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IBM:把玩Power平衡术  

2007-12-10 10:05:46|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 提及IBM的硬件,相信随着IBM的PCD出售给中国的联想集团外,目前只剩下用于企业级服务器领域的Power架构了。从1990年IBM推出基于RISC系统、运行AIX V3的新产品线RS/6000(该系统架构后来被称为Power架构)以来,目前,Power芯片经历了6代革新。尽管RISC架构已经远不如当初的辉煌,但从目前高端服务器市场的销售收入看,基于IBM Power架构的服务器仍然以40.3亿美元位居首位(据Gartner公司最新的第三季度全球服务器报告)。那么究竟是什么使得IBM的Power架构能够发展至今仍旧在高端处理器市场独树一帜,并占据了服务器收入的大部,也许业内认为是Power架构和应用的封闭性,但日前,笔者通过与IBM杰出工程师、AIX首席架构师Satya Sharma和IBM终身院士暨IBM Power6总设计师Bradley D.McCredie博士的深入交流,笔者认为Power截至到目前的成功更多地还是源于IBM对于创新的精细追求及Power架构和AIX几乎完美的结合,这恐怕是业内其他竞争对手望其项背的。

 

IBM:把玩Power平衡术 - 孙永杰 - 孙永杰的博客

 

 AIX首席架构师和Power6总设计师昭示出的是Power架构与AIX的完美结合

 

    首先从其今年最新的Power6处理器高达4.7 GHz主频的推出可以看出IBM对于自己在处理器技术领域创新的自信。众所周知的事实,主频的提高会不可避免地带来处理器发热和能耗的急剧增加,为此,IBM的竞争对手先后放弃了对于主频的狂热追捧,转而以多核、多线程的方式来提高处理器的性能。例如同属于RISC架构的Sun在这方面体现得最为明显。其UltraSPARC T2(代号为Niagara II)的处理器就拥有8个核心64个线程。尽管Sun为此感到非常的骄傲,但就目前业内应用软件的支持来看,又有多少可以支持到如此高的核数和线程?此外,从Niagara II主频为1.2GHz—1.4GHz来看,在多核和多线程应用并不普及的今天,如此低的主频,其性能肯定会受到影响,同时如此多的核心和线程很难有用武之地。尽管Sun公司的处理器可以提供很多的线程,但是每个线程和内核的性能并不高,除了某些非常小范围的应用之外,基本上没有什么意义。IBM Power6总设计师Bradley D.McCredie博士的看法印证了笔者的观点。

 

    其实主频对于处理器性能的提升是最直接的,这在目前的处理器业内还是共识。从目前高端处理器市场的竞争格局看,Power6的主频目前是Sun的Niagara II的3.9倍,是英特尔安腾2 Montecito的2.9倍。而TPC-C性能基准测试表明,IBM基于Power6的新的2到16内核服务器每个内核的性能是惠普 Superdome服务器每个内核性能的3倍。Power处理器的速度几乎是惠普服务器产品线所使用的最新惠普安腾处理器的3倍。Power6处理器的带宽更是达到了300GB/秒,可以在大约60秒内下载整个iTunes目录,比惠普安腾处理器快30倍。这似乎从另一个侧面证明了高主频及基于高主频的架构创新对于处理器性能提升的重要性。

 

    其次令笔者感叹的是,即使是IBM的Power6的主频达到了4.7GHz,是其上一代Power5处理器的2倍,但运行和散热所消耗的电能基本相同。这意味着客户可以使用新的处理器将性能提高100%或将能耗减半。尽管Power6将近160W的功耗比英特尔的安腾2 Montecito的100瓦和Sun的Niagara II的95W都要高,但鉴于IBM的客户大多更加重视高性能,在这里,显然IBM面对自己客户的需求选择了高主频的道路,尽管如此,IBM还是通过将那些不支持低电压工作的电路隔离到自己的供电线路上和电压/频率“可调”等技术,使芯片的功耗最大降低50% ,而对于性能的影响极小。此外,IBM还创新地采用了另外一些其他技术来节省电力和降低基于Power6处理器的服务器所产生的热量。例如,当没有工作时,处理器时钟可以动态关闭,而需要执行指令时,立即开启。由此可以看出IBM对于技术追求的精细程度。其实笔者一直在想,如果对手也和IBM一样将主频提升到4.7GHz的话,他们的功耗指数会是多少呢?

