小型機技術基礎概述及各廠家小型機介紹

1、小型機技術基礎概述,目錄,小型機歷史及定義各廠商小型機內(nèi)部構造小型機體系結(jié)構小型機分區(qū)技術介紹小型機CPU介紹小型機操作系統(tǒng)小型機與x86服務器對比,第一代計算機和大型機,世界上第一臺現(xiàn)代電子計算機“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個操作臺，重達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推出了劃時代的大型機 System 3

2、60，System 360成為第一部具有硬件擴充彈性化的特點的大型主機。,小型機名字由來,1965年DEC公司的PDP-8的小型計算機發(fā)布上市，此時倫敦街頭正流行“迷你裙”，因此這款當時小巧玲瓏的機器被稱為“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格受到市場青睞，并引發(fā)了當時計算機市場的小型化革命，小型機的名字由此而來 。,小型機定位,目前市場上按體系架構分類，服務器可分為：X86服務器、小型機、大型機

3、,,,,大型機,小型機,X86服務器,廠商：IBM,廠商：IBM、HP、Oracle、浪潮,廠商：浪潮、Dell、聯(lián)想、曙光、華為等,單機性能,出貨量,小型機定義,小型機泛指各個計算機廠商生產(chǎn)的基于RISC （Reduced Instruction Set Computer 精簡指令集）或者EPIC技術的CPU，運行UNIX一類操作系統(tǒng)（每個廠商都有自己“改良版”的UNIX）的服務器，此類服務器一般用于商業(yè)領域計算、處理的應用。,CPU

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

5、家小型機產(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

6、產(chǎn)品線,旗艦型32路256核,核心型 32路128核,靈動型 8路64核,K1 950,K1 930,K1 910,整機RAS特性增強,計算性能提升,K1產(chǎn)品線實現(xiàn)關鍵應用主機高中低端市場全面覆蓋K1 910——靈動迅捷，關鍵應用系統(tǒng)的高效整合平臺K1 930——堅若磐石，關鍵應用系統(tǒng)的護航基石K1 950——卓越超群，關鍵應用系統(tǒng)的最佳部署平臺配合K-UX、K-DB，滿足全部關鍵行業(yè)客戶需求,下一代千核級關鍵應用主機,

7、小型機構成-天梭K1系統(tǒng),浪潮天梭K1系統(tǒng)采用模塊化設計，包括計算模塊、互連模塊、管理模塊等，其中計算模塊為主要模塊，包含CPU、內(nèi)存等部件，互聯(lián)模塊用于各個計算模塊的連接,,計算模塊,互連模塊,管理模塊,散熱模塊,I/O模塊,電源模塊,各個模塊,小型機構成-天梭K1系統(tǒng)計算模塊內(nèi)部結(jié)構,浪潮天梭 K1 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)互連拓撲如右圖所示：主要由 8 個計算模塊和 4 個 NR 板組成，每個計算板上兩個 NC 芯片，每個 NC 芯片有 4

8、 個高速NI 端口，每個 NI 端口的速率達到 8.5GB/s，16 個 NC和 4 個 NR 實現(xiàn)全互連。,小型機構成-天梭K1系統(tǒng)計算模塊內(nèi)部結(jié)構,計算模塊為系統(tǒng)提供強大的計算能力，以及多種設備接口，是系統(tǒng)的核心模塊,小型機構成-天梭K1系統(tǒng)K2芯片,國際先進的自主知識產(chǎn)權的處理器協(xié)同芯片16端口的高階交叉開關實現(xiàn)32路系統(tǒng)的單級網(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,構成多平面網(wǎng)絡結(jié)構,中國成為世界上第三個掌握此

9、核心技術的國家,小型機產(chǎn)品——IBM篇,小型機構成-IBM 770,IBM 小型機770由四個4U機架服務器組成，多個節(jié)點服務器之間通過SMP Flex線纜按照一定的規(guī)則順序連接起來。,小型機構成-IBM 770,每個4U機架式服務器包括一個Power7處理器卡，封裝了兩個Power7芯片插槽和16個DDR3內(nèi)存插槽。,小型機產(chǎn)品-HP篇,小型機構成-HP Super Dome2,惠普的小型機Super Dome2定位為關鍵業(yè)務服務器，

