从SWaP与酷线程(CoolThreads)看绿色计算

　　性能价格比是大家都熟悉的服务器采购指标。显然，价格不是企业用户为获得计算性能而付出的唯一代价，所以企业用户已经把眼光放得更远，不仅关注服务器的购买价格，而且关注服务器的TCO(整体拥有成本)。

　　然而，TCO是一个相对抽象的概念，并没有确定的方法获得精确的数据，因此使其对服务器采购的指导意义收到很大的局限。

　　如果我们能够对服务器在使用期间的主要投入作出精确的分析，就会为服务器的采购提供有价值的参考。

　　能耗与空间——不可忽视的黑洞

　　企业IT系统的主要成本在哪里?

　　不久前针对北美企业的一项调查显示，企业IT系统最主要的成本其实是这些设备和机房空调冷却设备所消耗的电力以及用来放置这些设备的房产和空间成本。这项调查结果让人们大吃一惊，也是许多企业管理者开始意识到，IT系统采购时不仅应该主要到性能和性价比，而且要注意到能耗、散热以及设备所占用的空间。

　　根据IDC预计，美国从现在到2009年服务器的在用数量会增加50%，达到1400万台，一年所需电费将会达到50亿美元，其中还不包括空调所需的电力。IDC调查还发现，即便是大量采用刀片式服务器和机架式集群服务器这些节省空间的方式，数据中心的电力、散热问题仍然成为摆在IT主管面前的重大挑战。数据中心管理人员必须为应付机房散热降温问题，把机房里每平方公尺的功率瓦数掌控在合理的范围之内。情况已经越来越严峻，必须尽快拿出切实可行的解决方案来。缩小服务器的体积，降低电能和冷却空调的费用将会显著影响到服务器的采购与运行费用。

　　既然供电与冷却设备以及与此相关的费用将会成为企业IT设施的重要问题，能够更好地承担网络环境中的新型工作负载、同时又可以节省电力、减少空间占用和热量散发的服务器产品自然就会成为新一代数据中心的首选。企业IT机构正在期盼全新的服务器设计技术。

　　在过去的几年中，服务器的体积的确在缩小，但其电力消耗和冷却需求却在增加，主要原因在于每台服务器中所安装的处理器数量在增加。近年来不断飙高的石油和

　　面对电力消耗与散热的严重问题，企业机构的IT主管开始关注“性能/瓦特”这样一个新指标。也就是说，在选购服务器时注意其性能与能耗和散热方面的相对指标。而Sun公司则提出了更具体的指标体系——SWaP(Space, Watts and Performance，空间、瓦特和性能)，用来帮助企业用户衡量服务器是否能够贴上“绿色计算”的标签。

　　SWaP的计算方式如下:

　　SWaP = 性能/ (空间 * 能耗)

　　其中，性能可以由行业标准的基准测试指标(例如SPECjappServer2004和SPECweb2005)来获得，当然用户也可以采用自己专用的测试程序;空间是指服务器所占用的机柜单元数;能耗是服务器消耗的功率瓦特数，可以通过测试获得，也可以从服务器厂商提供的现场安装指南中取得。

　　因此，SWaP通过一个简单的公式，计算出了表征服务器效益的参数，向精确计算TCO迈出了一大步，为企业机构提供了一个科学的、可以量化的衡量方法，精确、有效地规划自己的IT设施。

　　罪魁祸首——不合理的架构

　　计算资源的使用是否合理，我们很难直观地观察，而交通资源的使用是否合理，就比较容易看到。在一个城市的道路网里面，凡是堵车的路段，温度一定比较高，道路比较畅通的地方，温度会比较适中，而完全没有车辆通过的空闲路段就会很冷清。而道路的利用率与城市设施的配置布局是否合理密切相关，只有疏密有致，才会与道路交通相得益彰。最糟糕的情况是，把所有的公共设施都集中放在一个地区，这样很容易造成这个区域路段的交通打结。而传统的CPU恰恰是采取了这种架构，因为它在同一个芯片中制作了太多的晶体管，并且让它运行在极高的频率上，其结果就是CPU芯片消耗的电力越来越大，产生的热量越来越多，不仅增加了服务器的能耗，而且往往因为散热问题而给系统设计带来许多麻烦。

