小型機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)概述及各廠家小型機(jī)介紹

1、小型機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)概述,目錄,小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)小型機(jī)分區(qū)技術(shù)介紹小型機(jī)CPU介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對比,第一代計(jì)算機(jī)和大型機(jī),世界上第一臺(tái)現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”(ENIAC)，長30.48米，寬1米，高2.4米，占地面積約170平方米，30個(gè)操作臺(tái)，重達(dá)30英噸，耗電量150千瓦，每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法。,1964年，IBM推出了劃時(shí)代的大型機(jī) System 3

2、60，System 360成為第一部具有硬件擴(kuò)充彈性化的特點(diǎn)的大型主機(jī)。,小型機(jī)名字由來,1965年DEC公司的PDP-8的小型計(jì)算機(jī)發(fā)布上市，此時(shí)倫敦街頭正流行“迷你裙”，因此這款當(dāng)時(shí)小巧玲瓏的機(jī)器被稱為“Minicomputer”，產(chǎn)品一經(jīng)推出，由于其小巧的外形和具有競爭力的價(jià)格受到市場青睞，并引發(fā)了當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)市場的小型化革命，小型機(jī)的名字由此而來 。,小型機(jī)定位,目前市場上按體系架構(gòu)分類，服務(wù)器可分為：X86服務(wù)器、小型機(jī)、大型機(jī)

3、,,,,大型機(jī),小型機(jī),X86服務(wù)器,廠商：IBM,廠商：IBM、HP、Oracle、浪潮,廠商：浪潮、Dell、聯(lián)想、曙光、華為等,單機(jī)性能,出貨量,小型機(jī)定義,小型機(jī)泛指各個(gè)計(jì)算機(jī)廠商生產(chǎn)的基于RISC （Reduced Instruction Set Computer 精簡指令集）或者EPIC技術(shù)的CPU，運(yùn)行UNIX一類操作系統(tǒng)（每個(gè)廠商都有自己“改良版”的UNIX）的服務(wù)器，此類服務(wù)器一般用于商業(yè)領(lǐng)域計(jì)算、處理的應(yīng)用。,CPU

4、,操作系統(tǒng),廠商,目錄,小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)小型機(jī)分區(qū)技術(shù)介紹小型機(jī)CPU介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對比,各廠家小型機(jī)產(chǎn)品,小型機(jī)屬于中高端服務(wù)器產(chǎn)品，有研發(fā)能力的各大廠商為維持在服務(wù)器市場的戰(zhàn)略地位都會(huì)推出自己的小型機(jī)產(chǎn)品，目前擁有小型機(jī)產(chǎn)品的廠商主要有IBM、HP、Oracle和富士通及中國浪潮小型機(jī)采用的是主機(jī)/啞終端模式,并且各家廠商均有各自的體系結(jié)構(gòu),彼此互不兼容。,各廠

5、家小型機(jī)產(chǎn)品線,,中端,高端,低端,超低端,超高端,K1 910,K1 930,K1 950,P780,P770,P760,P750,P740,P730,P720,P710,K1產(chǎn)品線,IBM Power,Superdome2,Rx9900,SD 2 8s,Rx9800,HP 動(dòng)能系列,Rx2800 i4,CAMP,SPARC T5-2,SPARC T5-8/M10-4S,SPARC T5-4/M10,Oracle T5,浪潮國產(chǎn)小型機(jī)

6、產(chǎn)品線,旗艦型32路256核,核心型 32路128核,靈動(dòng)型 8路64核,K1 950,K1 930,K1 910,整機(jī)RAS特性增強(qiáng),計(jì)算性能提升,K1產(chǎn)品線實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵應(yīng)用主機(jī)高中低端市場全面覆蓋K1 910——靈動(dòng)迅捷，關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的高效整合平臺(tái)K1 930——堅(jiān)若磐石，關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的護(hù)航基石K1 950——卓越超群，關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的最佳部署平臺(tái)配合K-UX、K-DB，滿足全部關(guān)鍵行業(yè)客戶需求,下一代千核級(jí)關(guān)鍵應(yīng)用主機(jī),

7、小型機(jī)構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng),浪潮天梭K1系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，包括計(jì)算模塊、互連模塊、管理模塊等，其中計(jì)算模塊為主要模塊，包含CPU、內(nèi)存等部件，互聯(lián)模塊用于各個(gè)計(jì)算模塊的連接,,計(jì)算模塊,互連模塊,管理模塊,散熱模塊,I/O模塊,電源模塊,各個(gè)模塊,小型機(jī)構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng)計(jì)算模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu),浪潮天梭 K1 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)互連拓?fù)淙缬覉D所示：主要由 8 個(gè)計(jì)算模塊和 4 個(gè) NR 板組成，每個(gè)計(jì)算板上兩個(gè) NC 芯片，每個(gè) NC 芯片有 4

8、 個(gè)高速NI 端口，每個(gè) NI 端口的速率達(dá)到 8.5GB/s，16 個(gè) NC和 4 個(gè) NR 實(shí)現(xiàn)全互連。,小型機(jī)構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng)計(jì)算模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu),計(jì)算模塊為系統(tǒng)提供強(qiáng)大的計(jì)算能力，以及多種設(shè)備接口，是系統(tǒng)的核心模塊,小型機(jī)構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng)K2芯片,國際先進(jìn)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的處理器協(xié)同芯片16端口的高階交叉開關(guān)實(shí)現(xiàn)32路系統(tǒng)的單級(jí)網(wǎng)路跳步連接通過高帶寬冗余鏈路分別與各處理模塊相連,構(gòu)成多平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),中國成為世界上第三個(gè)掌握此