10、為刀片架構，主要由I/O擴展柜、刀片機箱和存儲單元三部分組成。每個刀片機箱可插8個刀片，每個刀片可支持兩顆安騰CPU。,小型機構成-HP Super Dome2,以下為Superdome 2刀片上的主要組成單元。其中每個CPU通過4顆Memory Buffer（內(nèi)存緩沖）芯片連接到16個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CPU提供的

11、3條QPI來實現(xiàn)的。,小型機構成-HP Super Dome2,小型機產(chǎn)品——Oracle篇,小型機構成-Oracle T5系列服務器,Oracle的T5系列處理器，其中T5代表此類服務器所用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,小型機構成-Oracle T5系列服務器,Oracle系列服務器支持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，小型機有著有普通服務器不一樣的內(nèi)部構造，這是由于各廠商為提高小型機的整機性能和高可靠性而進行整體優(yōu)化的結(jié)果。,目錄,小型機歷史及定義各廠商小型機內(nèi)部構造小型機體系結(jié)構小型機CPU介紹小型機分區(qū)技術介紹小型機操作系統(tǒng)小型機與x86服務器對比,小型機體系結(jié)構,SMP結(jié)構：目前 IBM POWER系列處理器采用的是SMP結(jié)構，在CPU設計、操作系統(tǒng)架構等方面進行優(yōu)化，可實現(xiàn)最大32路CPU互聯(lián)。N

13、UMA結(jié)構：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。CPU直連：Oracle T5系列小型機采用的體系結(jié)構,天梭 K1,P795,Superdome2,SPARC M6-32,Fujitsu M10,服務器體系架構-SMP,SMP (Symmetric Multi Processing)：全稱是對稱多處理技術，是指在一個計算機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。,

14、,服務器體系架構-SMP,SMP (Symmetric Multi Processing)，并行處理技術，應用比較廣泛，單處理器很難滿足實際應用需求，廠商開始采用對稱多處理來解決問題，常規(guī)的是4-8個CPU。,SMP體系結(jié)構適用性,可用性較差能承擔一般性系統(tǒng)業(yè)務，在對應核心業(yè)務時，難以保障用戶投資,擴展能力有限每個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)構介紹,NUMA(Non-Unifo

15、rm Memory Access)：為了突破SMP在擴展能力上的限制，來構建大型系統(tǒng)，NUMA技術順勢而生。NUMA（非一致性訪問存儲架構）由多個CPU模塊組成，每個CPU模塊由多個CPU組成，并且具有獨立的本地內(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)構介紹——發(fā)展歷程,NUMA

16、體系結(jié)構介紹,訪問速度：本地節(jié)點>鄰居節(jié)點>遠端節(jié)點,,,遠端節(jié)點,鄰居節(jié)點,,,,本地節(jié)點,對于某個節(jié)點中的所有CPU，此節(jié)點稱為本地節(jié)點,與本地節(jié)點相鄰的節(jié)點稱為鄰居節(jié)點,非本地節(jié)點或鄰居節(jié)點的節(jié)點，稱為遠端節(jié)點,NUMA具有多個節(jié)點(Node)，每個節(jié)點可以擁有多個CPU(每個CPU可以具有多個核或線程)。節(jié)點可分為本地節(jié)點(Local Node)、鄰居節(jié)點(Neighbour Node)和遠端節(jié)點(Remote No

17、de)三種類型。,NUMA體系結(jié)構特點,,擺脫超大總線對多處理器的束縛，增強單一操作系統(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)構優(yōu)點,,提供內(nèi)存互聯(lián)的硬件系統(tǒng)在保持系統(tǒng)規(guī)模高擴展的前提下，實現(xiàn)處理器帶寬與網(wǎng)絡帶寬相對平衡，并同時保持較低的互連網(wǎng)絡平均延遲。,NUMA體系結(jié)構優(yōu)點,,NUMA系統(tǒng)的帶寬較寬，適合多線程、多事務的并發(fā)處理模式高負荷下，保障系統(tǒng)高性能、穩(wěn)定性、可靠性,NUMA體

