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非常专业实用:IBM服务器X架构技术综述(图)

http://www.sina.com.cn 2004年04月09日 14:03 IT168.com

  文/茶乡浪子

  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
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常专业实用的服务器技术。本篇将对这一技术进行一个综述。

  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)

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