9、核心技術(shù)的國家,小型機(jī)產(chǎn)品——IBM篇,小型機(jī)構(gòu)成-IBM 770,IBM 小型機(jī)770由四個(gè)4U機(jī)架服務(wù)器組成，多個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器之間通過SMP Flex線纜按照一定的規(guī)則順序連接起來。,小型機(jī)構(gòu)成-IBM 770,每個(gè)4U機(jī)架式服務(wù)器包括一個(gè)Power7處理器卡，封裝了兩個(gè)Power7芯片插槽和16個(gè)DDR3內(nèi)存插槽。,小型機(jī)產(chǎn)品-HP篇,小型機(jī)構(gòu)成-HP Super Dome2,惠普的小型機(jī)Super Dome2定位為關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器，

10、為刀片架構(gòu)，主要由I/O擴(kuò)展柜、刀片機(jī)箱和存儲(chǔ)單元三部分組成。每個(gè)刀片機(jī)箱可插8個(gè)刀片，每個(gè)刀片可支持兩顆安騰CPU。,小型機(jī)構(gòu)成-HP Super Dome2,以下為Superdome 2刀片上的主要組成單元。其中每個(gè)CPU通過4顆Memory Buffer（內(nèi)存緩沖）芯片連接到16個(gè)DDR3-RDIMM（Registered ECC）內(nèi)存插槽。2顆Itanium處理器與sx3000 Agent芯片組之間的連接，是通過每個(gè)CPU提供的

11、3條QPI來實(shí)現(xiàn)的。,小型機(jī)構(gòu)成-HP Super Dome2,小型機(jī)產(chǎn)品——Oracle篇,小型機(jī)構(gòu)成-Oracle T5系列服務(wù)器,Oracle的T5系列處理器，其中T5代表此類服務(wù)器所用CPU為T5系列處理器，T5-x中的x代表CPU數(shù)量。,Oracle T5-1B、T5-2、T5-4、T5-8系列處理器,小型機(jī)構(gòu)成-Oracle T5系列服務(wù)器,Oracle系列服務(wù)器支持1/2/4/8顆CPU互聯(lián)，其中兩顆T5 CPU處理器互聯(lián)

12、如下圖。,本章小結(jié),總而言之，小型機(jī)有著有普通服務(wù)器不一樣的內(nèi)部構(gòu)造，這是由于各廠商為提高小型機(jī)的整機(jī)性能和高可靠性而進(jìn)行整體優(yōu)化的結(jié)果。,目錄,小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)小型機(jī)CPU介紹小型機(jī)分區(qū)技術(shù)介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對比,小型機(jī)體系結(jié)構(gòu),SMP結(jié)構(gòu)：目前 IBM POWER系列處理器采用的是SMP結(jié)構(gòu)，在CPU設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)架構(gòu)等方面進(jìn)行優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)最大32路CPU互聯(lián)。N

13、UMA結(jié)構(gòu)：目前浪潮天梭K1系統(tǒng)及惠普的Super Dome 2采用的是NUMA結(jié)構(gòu)。CPU直連：Oracle T5系列小型機(jī)采用的體系結(jié)構(gòu),天梭 K1,P795,Superdome2,SPARC M6-32,Fujitsu M10,服務(wù)器體系架構(gòu)-SMP,SMP (Symmetric Multi Processing)：全稱是對稱多處理技術(shù)，是指在一個(gè)計(jì)算機(jī)上匯集了一組處理器(多CPU),各CPU之間共享內(nèi)存子系統(tǒng)以及總線結(jié)構(gòu)。,

14、,服務(wù)器體系架構(gòu)-SMP,SMP (Symmetric Multi Processing)，并行處理技術(shù)，應(yīng)用比較廣泛，單處理器很難滿足實(shí)際應(yīng)用需求，廠商開始采用對稱多處理來解決問題，常規(guī)的是4-8個(gè)CPU。,SMP體系結(jié)構(gòu)適用性,可用性較差能承擔(dān)一般性系統(tǒng)業(yè)務(wù)，在對應(yīng)核心業(yè)務(wù)時(shí)，難以保障用戶投資,擴(kuò)展能力有限每個(gè)CPU通過相同的內(nèi)存總線訪問，造成內(nèi)存訪問沖突，降低CPU效率,NUMA體系結(jié)構(gòu)介紹,NUMA(Non-Unifo

15、rm Memory Access)：為了突破SMP在擴(kuò)展能力上的限制，來構(gòu)建大型系統(tǒng)，NUMA技術(shù)順勢而生。NUMA（非一致性訪問存儲(chǔ)架構(gòu)）由多個(gè)CPU模塊組成，每個(gè)CPU模塊由多個(gè)CPU組成，并且具有獨(dú)立的本地內(nèi)存、I/O 槽口,,Cray推出 Cray 6400,Compaq推出GS320,HP推出 Superdome,INSPUR推出 K1,Sequent提出定義,IBM推出NUMA-Q,NUMA體系結(jié)構(gòu)介紹——發(fā)展歷程,NUMA