18、系結(jié)構優(yōu)點,NUMA結(jié)構與SMP結(jié)構對比,目錄,小型機歷史及定義各廠商小型機內(nèi)部構造小型機體系結(jié)構小型機分區(qū)技術介紹小型機CPU介紹小型機操作系統(tǒng)小型機與x86服務器對比,分區(qū)概念,所謂分區(qū),就是將一臺物理上的服務器劃分為多臺機器來使用的技術，可分為物理分區(qū)、虛擬分區(qū)。在小型機分區(qū)技術里：物理分區(qū)可分為固定式分區(qū)、靜態(tài)分區(qū)以及動態(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服務器應用模式,System P 服務器在一般的計算環(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 ) 和 IVM(Integrated Virtualization Manager，集成虛擬化管理器 )、Systems Director 為實現(xiàn)服務器的虛擬化提供了強有力的支持。,通過HMC管理服務器,通過IVM管理服

20、務器,通過Director管理服務器,POWER System分區(qū)技術——LPAR、DLPAR、VPAR,邏輯分區(qū)（LPAR）就是將單臺服務器劃分成多個邏輯服務器，彼此運行獨立的應用程序。每個 LPAR 擁有自己的 CPU、內(nèi)存和 I/O 設備分配。此類分區(qū)是在固件級別而不是在物理資源級別進行的。每個 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)的運行，然后重新引導分區(qū)。動態(tài)邏輯分區(qū) (

21、DLPAR)則允許在不中斷應用操作的情況下，增加或減少分區(qū)占用的資源，為計算環(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，它對 CPU 的劃分粒度更細了，每顆CPU 可以等分成多個具有相同處理能力的 Entitle Unit，而每個分區(qū)最少可以分配 0.1 個 Entitle Unit。使用微分區(qū)技術對 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實現(xiàn)分區(qū)資源的劃分，一個mini的AIX操作系統(tǒng)，邏輯分區(qū)下，其CPU/內(nèi)存資源在一個資源池中進行分配，而IO板卡和內(nèi)置存儲資源也需要統(tǒng)一由Hypervisor進行管理。因此，從體系架構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)定性上存在風險。因一個分區(qū)的故障

23、導致整機宕機的情況在電信、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個邏輯分區(qū)安裝VIOS(虛擬IO服務器)，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VIOS核心的內(nèi)存出現(xiàn)物理故障，有很大可能導致VIOS分區(qū)宕機，從而導致所有微分區(qū)的IO出現(xiàn)故障而宕機。,,單點故障風險,非電氣隔離，分區(qū)故障容易引起整機宕機,,,,浪潮天梭K1系統(tǒng)分區(qū)技術,硬件分區(qū)：浪潮

24、天梭K1系統(tǒng)可選擇硬件分區(qū)技術，單一分區(qū)（節(jié)點）裝載單一操作系統(tǒng)，各個分區(qū)擁有獨自的資源。應用容器：浪潮天梭K1系統(tǒng)可以實現(xiàn)在同一操作系統(tǒng)內(nèi)將不同應用隔離起來，實現(xiàn)不同應用之間的隔離。,APP1,HW1,OS1,硬件分區(qū),APP2,APPn,…,應用容器,,硬件分區(qū)、應用容器技術優(yōu)勢,最高級別可靠性：分區(qū)與分區(qū)之間完全電氣隔離，一個分區(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),,,應用容器,一定級別的可靠性：實現(xiàn)在同一操作系統(tǒng)上不同應用的隔離。更高程度的靈活性：硬件資源可被所有應用程序共享，資源配置更靈活。,,目錄,小型機歷史及定義各廠商小型機內(nèi)部構造小型機體系結(jié)構及分區(qū)技術小型機CPU介紹小型機操作系統(tǒng)小型機與x86服務器對比,復雜指令集----- 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）專用平臺、專用系統(tǒng)大型應用后臺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關鍵應用計算機）大型應用后臺密集集中處理專