　　值得注意的是，处理器的速度与存储器的速度之间存在着巨大的差异。存储器的速度才是整个服务器性能的瓶颈。从目前的情况来看，花很大的代价去提升处理器的速度，对服务器整体性能的提高并不明显。多年来，处理器的速度每2年提高一倍，而存储器的速度每6年才提高一倍。因为处理器厂商拼命提高速度，而存储器厂商则把主要精力放在提高存储容量和降低成本这两方面，对速度的关注放在了次要的地位。根据测算，传统处理器运行时间中常常有85%是处在等待存储器提供数据。更令人难以接受的是，处理器在等待期间同样也在消耗电力、散发热量，而且传统处理器为了提高指令执行速度，结构设计非常复杂，频率也非常高，这就会消耗更多的电力，散发更多的热量。

　　了解这些内幕之后，你就会发现，时钟频率的提高常常在误导用户，让人们认为它的性能一定很高。不过，在没有全新的处理器设计思路的情况下，传统的处理器就会成为用户们不得不做出的选择。

　　酷线程——绿色节能的绝技

　　CPU的运作可以用运输公司的业务来比喻，其性能提高的基本思路都是并行计算，这就好比一家运输公司需要承担许多线路上的运输工作。如果配备一部性能很好的

　　Sun公司最近发布的UltraSPARC T1处理器采用了“酷线程(CoolThreads)”技术，向“绿色计算”迈出了一大步。

　　“酷线程”是一种在单一处理器芯片中实现多内核、多线程的技术，同时采用了许多降低散热和节省电力的设计方法。由于采用了这种技术，UltraSPARC T1处理器可在单一芯片中同时运行32个线程，所消耗的电力仅仅相当于一个70瓦的灯泡。而传统的处理器整个芯片只有一个线程，却要消耗两倍的电力。

　　以“绿色计算”为目标，Sun公司针对当今典型的商业应用负载类型，把处理器、服务器、

　　●采用“酷线程(CoolThreads)”的UltrSPARTC T1处理器，在一个处理器芯片中支持32个线程并行执行，与采用传统技术的处理器相比性能提高达7倍之多;

　　●Sun Fire T1000和T2000服务器把UltraSPARC T1处理器安装在1U和2U的机箱之中，与竞争对手产品相比，占用更小的空间，消耗更少的电力，散发更少的热量;

　　●凝聚着众多创新成果的Solaris操作系统，支持更精细的并行单元分区和虚拟化，并且拥有更高的安全性和资源利用率，同时保持着Sun公司多年一贯的二进制兼容性;

　　●包括了编译器、开发工具和中间件的端到端系统化战略可以将“多线程”处理器的性能发挥的淋漓尽致，为用户的实际应用提供最高的性能。

　　Sun Fire T1000和T2000服务器是Sun公司最先采用UltraSPARC T1处理器的产品，旨在帮助企业机构应对当今数据中心所面临的严峻挑战。这两款服务器针对网络负载做了专门优化，可以提供3倍于竞争对手产品的吞吐量，如果用综合表征空间、功耗和性能的SWaP指标来衡量，则是竞争对手产品的4倍。

　　Sun Fire T1000 和 T2000 服务器的Solaris 10操作系统，其效率、安全性和资源利用率都是首屈一指的。Solaris 10本身就是多线程设计的，可以充分发挥这种服务器的“芯片内多线程(CMT)”优势，实现高吞吐量和高效率。Solaris Containers (容器)将多种先进技术融合起来，高效率地管理UltraSPARC T1处理器中的丰富资源，同时提供了一个完整、独立、安全的环境，在单一服务器中支持多种应用，实现了环境的虚拟化。Solaris 10既可防护外部恶意攻击，也可防止内部的不当数据访问。当然，基于 UltraSPARC T1的服务器一定与其他基于SPARC的Solaris产品保证二进制兼容和源代码兼容，可以很好地保证投资保护。

　　UltraSPARC T1处理器以及Sun Fire T1000 和 T2000 服务器的推出，为整个IT业界带来了一阵清新的“绿色计算”风潮。