16、體系結(jié)構(gòu)介紹,訪問速度：本地節(jié)點(diǎn)>鄰居節(jié)點(diǎn)>遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn),,,遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn),鄰居節(jié)點(diǎn),,,,本地節(jié)點(diǎn),對于某個(gè)節(jié)點(diǎn)中的所有CPU，此節(jié)點(diǎn)稱為本地節(jié)點(diǎn),與本地節(jié)點(diǎn)相鄰的節(jié)點(diǎn)稱為鄰居節(jié)點(diǎn),非本地節(jié)點(diǎn)或鄰居節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，稱為遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn),NUMA具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)(Node)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以擁有多個(gè)CPU(每個(gè)CPU可以具有多個(gè)核或線程)。節(jié)點(diǎn)可分為本地節(jié)點(diǎn)(Local Node)、鄰居節(jié)點(diǎn)(Neighbour Node)和遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)(Remote No

17、de)三種類型。,NUMA體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn),,擺脫超大總線對多處理器的束縛，增強(qiáng)單一操作系統(tǒng)可管理的處理器、內(nèi)存和I/O插槽讓處理器快速的訪問在同一單元的內(nèi)存,NUMA體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn),,提供內(nèi)存互聯(lián)的硬件系統(tǒng)在保持系統(tǒng)規(guī)模高擴(kuò)展的前提下，實(shí)現(xiàn)處理器帶寬與網(wǎng)絡(luò)帶寬相對平衡，并同時(shí)保持較低的互連網(wǎng)絡(luò)平均延遲。,NUMA體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn),,NUMA系統(tǒng)的帶寬較寬，適合多線程、多事務(wù)的并發(fā)處理模式高負(fù)荷下，保障系統(tǒng)高性能、穩(wěn)定性、可靠性,NUMA體

18、系結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn),NUMA結(jié)構(gòu)與SMP結(jié)構(gòu)對比,目錄,小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)小型機(jī)分區(qū)技術(shù)介紹小型機(jī)CPU介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對比,分區(qū)概念,所謂分區(qū),就是將一臺(tái)物理上的服務(wù)器劃分為多臺(tái)機(jī)器來使用的技術(shù)，可分為物理分區(qū)、虛擬分區(qū)。在小型機(jī)分區(qū)技術(shù)里：物理分區(qū)可分為固定式分區(qū)、靜態(tài)分區(qū)以及動(dòng)態(tài)分區(qū)三種虛擬分區(qū)可分為邏輯分區(qū)、微分區(qū)。,,APP1,HW1,OS1,APP2,APPn,…,

19、虛擬分區(qū),,物理分區(qū),OS2,OSn,IBM POWER服務(wù)器應(yīng)用模式,System P 服務(wù)器在一般的計(jì)算環(huán)境中，都是以虛擬化的方式出現(xiàn)。HMC(Hardware Management Console，硬件管理控制臺(tái) ) 和 IVM(Integrated Virtualization Manager，集成虛擬化管理器 )、Systems Director 為實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的虛擬化提供了強(qiáng)有力的支持。,通過HMC管理服務(wù)器,通過IVM管理服

20、務(wù)器,通過Director管理服務(wù)器,POWER System分區(qū)技術(shù)——LPAR、DLPAR、VPAR,邏輯分區(qū)（LPAR）就是將單臺(tái)服務(wù)器劃分成多個(gè)邏輯服務(wù)器，彼此運(yùn)行獨(dú)立的應(yīng)用程序。每個(gè) LPAR 擁有自己的 CPU、內(nèi)存和 I/O 設(shè)備分配。此類分區(qū)是在固件級(jí)別而不是在物理資源級(jí)別進(jìn)行的。每個(gè) LPAR 包含自己的操作系統(tǒng)。然而，邏輯分區(qū)也有些限制，如要增加或刪除資源，必須停止邏輯分區(qū)的運(yùn)行，然后重新引導(dǎo)分區(qū)。動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū) (

21、DLPAR)則允許在不中斷應(yīng)用操作的情況下，增加或減少分區(qū)占用的資源，為計(jì)算環(huán)境提供了很大的靈活性。微分區(qū)也是一種邏輯分區(qū)，是在 Power 5 及以后處理上使用的技術(shù)，它對 CPU 的劃分粒度更細(xì)了，每顆CPU 可以等分成多個(gè)具有相同處理能力的 Entitle Unit，而每個(gè)分區(qū)最少可以分配 0.1 個(gè) Entitle Unit。使用微分區(qū)技術(shù)對 CPU 資源的劃分更加靈活了，提高了 CPU 資源的利用率。POWER 系統(tǒng)管理程序

22、(Hypervisor)控制分配物理處理器資源給每個(gè)共享的處理器分區(qū)。,LPAR的問題,邏輯分區(qū)/微分區(qū)的原理和問題IBM的虛擬化在系統(tǒng)最底層使用Hypervisor實(shí)現(xiàn)分區(qū)資源的劃分，一個(gè)mini的AIX操作系統(tǒng)，邏輯分區(qū)下，其CPU/內(nèi)存資源在一個(gè)資源池中進(jìn)行分配，而IO板卡和內(nèi)置存儲(chǔ)資源也需要統(tǒng)一由Hypervisor進(jìn)行管理。因此，從體系架構(gòu)上無法做到真正的分區(qū)之間的電氣隔離，在分區(qū)的安全性和穩(wěn)定性上存在風(fēng)險(xiǎn)。因一個(gè)分區(qū)的故障