27、用平臺、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習，CISC 指令也不隨意增加，大部分指令也能在一個時鐘周期內(nèi)完成。RISC也設計了一些復雜的指令，允許在更多時鐘周期內(nèi)完成。,,,各廠商小型機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)級服務器與高效能運算系統(tǒng)。面向商業(yè)智能分析、數(shù)據(jù)庫、大型內(nèi)存應用、云計算等最繁重的應用領域。,商業(yè)智能分析,數(shù)據(jù)庫,云計算,大型內(nèi)存應用,,,,安騰CPU產(chǎn)品亮點,關鍵業(yè)務頂級計算能力針對UNIX與大型主機系統(tǒng)優(yōu)化設計采用安騰CPU的UNIX操作系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、大型ERP 等應用測試，證實了安騰CPU的超級計算能力,關鍵數(shù)據(jù)終極保護安騰CPU集成了多種容錯技術，處理器可自動檢測并從多種錯

29、誤中恢復另外安騰CPU在設計過程中始終將錯誤預防放在首要位置，很多錯誤在電路設計層面就被避免安騰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獨有的睿頻加速技術提供了先進的功耗監(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)存動態(tài)時鐘，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%，待機功耗降低80%關鍵創(chuàng)新技術Intel 指令重試Intel® 超線程技術, 增強的雙域多線程支持Intel® Itanium 處理器新指令,,增強的企業(yè)級表現(xiàn),53,4 bundle, 12-wide issue pipeline,Intel Itanium 處理器新指令自適應預加載,

31、8核心總共54MB高速緩存,Intel 超線程技術，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,,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,Electrically I

32、solated Partitions,硬件分區(qū),熱插拔,動態(tài)容量改變,業(yè)務連續(xù)性永不停頓,,,,+-,,世界級的RAS,56,更完整的錯誤處理-HW/SW 恢復機制,緩存線路錯誤預測處理,擴大保護-增加誤差修正功能,重試指令自動恢復,Intel 指令重試技術,端到端的錯誤檢測,Intel 緩存安全技術,完整的固件錯誤處理-MAC,Itanium RAS 有助于提供不間斷的彈性,Intel 指令重試技術,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誤在指令緩存池里的錯誤的指令會被重新執(zhí)行以使系統(tǒng)從嚴重錯誤中恢復過來,57,Intel 指令重現(xiàn)技術能夠避免系統(tǒng)宕機和數(shù)據(jù)崩潰,,,,,,,,,指令緩存池,,重試路徑,,,,增強的Intel 超線程技術,支持雙域多線程可顯著增強處理器性能最小化了傳統(tǒng)安騰多線程實現(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架構增加了整體指吞吐率,,指令緩存池,Poulson 的架構和新指令為安騰計算的未來打下基礎,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)運算mpy4mpyshl4clz,擴展軟件預取ifetch.count,擴展的據(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,普通的睿頻加速,Itanium® 9300,Itanium® 9500,智能睿頻加速技術提供更加細粒度的性能優(yōu)化，能夠使任意指定的核心的性能最優(yōu),Itanium 關鍵價值總結(jié),61,世界領先的系統(tǒng)彈性,可擴展的性能,系統(tǒng)級別創(chuàng)新,Intel 指令重試技術, 端到端錯誤檢測和固件錯誤處理支持硬件分區(qū)的先進的虛擬化技術基于內(nèi)置冗余的自動錯誤檢測和恢復技術的soft-Error保護,Itanium 9500 系列高

39、達2.4倍的性能提升先進的EPIC架構支持大內(nèi)存尋址(50/64 PA/VA)可伸縮性的節(jié)點控制,世界領先的Unix平臺先進的系統(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測分析和根源分析支持,安騰9500 提供企業(yè)級的性能和系統(tǒng)彈性,安騰CPU配置主推及注意事項,對于K1 930 950，由于每節(jié)點有四顆CPU，因此在配置CPU時以四顆為單位。K1 910支持9500系列處理器，支持2路、4路、6路、8路配置，2