 

    第三让笔者最初不解的是,在业内首先推出双核的是IBM,那就是早在2001年推出的全球第一个双核处理器Power4,但直到六年后今天的Power6的发布却仍旧以双核来主打市场,尤其是在对手已经开始推出4核,甚至是8核的时候。是IBM的技术达不到吗?IBM Power6总设计师Bradley D.McCredie博士认为,目前的软件应用正处在从单核向多核应用的产业转变过程之中,在这一过程中,IBM发现自己的用户有相当一部分还是基于单线程的应用,而主频的提升对于单线程应用性能提高的效率要远远大于多核和多线程,这也是IBM目前仍旧以双核为主而提高主频的主要原因。其实笔者通过观察和采访了解到,在目前的企业级应用的服务器市场,双核刚刚成为企业用户的首选(甚至目前还有用户对于单核仍有不小的需求),IBM对于应用现状和趋势的判断还是很准确的。看来处理器厂商未来的任务除了继续推动技术的创新之外,还应该更多关注应用软件的发展,因为毕竟光有很通畅的高速路而没有相应的车来跑,这路恐怕也是聋子的耳朵而成为摆设。

 

    第四使笔者通过采访了解到的是,IBM的Power之所以保持和发挥了很高的应用效率,除了Power自身的威力之外,与运行于其上的AIX的结合也是功不可没。尤其是在目前处理器厂商都非常看重的虚拟化应用方面。其实基于RISC架构的虚拟化由来已久,相比之下基于X86架构的虚拟化也只是这两年来,随着英特尔等X86架构处理器厂商的努力,使得虚拟化应用开始进入到处理器的硬件级层面才开始为业内所认可,并开始了比较快速的发展过程。但鉴于X86架构的虚拟化仍然要借助于第三方的操作系统和虚拟化应用软件,自然没有Power架构和自家的AIX的结合来得自然和顺畅,这也必然导致了虚拟化的效率当然没有Power+AIX高。对此,AIX首席架构师Satya Sharma称,IBM AIX6操作系统的虚拟化功能不仅可以将一台物理服务器上的分区迁移至另一台物理机,其间网络、存储连接不间断,而且无论虚拟环境多大,类似半个TB这样的环境都能实现迁移。之前,IBM曾经演示了一个实例:即如何将整个Oracle数据库从四核、Power6物理服务器转移到另一台服务器上。这一进程是实时的,并且对应用软件的运行无任何影响。而IBM通过计算发现,30台SunFire v890服务器可以整合到基于Power6处理器的IBM服务器的一个机架内,这样每年节约的能源成本将超过10万美元。在此可以看出,IBM的Power架构与AIX结合所产生的效力。也正是这个原因,从2006开始,IBM公司已经完成了超过700个Unix系统的迁移,获得了5000万美元的收益。其中80%曾经是Sun和惠普的用户,而在今年也已经完成了超过250个系统的迁移。

 

    通过与AIX首席架构师Satya Sharma和IBM Power6总设计师Bradley D.McCredie博士的亲密接触,笔者认为,在传统与现代(主频与多核)之间、在创新与需求之间(多线程与单线程)之间、在硬件与软件(Power与AIX)之间很好地平衡,使得IBM的Power架构的价值仍然得到了充分的体现和延伸,这也是为何发展到今天,IBM的Power架构的收入仍旧占据着整个服务器市场半壁江山的根本所在。

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