23、導(dǎo)致整機(jī)宕機(jī)的情況在電信、銀行行業(yè)中也有發(fā)生。微分區(qū)的部署模式下，需要額外使用1-2個(gè)邏輯分區(qū)安裝VIOS(虛擬IO服務(wù)器)，用于處理微分區(qū)之間的IO資源的共享使用，但內(nèi)存/CPU資源由Hypervisor統(tǒng)一管理調(diào)配，如果用于存儲(chǔ)VIOS核心的內(nèi)存出現(xiàn)物理故障，有很大可能導(dǎo)致VIOS分區(qū)宕機(jī)，從而導(dǎo)致所有微分區(qū)的IO出現(xiàn)故障而宕機(jī)。,,單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn),非電氣隔離，分區(qū)故障容易引起整機(jī)宕機(jī),,,,浪潮天梭K1系統(tǒng)分區(qū)技術(shù),硬件分區(qū)：浪潮

24、天梭K1系統(tǒng)可選擇硬件分區(qū)技術(shù)，單一分區(qū)（節(jié)點(diǎn)）裝載單一操作系統(tǒng)，各個(gè)分區(qū)擁有獨(dú)自的資源。應(yīng)用容器：浪潮天梭K1系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在同一操作系統(tǒng)內(nèi)將不同應(yīng)用隔離起來，實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用之間的隔離。,APP1,HW1,OS1,硬件分區(qū),APP2,APPn,…,應(yīng)用容器,,硬件分區(qū)、應(yīng)用容器技術(shù)優(yōu)勢,最高級(jí)別可靠性：分區(qū)與分區(qū)之間完全電氣隔離，一個(gè)分區(qū)出現(xiàn)的軟件或者資源故障對其他分區(qū)沒有任何影響，最高級(jí)別的可靠性。降低總體擁有成本：分區(qū)的功能降低了

25、總體擁有成本。,硬件分區(qū),,,應(yīng)用容器,一定級(jí)別的可靠性：實(shí)現(xiàn)在同一操作系統(tǒng)上不同應(yīng)用的隔離。更高程度的靈活性：硬件資源可被所有應(yīng)用程序共享，資源配置更靈活。,,目錄,小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)及分區(qū)技術(shù)小型機(jī)CPU介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對比,復(fù)雜指令集----- CISC(Complex Instruction Set Computer）X86系統(tǒng)IA-32、 EM64T、AMD

26、64精簡指令集---- RISC（Reduced Instruction Set Computing ）Power 、SPARC處理器（IBM 、oracle小型機(jī)）專用平臺(tái)、專用系統(tǒng)大型應(yīng)用后臺(tái)密集集中處理顯式并行指令集----EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computers）IA-64 安騰 處理器（Hpsuperdome、浪潮K1關(guān)鍵應(yīng)用計(jì)算機(jī)）大型應(yīng)用后臺(tái)密集集中處理專

27、用平臺(tái)、專用系統(tǒng),,CPU指令集分類,,,CPU指令集比較,如今CISC和RISC/EPIC指令集之間也相互學(xué)習(xí)，CISC 指令也不隨意增加，大部分指令也能在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。RISC也設(shè)計(jì)了一些復(fù)雜的指令，允許在更多時(shí)鐘周期內(nèi)完成。,,,各廠商小型機(jī)CPU,浪潮和惠普使用的為Intel的安騰系列CPUIBM 主要為POWER系列CPUOracle主要為SPARC的T系列和M系列CPU,安騰CPU產(chǎn)品定位及應(yīng)用場景分析,Intel

28、安騰系列處理器的市場定位是在于企業(yè)級(jí)服務(wù)器與高效能運(yùn)算系統(tǒng)。面向商業(yè)智能分析、數(shù)據(jù)庫、大型內(nèi)存應(yīng)用、云計(jì)算等最繁重的應(yīng)用領(lǐng)域。,商業(yè)智能分析,數(shù)據(jù)庫,云計(jì)算,大型內(nèi)存應(yīng)用,,,,安騰CPU產(chǎn)品亮點(diǎn),關(guān)鍵業(yè)務(wù)頂級(jí)計(jì)算能力針對UNIX與大型主機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)采用安騰CPU的UNIX操作系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、大型ERP 等應(yīng)用測試，證實(shí)了安騰CPU的超級(jí)計(jì)算能力,關(guān)鍵數(shù)據(jù)終極保護(hù)安騰CPU集成了多種容錯(cuò)技術(shù)，處理器可自動(dòng)檢測并從多種錯(cuò)

29、誤中恢復(fù)另外安騰CPU在設(shè)計(jì)過程中始終將錯(cuò)誤預(yù)防放在首要位置，很多錯(cuò)誤在電路設(shè)計(jì)層面就被避免安騰CPU具有一系列的RAS特性，保證了數(shù)據(jù)完整性,功耗智能管理Intel獨(dú)有的睿頻加速技術(shù)提供了先進(jìn)的功耗監(jiān)控和管理功能，最大化平衡了處理器性能和功耗支持內(nèi)存動(dòng)態(tài)時(shí)鐘，降低了系統(tǒng)功耗,,Intel Itanium 9500: 迄今為止最出色的Intel處理器,Common Enterprise Benchmarks,相對于9300系列處

30、理器有了巨大提升整體性能提高2.4倍2倍的核數(shù)，2倍的指令吞吐量主頻提升40%，I/O速率提升33%功耗降低8%，待機(jī)功耗降低80%關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)Intel 指令重試Intel® 超線程技術(shù), 增強(qiáng)的雙域多線程支持Intel® Itanium 處理器新指令,,增強(qiáng)的企業(yè)級(jí)表現(xiàn),53,4 bundle, 12-wide issue pipeline,Intel Itanium 處理器新指令自適應(yīng)預(yù)加載,