40、路配置時只支持6個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性價比最高，主推9540CPU，對于主頻和性能要求較高的應用，推薦9560CPU。,POWER7(+) 處理器,,POWER7+ 處理器的性能擴展到了新的水平，最高提供 64 個 4.4 GHz 核心處理器，或在單系統(tǒng)中提供 128 個 3.7 GHz 的核心處理器速度，以便在企業(yè)基礎架構中支持最高要求的應用程序，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。每個處理器芯片649平方毫米,包含42億個晶體管。POWER8處理器的增強功能: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處理器上運行的應用程

42、序完全透明。每個POWER8處理器最大支持128 MB的L4緩存。支持硬件事務內(nèi)存。支持芯片上的加速器，包括加密，壓縮以及隨機數(shù)加速器。自適應電源管理。,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三級緩存等

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

44、ARChitecture）,RAS是什么?,68,有一種關于RAS的定義:Reliability服務器出現(xiàn)錯誤或者缺陷的頻率Availability系統(tǒng)或者應用的性能受到錯誤或缺陷的影響Serviceability錯誤和錯誤造成的影響及時傳遞給用戶或者服務以及錯誤在不影響業(yè)務的情況下被修復的效率,RAS 是為了最小化停機時間,各廠商 RAS對比,目錄,小型機歷史及定義各廠商小型機內(nèi)部構造小型機體系結(jié)構及分區(qū)技術小型

45、機CPU介紹小型機操作系統(tǒng)小型機與x86服務器對比,UNIX操作系統(tǒng)誕生于60年代末期的Bell實驗室美國電話電報公司(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：一個強大的多用戶、多任務操作系統(tǒng)，支持多種處理器架構，屬于交互式分時操作系統(tǒng)。目前它的商標權由國際開放標準組織所擁有，只有符合單一UNIX規(guī)范的UNIX

46、系統(tǒng)才能使用UNIX這個名稱，否則只能稱為類UNIX（UNIX-like）。,multi-user：多用戶（允許多個用戶同時使用計算機的能力）multi- processor：多任務（為每個用戶同時執(zhí)行多個任務的能力）分時操作系統(tǒng)：（UNIX系統(tǒng)就采用剝奪式動態(tài)優(yōu)先的CPU調(diào)度）：分時操作系統(tǒng)將CPU時間劃分為多個時間片,每個用戶一次只能運行一個時間片，時間片一到就讓出處理機供其他用戶程序使用。由于CPU速度很快，而時間片相對較短（

47、為毫級），所以，每個用戶在自己的終端上操作時感覺不到其他用戶的存在，就象他在獨占整個計算機系統(tǒng)一樣）,Unix操作系統(tǒng)的組成,Unix操作系統(tǒng)主要分成三個主要部分,操作系統(tǒng)的核心，直接控制著計算機的各種資源，能有效地管理硬件設備、內(nèi)存空間和進程等，使得用戶程序不受錯綜復雜的硬件事件細節(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用程序供用戶使用，包括各種開發(fā)工具，編譯器，網(wǎng)絡通訊處理程序等，所有應用程序都在Shell的管理和控制下為用戶服務,UNIX內(nèi)核體系結(jié)構,74,整個UNIX系統(tǒng)可分成兩大部分：1. 由用戶程序和系統(tǒng)提供的服務構成的所謂核外程序，形成了良好的系統(tǒng)環(huán)境；2. 操作系統(tǒng)，又稱為核心，其中兩個主要的部分是文件子系統(tǒng)和進程控制子系統(tǒng)。

49、 進程控制子系統(tǒng)負責進程的創(chuàng)建、結(jié)束、同步、通信和進程調(diào)度以及存儲器的管理。 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）另一組則用于與進程控制子系統(tǒng)的交互作用。,,,Unix,,,,,技術成熟，可靠性高,可移植性好,網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫功能強大,開放性，安全機制完善,良好的開發(fā)環(huán)境,Unix特點,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標準認證的操作系統(tǒng)國內(nèi)唯一通過國家信息系統(tǒng)安全等級保護三級認證的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)安全測評標準),操作系統(tǒng)安全分級,K-UX 操作系統(tǒng)容錯機制,驅(qū)動程序虛擬運行環(huán)境為設備驅(qū)動提

