、惠普、Novell、英特爾、IBM、 Voltaire。Xen 在三年前誕生于英國的劍橋大學,它和VMware之間的差異點在于,VMware完全仿真計算機,因此理論上操作系統(tǒng)可不需更動就直接在虛擬機上執(zhí)行;Xen則使用了被稱為“并行虛擬化”的技術,這讓Xen的效能更高,但需要對操作系統(tǒng)進行適當?shù)男薷摹?/P>
整體而言,虛擬機技術的挑戰(zhàn)是如何在更大規(guī)模的系統(tǒng)上實現(xiàn)更多的虛擬機,目前最強的IBM能在p5 595上實現(xiàn)254個邏輯分區(qū),看起來好像很多,但是誰敢說這就一定能滿足無限增長的需求呢?