31、8核心總共54MB高速緩存,Intel 超線程技術(shù)，雙域多線程支持,線程并行,核心并行,內(nèi)存并行,指令并行,Itanium 9500 無處不在的并行技術(shù),,高端的可伸縮性,54,大量的內(nèi)存訪問,64b可尋址能力50b 物理尋址,目錄一致性目錄緩存,有效的可伸縮性,Itanium 9500 支持大型企業(yè)系統(tǒng),,領(lǐng)先的系統(tǒng)可用性,55,增加或減少系統(tǒng)容量,高效的 CPU, IOH, Memory 維修和升級(jí),Electrically I

32、solated Partitions,硬件分區(qū),熱插拔,動(dòng)態(tài)容量改變,業(yè)務(wù)連續(xù)性永不停頓,,,,+-,,世界級(jí)的RAS,56,更完整的錯(cuò)誤處理-HW/SW 恢復(fù)機(jī)制,緩存線路錯(cuò)誤預(yù)測處理,擴(kuò)大保護(hù)-增加誤差修正功能,重試指令自動(dòng)恢復(fù),Intel 指令重試技術(shù),端到端的錯(cuò)誤檢測,Intel 緩存安全技術(shù),完整的固件錯(cuò)誤處理-MAC,Itanium RAS 有助于提供不間斷的彈性,Intel 指令重試技術(shù),指令重試特性可顯著改善系統(tǒng)的可用

33、性在不同階段能夠偵測到更多的錯(cuò)誤在指令緩存池里的錯(cuò)誤的指令會(huì)被重新執(zhí)行以使系統(tǒng)從嚴(yán)重錯(cuò)誤中恢復(fù)過來,57,Intel 指令重現(xiàn)技術(shù)能夠避免系統(tǒng)宕機(jī)和數(shù)據(jù)崩潰,,,,,,,,,指令緩存池,,重試路徑,,,,增強(qiáng)的Intel 超線程技術(shù),支持雙域多線程可顯著增強(qiáng)處理器性能最小化了傳統(tǒng)安騰多線程實(shí)現(xiàn)過程中線程轉(zhuǎn)換的成本并行指令的執(zhí)行最大化提高了指令執(zhí)行的效率,58,,,,后端,前端,,,,Instruction Buffer,特有的E

34、PIC架構(gòu)增加了整體指吞吐率,,指令緩存池,Poulson 的架構(gòu)和新指令為安騰計(jì)算的未來打下基礎(chǔ),安騰CPU的新指令,Individual Poulson Core,Buffers,Floating Point Execution,Integer Execution,1st level Cache,1st level Cache,BranchPredict,,InterfaceLogic,1st level Cache,Mid-L

35、evel Inst. Cache,,,Pipe Line Control,Mid-Level Data Cache,Instruction Queues,Buffers,Integer Register,Floating Pt RF,BRCTL,線程控制hint@priority,整數(shù)運(yùn)算mpy4mpyshl4clz,擴(kuò)展軟件預(yù)取ifetch.count,擴(kuò)展的據(jù)訪問提示mov dahr,Poulson 繼承并優(yōu)化了以

36、往安騰系列CPU的代碼，沒有重新編譯新指令簡化了常見任務(wù)和分支操作幫助未來安騰性能更上一層樓,59,Intel 睿頻加速技術(shù)不斷提升,,Core0,Core1,Core7,Core0,Core1,Core7,Frequency,All cores operate at rated frequency,All cores operate at higher frequency,8C Turbo,Normal,…,…,Core0,

37、Core1,Core7,Core0,Core1,Core3,Core5,Core6,Activity Level,All cores operate at highest activity level,Independent core control for highest overall performance,Optimizing varying demands,Normal,…,Core2,Core4,Core7,智能睿頻加速技

38、術(shù),普通的睿頻加速,Itanium® 9300,Itanium® 9500,智能睿頻加速技術(shù)提供更加細(xì)粒度的性能優(yōu)化，能夠使任意指定的核心的性能最優(yōu),Itanium 關(guān)鍵價(jià)值總結(jié),61,世界領(lǐng)先的系統(tǒng)彈性,可擴(kuò)展的性能,系統(tǒng)級(jí)別創(chuàng)新,Intel 指令重試技術(shù), 端到端錯(cuò)誤檢測和固件錯(cuò)誤處理支持硬件分區(qū)的先進(jìn)的虛擬化技術(shù)基于內(nèi)置冗余的自動(dòng)錯(cuò)誤檢測和恢復(fù)技術(shù)的soft-Error保護(hù),Itanium 9500 系列高

39、達(dá)2.4倍的性能提升先進(jìn)的EPIC架構(gòu)支持大內(nèi)存尋址(50/64 PA/VA)可伸縮性的節(jié)點(diǎn)控制,世界領(lǐng)先的Unix平臺(tái)先進(jìn)的系統(tǒng)提供無縫的故障遷移和系統(tǒng)重新配置集成管理和固件故障預(yù)測分析和根源分析支持,安騰9500 提供企業(yè)級(jí)的性能和系統(tǒng)彈性,安騰CPU配置主推及注意事項(xiàng),對于K1 930 950，由于每節(jié)點(diǎn)有四顆CPU，因此在配置CPU時(shí)以四顆為單位。K1 910支持9500系列處理器，支持2路、4路、6路、8路配置，2