51、供隔離運行環(huán)境，從根本上解決了不良驅(qū)動對系統(tǒng)的潛在威脅,操作系統(tǒng)核心級進程同步高可用機制，失效切換時間縮短至微秒級,內(nèi)核多副本技術保證操作系統(tǒng)核心狀態(tài)意外改變時系統(tǒng)穩(wěn)定運行,浪潮K-UX 操作系統(tǒng)在硬件抽象層、驅(qū)動程序?qū)印?nèi)核功能層和應用支撐層具備了多種有效的容錯特性，實現(xiàn)了完備的整體容錯機制，全面支撐核心關鍵應用,,內(nèi)核多副本與共享庫多副本技術,面向體系結(jié)構的創(chuàng)新優(yōu)化，解決節(jié)點間訪存效率不一致引發(fā)的性能問題在各節(jié)點建立核心及共享庫副

52、本，保證應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)整體性能多級調(diào)度域，多副本，DMA局部化等優(yōu)化技術提升系統(tǒng)性能近270%,以性能基準測試LMbench為例：每秒調(diào)用SysCall約 21000 次，庫函數(shù)約 9000 次使用多副本技術后該應用每秒減少近 30000 次遠程內(nèi)存訪問，提升性能近 160%,技術突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯機制,,內(nèi)核級進程冗余技術,將現(xiàn)有高可用系統(tǒng)的失效切換時間由分鐘級大幅縮短至微秒級

53、識別關鍵應用，透明地構造進程冗余特定同步點對比主進程與冗余進程的執(zhí)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，精確維護其一致性,技術突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯機制,,驅(qū)動程序虛擬運行環(huán)境,為設備驅(qū)動提供隔離運行環(huán)境，從根本上解決了不良驅(qū)動對系統(tǒng)的潛在威脅在驅(qū)動程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核間構建驅(qū)動隔離層，對內(nèi)核區(qū)域進行嚴格的訪問控制支持驅(qū)動程序故障檢測及恢復，能夠自動識別和重新初始化失效的驅(qū)動模塊,技術突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯機制,進程管理子系統(tǒng),進程: 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. 進程管理: 向應用程序提供虛擬的CPU資源. 對應用而言,如同其獨占處理器;對用戶而言,如同多個程序并行執(zhí)行. 內(nèi)核中的進程管理包括進程調(diào)度,負載均衡及進程間通信CPUSET：提供多種功能，可以用來設置進程的與CPU的綁定關系，遷移進程至指定的CPU上執(zhí)行，指定一個程序在某個CPU上運行等。,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，用于錯誤檢測，自動診斷，代理響應（包括隔離、恢復和修復），擁有結(jié)構化的事件驅(qū)動機制，實現(xiàn)預測性自我修復能力。FMS實現(xiàn)對系統(tǒng)組件（包括CPU，內(nèi)存和I/O子系統(tǒng)）有效管理，當檢測到錯誤后，能夠及時診斷并處理。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)運行。,應用容器子系統(tǒng),應用容器是由操作系統(tǒng)管理的、具有特定資源的虛擬運行環(huán)境。容器技術有效地將由單個操作系統(tǒng)管理的資源靈活地劃分到獨立的

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

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

58、更適合OLAP和OLTP類應用。在CPU的RAS特性方面，Intel至強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”、“不可糾錯數(shù)據(jù)恢復”等關鍵性指標方面，Intel至強CPU仍存在一定差距。,小型機與x86服務器比較,擴展性：目前普通的x86服務器由于CPU架構和芯片組限制，最大支持8顆CPU處理器，小型機目前市場上普遍最大支持32顆CPU，這種超級的并行能力把X8

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

60、NIX在設計之初就是為更好地協(xié)調(diào)多用戶、多進程之間的調(diào)度而設計的，通?？梢愿玫乜刂七@些耗資源的進程，在各個進程之間合理地分配CPU處理能力。最后，UNIX一般不提供很復雜的多媒體、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。,小型機優(yōu)勢與x86服務器比較,整機穩(wěn)定性：處理器RAS內(nèi)存RAS整機RAS操作系統(tǒng)RAS,CPURAS,內(nèi)存RAS,整機RAS,操作系統(tǒng)RAS,小型機與x86比較,服務：由于小型機性能、可靠性