40、路配置時(shí)只支持6個(gè)PCIE插槽。,9300和9500系列處理器中，主推 9500系列處理器，9500系列處理器中，9540性價(jià)比最高，主推9540CPU，對于主頻和性能要求較高的應(yīng)用，推薦9560CPU。,POWER7(+) 處理器,,POWER7+ 處理器的性能擴(kuò)展到了新的水平，最高提供 64 個(gè) 4.4 GHz 核心處理器，或在單系統(tǒng)中提供 128 個(gè) 3.7 GHz 的核心處理器速度，以便在企業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)中支持最高要求的應(yīng)用程序，包

41、括新興的公有或私有云環(huán)境,POWER8處理器,POWER8 處理器使用IBM 22納米絕緣硅(SOI)技術(shù)。每個(gè)處理器芯片649平方毫米,包含42億個(gè)晶體管。POWER8處理器的增強(qiáng)功能:POWER8內(nèi)存控制器支持DDR3芯片和DDR4內(nèi)存內(nèi)存緩沖區(qū)，提升內(nèi)存交換效率。每個(gè)內(nèi)存板CDIMM提供16 MB L4緩存芯片，降低了本地訪問內(nèi)存的內(nèi)存延遲，L4緩存的對POWER8處理器上運(yùn)行的應(yīng)用程

42、序完全透明。每個(gè)POWER8處理器最大支持128 MB的L4緩存。支持硬件事務(wù)內(nèi)存。支持芯片上的加速器，包括加密，壓縮以及隨機(jī)數(shù)加速器。自適應(yīng)電源管理。,Power CPU,POWER是Performance Optimization With Enhanced RISC的縮寫,SPARC T5 CPU,相對于SPARC T4的40nm工藝，8核心以及3.0GHz，4MB三級(jí)緩存等

43、關(guān)鍵特性，新的SPARC T5采用了28nm工藝制造，亂序雙發(fā)射架構(gòu)，16級(jí)整數(shù)流水線，16個(gè)浮點(diǎn)單元，16個(gè)加密單元，擁有多達(dá)16個(gè)S3核心，每個(gè)核心都支持1-8路動(dòng)態(tài)同步多線程(最多128線程)，主頻也高達(dá)3.6GHz。緩存方面，每核心搭配16KB四路關(guān)聯(lián)指令和數(shù)據(jù)緩存、128KB二級(jí)緩存(總計(jì)2MB)，所有核心共享8MB三級(jí)緩存。,SPARC CPU,SPARC 全稱為“可擴(kuò)充處理器架構(gòu)”（Scalable Processor

44、ARChitecture）,RAS是什么?,68,有一種關(guān)于RAS的定義:Reliability服務(wù)器出現(xiàn)錯(cuò)誤或者缺陷的頻率Availability系統(tǒng)或者應(yīng)用的性能受到錯(cuò)誤或缺陷的影響Serviceability錯(cuò)誤和錯(cuò)誤造成的影響及時(shí)傳遞給用戶或者服務(wù)以及錯(cuò)誤在不影響業(yè)務(wù)的情況下被修復(fù)的效率,RAS 是為了最小化停機(jī)時(shí)間,各廠商 RAS對比,目錄,小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)及分區(qū)技術(shù)小型

45、機(jī)CPU介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對比,UNIX操作系統(tǒng)誕生于60年代末期的Bell實(shí)驗(yàn)室美國電話電報(bào)公司(AT&T)在70年代中期開始發(fā)行UNIX的非商業(yè)許可證從70年代末開始在市場上出現(xiàn)了不同的UNIX商品化版本,UNIX歷史,Unix是什么？,Unix：一個(gè)強(qiáng)大的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持多種處理器架構(gòu)，屬于交互式分時(shí)操作系統(tǒng)。目前它的商標(biāo)權(quán)由國際開放標(biāo)準(zhǔn)組織所擁有，只有符合單一UNIX規(guī)范的UNIX

46、系統(tǒng)才能使用UNIX這個(gè)名稱，否則只能稱為類UNIX（UNIX-like）。,multi-user：多用戶（允許多個(gè)用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)的能力）multi- processor：多任務(wù)（為每個(gè)用戶同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)的能力）分時(shí)操作系統(tǒng)：（UNIX系統(tǒng)就采用剝奪式動(dòng)態(tài)優(yōu)先的CPU調(diào)度）：分時(shí)操作系統(tǒng)將CPU時(shí)間劃分為多個(gè)時(shí)間片,每個(gè)用戶一次只能運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片，時(shí)間片一到就讓出處理機(jī)供其他用戶程序使用。由于CPU速度很快，而時(shí)間片相對較短（

47、為毫級(jí)），所以，每個(gè)用戶在自己的終端上操作時(shí)感覺不到其他用戶的存在，就象他在獨(dú)占整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣）,Unix操作系統(tǒng)的組成,Unix操作系統(tǒng)主要分成三個(gè)主要部分,操作系統(tǒng)的核心，直接控制著計(jì)算機(jī)的各種資源，能有效地管理硬件設(shè)備、內(nèi)存空間和進(jìn)程等，使得用戶程序不受錯(cuò)綜復(fù)雜的硬件事件細(xì)節(jié)的影響。,Unix內(nèi)核與用戶之間的接口，是Unix的命令解釋器。目前常見的Shell有Bourne Shell（sh）、Korn Shell（ksh）、C

48、 Shell（csh）、Bourne-again Shell（bash）,UNIX提供了很多工具軟件和應(yīng)用程序供用戶使用，包括各種開發(fā)工具，編譯器，網(wǎng)絡(luò)通訊處理程序等，所有應(yīng)用程序都在Shell的管理和控制下為用戶服務(wù),UNIX內(nèi)核體系結(jié)構(gòu),74,整個(gè)UNIX系統(tǒng)可分成兩大部分：1. 由用戶程序和系統(tǒng)提供的服務(wù)構(gòu)成的所謂核外程序，形成了良好的系統(tǒng)環(huán)境；2. 操作系統(tǒng)，又稱為核心，其中兩個(gè)主要的部分是文件子系統(tǒng)和進(jìn)程控制子系統(tǒng)。

49、 進(jìn)程控制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、結(jié)束、同步、通信和進(jìn)程調(diào)度以及存儲(chǔ)器的管理。 文件子系統(tǒng)用于有效地管理系統(tǒng)中的所有文件、并提供高速緩沖機(jī)制。 核外程序通過引用兩組被明確定義的系統(tǒng)調(diào)用與核心交往：1）一組用于與文件子系統(tǒng)的交互作用；2）另一組則用于與進(jìn)程控制子系統(tǒng)的交互作用。,,,Unix,,,,,技術(shù)成熟，可靠性高,可移植性好,網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫功能強(qiáng)大,開放性，安全機(jī)制完善,良好的開發(fā)環(huán)境,Unix特點(diǎn),U

50、nix是目前性能最高、穩(wěn)定性最好的操作系統(tǒng),主流操作系統(tǒng),,K-UX,浪潮K-UX操作系統(tǒng),國內(nèi)唯一通過Unix03標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的操作系統(tǒng)國內(nèi)唯一通過國家信息系統(tǒng)安全等級(jí)保護(hù)三級(jí)認(rèn)證的Unix系統(tǒng),中國操作系統(tǒng)發(fā)展道路中的里程碑,,TCSEC(Trusted Computer System Evaluation Criteria : 美國防部系統(tǒng)安全測評(píng)標(biāo)準(zhǔn)),操作系統(tǒng)安全分級(jí),K-UX 操作系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制,驅(qū)動(dòng)程序虛擬運(yùn)行環(huán)境為設(shè)備驅(qū)動(dòng)提

51、供隔離運(yùn)行環(huán)境，從根本上解決了不良驅(qū)動(dòng)對系統(tǒng)的潛在威脅,操作系統(tǒng)核心級(jí)進(jìn)程同步高可用機(jī)制，失效切換時(shí)間縮短至微秒級(jí),內(nèi)核多副本技術(shù)保證操作系統(tǒng)核心狀態(tài)意外改變時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,浪潮K-UX 操作系統(tǒng)在硬件抽象層、驅(qū)動(dòng)程序?qū)?、?nèi)核功能層和應(yīng)用支撐層具備了多種有效的容錯(cuò)特性，實(shí)現(xiàn)了完備的整體容錯(cuò)機(jī)制，全面支撐核心關(guān)鍵應(yīng)用,,內(nèi)核多副本與共享庫多副本技術(shù),面向體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新優(yōu)化，解決節(jié)點(diǎn)間訪存效率不一致引發(fā)的性能問題在各節(jié)點(diǎn)建立核心及共享庫副

52、本，保證應(yīng)用程序總是訪問本地的操作系統(tǒng)內(nèi)核及共享庫，顯著提高系統(tǒng)整體性能多級(jí)調(diào)度域，多副本，DMA局部化等優(yōu)化技術(shù)提升系統(tǒng)性能近270%,以性能基準(zhǔn)測試LMbench為例：每秒調(diào)用SysCall約 21000 次，庫函數(shù)約 9000 次使用多副本技術(shù)后該應(yīng)用每秒減少近 30000 次遠(yuǎn)程內(nèi)存訪問，提升性能近 160%,技術(shù)突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制,,內(nèi)核級(jí)進(jìn)程冗余技術(shù),將現(xiàn)有高可用系統(tǒng)的失效切換時(shí)間由分鐘級(jí)大幅縮短至微秒級(jí)

53、識(shí)別關(guān)鍵應(yīng)用，透明地構(gòu)造進(jìn)程冗余特定同步點(diǎn)對比主進(jìn)程與冗余進(jìn)程的執(zhí)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，精確維護(hù)其一致性,技術(shù)突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制,,驅(qū)動(dòng)程序虛擬運(yùn)行環(huán)境,為設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供隔離運(yùn)行環(huán)境，從根本上解決了不良驅(qū)動(dòng)對系統(tǒng)的潛在威脅在驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核間構(gòu)建驅(qū)動(dòng)隔離層，對內(nèi)核區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格的訪問控制支持驅(qū)動(dòng)程序故障檢測及恢復(fù)，能夠自動(dòng)識(shí)別和重新初始化失效的驅(qū)動(dòng)模塊,技術(shù)突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制,進(jìn)程管理子系統(tǒng),進(jìn)程: 執(zhí)行中

54、的程序. 包括處理器狀態(tài),資源集，核心內(nèi)部數(shù)據(jù),內(nèi)存地址空間及映射以及執(zhí)行線程. 進(jìn)程管理: 向應(yīng)用程序提供虛擬的CPU資源. 對應(yīng)用而言,如同其獨(dú)占處理器;對用戶而言,如同多個(gè)程序并行執(zhí)行. 內(nèi)核中的進(jìn)程管理包括進(jìn)程調(diào)度,負(fù)載均衡及進(jìn)程間通信CPUSET：提供多種功能，可以用來設(shè)置進(jìn)程的與CPU的綁定關(guān)系，遷移進(jìn)程至指定的CPU上執(zhí)行，指定一個(gè)程序在某個(gè)CPU上運(yùn)行等。,故障管理子系統(tǒng),Fault Manager System

55、（簡稱FMS）：提供了一套完整靈活的體系結(jié)構(gòu)，用于錯(cuò)誤檢測，自動(dòng)診斷，代理響應(yīng)（包括隔離、恢復(fù)和修復(fù)），擁有結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)預(yù)測性自我修復(fù)能力。FMS實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)組件（包括CPU，內(nèi)存和I/O子系統(tǒng)）有效管理，當(dāng)檢測到錯(cuò)誤后，能夠及時(shí)診斷并處理。從而，保證系統(tǒng)可以在出現(xiàn)某些底層故障的情況下繼續(xù)運(yùn)行。,應(yīng)用容器子系統(tǒng),應(yīng)用容器是由操作系統(tǒng)管理的、具有特定資源的虛擬運(yùn)行環(huán)境。容器技術(shù)有效地將由單個(gè)操作系統(tǒng)管理的資源靈活地劃分到獨(dú)立的

56、虛擬運(yùn)行環(huán)境中，以實(shí)現(xiàn)高效地資源分配和故障隔離。K-UX操作系統(tǒng)應(yīng)用容器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了處理器占用率、內(nèi)存總量等多種系統(tǒng)資源的動(dòng)態(tài)設(shè)置。與虛擬機(jī)技術(shù)不同，所有應(yīng)用容器直接運(yùn)行在同一操作系統(tǒng)，無需虛擬監(jiān)控層的管理，容器向應(yīng)用程序提供虛擬的操作系統(tǒng)視圖，而非物理機(jī)器。應(yīng)用容器僅消耗極少的系統(tǒng)資源，使用K-UX操作系統(tǒng)應(yīng)用容器帶來的性能損失不超過3%。,目錄,小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)及分區(qū)技術(shù)小型機(jī)CPU介紹小

57、型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對比,小型機(jī)與x86服務(wù)器比較,體系結(jié)構(gòu)：通常小型機(jī)為了提供更快的處理速度、更穩(wěn)定的系統(tǒng)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候比低端考慮更多，例如為了支持更多的最大CPU數(shù)量、更寬的總線、更多的熱插拔設(shè)備支持、更高的設(shè)備冗余度。低端服務(wù)器在設(shè)計(jì)的過程中，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)降低了很多。,小型機(jī)與x86服務(wù)器比較,CPU：小型機(jī)CPU采用的指令集是RISC或者EPIC指令集，此類指令集特點(diǎn)為指令執(zhí)行效率更高，速度更快，一般此類CPU

58、更適合OLAP和OLTP類應(yīng)用。在CPU的RAS特性方面，Intel至強(qiáng)CPU和Intel安騰及IBM Power CPU所支持的RAS特性數(shù)量方面基本持平，但在“邏輯數(shù)據(jù)完整性檢測”、“不可糾錯(cuò)數(shù)據(jù)恢復(fù)”等關(guān)鍵性指標(biāo)方面，Intel至強(qiáng)CPU仍存在一定差距。,小型機(jī)與x86服務(wù)器比較,擴(kuò)展性：目前普通的x86服務(wù)器由于CPU架構(gòu)和芯片組限制，最大支持8顆CPU處理器，小型機(jī)目前市場上普遍最大支持32顆CPU，這種超級(jí)的并行能力把X8

59、6服務(wù)器遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在后面。另外小型機(jī)支持更多I/O接口，為小型機(jī)提供IO支持，可以提供足夠的帶寬將處理結(jié)果從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去或者保存到磁盤，更適合OLTP類應(yīng)用。,小型機(jī)與x86服務(wù)器比較,操作系統(tǒng)：現(xiàn)在各個(gè)廠家的小型機(jī)都會(huì)裝載特有的UNIX操作系統(tǒng)，因此廠家可以針對硬件對操作系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，充分發(fā)揮每顆CPU的能力，這本身需要非常復(fù)雜的技術(shù)。另外操作系統(tǒng)還可以對內(nèi)存的進(jìn)程進(jìn)行管理，如果某個(gè)進(jìn)程有問題（比如死循環(huán)），可能會(huì)把系統(tǒng)的資源耗盡。U

60、NIX在設(shè)計(jì)之初就是為更好地協(xié)調(diào)多用戶、多進(jìn)程之間的調(diào)度而設(shè)計(jì)的，通?？梢愿玫乜刂七@些耗資源的進(jìn)程，在各個(gè)進(jìn)程之間合理地分配CPU處理能力。最后，UNIX一般不提供很復(fù)雜的多媒體、圖形界面、而這些絢麗的用戶界面卻是CPU和內(nèi)存消耗大戶。,小型機(jī)優(yōu)勢與x86服務(wù)器比較,整機(jī)穩(wěn)定性：處理器RAS內(nèi)存RAS整機(jī)RAS操作系統(tǒng)RAS,CPURAS,內(nèi)存RAS,整機(jī)RAS,操作系統(tǒng)RAS,小型機(jī)與x86比較,服務(wù)：由于小型機(jī)性能、可靠性