權威人士講解傳統小型機與PC伺服器區別

權威人士講解傳統小型機與PC伺服器區別

關於小型機的話題近來比較熱，因為很多無論是PC伺服器還是安騰伺服器都聲稱自己做到了「小型機」水準。但是隨之卻把老百姓給攪暈了，以前清晰的小型機概念越來越模糊，到底什麼時候應該選擇傳統小型機，什麼時候應該選擇PC伺服器呢?我把在IBM UNIX WORLD上聽到的IBM系統科技事業部System p系統工程師朱漢東先生的講解搬來共享給大家。你從中找自己想了解的那部分吧^_^
　　
　　小型機說了很多年，PC伺服器也是大家比較熟悉的，他們區別還是非常大的，UNIX跟PC伺服器的CPU不同，最簡單台式機、筆記本用的CPU Intel的奔騰等非常清楚。但是提小型機處理器的名字都搞不清楚，現在他們用的CPU處理器都叫RISC處理器，常見的Intel包括AMD都是CISC處理器，那RISC跟CISC有什麼區別，RISC是精簡指令集計算機，CISC是複雜指令計算機。

　　RISC技術是IBM一個研究院在1974年發明的，IBM對計算機研究非常深入，在70年代就發現我們能夠用20%的指令就可以完成80%的工作，並且這20%的指令都是非常簡單和基礎的指令。如果要另外完成20%工作需要非常複雜的指令，如果要在CPU裡面實現指令，就導致CPU非常複雜，這個機器效率非常低，所以這就導致RISC技術的產生，RISC技術改寫了計算機發展的歷程。技術產生導致RISC System/6000的誕生。

　　其實RISC技術，CPU是一種架構，這裡面有非常多的型號，POWER5是比較典型的代表。IBM的POWER在RISC晶元裡面典型代表，RISC有一個二次跟八次法則，它的效率非常高，功率非常低，可靠性非常高。CISC代表性是大家非常了解的x86，在至強這一代處理器是非常典型的，它的特點主頻非常高，但是效率非常低，散熱量非常大，曾經看到一個新聞，以後CPU可以煮雞蛋都有可能。RISC和CISC兩種架構，設計的理念完全不同，所以中間的主頻沒有任何可比性，最重要看實際的性能。

　　IBM POWER6會出超過4個G的了。這裡要談一下大家非常關心安騰，這兩天大家看到網上關於Intel 安騰2CPU終於出來了，現在談雙核已經不是先進技術了，IBM在2001年POWER4已經是業界第一款雙核處理器。安騰是不是RISC，安騰不是RISC架構，那它是什麼架構，他有一個架構是EPIC，這是這兩年剛剛誕生的，它是不是比RISC或CISC更先進的，它不是，它是兩個不兼容的東西，它既不是一個更先進的技術，也不是有什麼新的發明。

　　跟CPU緊密相關的，64位、32位，這是我們經常說的x86，從8位到16位到32位，這兩年炒64位和雙核非常多。這64位和32位有什麼區別，為什麼64位包括X86體系架構，如果32位物理內存只能訪問4G，一次訪問最大的物理內存，當然也可以通過其他的手段訪問超過4G的內存，以前8086、8088要訪問1M內存採用非常複雜的技術，在今天4G的內存對於很多應用顯得太小了，尤其是資料庫的操作，尤其是一些Java的應用伺服器，Java非常吃內存的，4G內存非常小的，我這個機器配了1G內存，IBM跑System p系列伺服器，如果我給你做一個方案，我們就要做一個配置，我們怎麼配，怎麼連，這程序是Java寫的非常吃內存，所以在64位機器可以提供存儲空間到64位，64位的空間多大?也就是2的64次方，比2的32次方高太多，並且可以對64位數據進行數學和邏輯運算。

　　它表示數據的範圍更大，它的精度更准，對於大型資料庫支撐能力更強，以及對SMP擴展能力，一個存儲器支持CPU個數更多了。其實64位計算從IBM，從p的角度談得很少，因為我們在1997年、1998年談得最多的，IBM RS/6000就發布了RS64處理器，是第一款64位處理器，從那時代開始我們CPU已經全部是64位，這中間經過POWER4，POWER4+，POWER5以及POWER5+，所以我們今天64位已經是非常成熟的技術。AMD64跟Intel EM64T是什麼關係?在x86情況下的擴充，引進了64位的指令，在32位模式下不能算作典型的64位處理器，所以現在應該叫x86-64，而不是+64，真正64位處理器IBM POWER是真正64位處理器。包括EM64T是什麼意思?是增強型的64位內存技術，僅僅是一個訪問64位的內存，很多寄存器還是32位上操作，所以不是一個典型或完全意義的64位操作期，這跟我們說RISC64位完全兩碼事。

　　這裡面看一下IBM POWER的處理器，今天談的2001年POWER4是一個劃時代的，2001年p系列，UNIX有絕對優勢領先競爭友商，業界第一款雙核機器，到今天很多人討論真雙核，假雙核，其實真正第一款雙核處理器IBM2001年p690到p615已經全部商品化了，我們客戶享受雙核技術已經很多了年。

　　中間經過POWER4+引進動態邏輯分區，現在大家討論做虛擬機，實際上IBM在POWER4+已經到動態邏輯分區。到POWER5引進併發多線程，到POWER5+引進了四核處理器，引進了微分區，這都是我們非常先進的技術。並且我們POWER6是呼之欲出的產品，很快大家可以看到更先進的產品。

　　今天POWER5+產品上的CPU類型，一個是505、510到570年用的DCM的類型，也就是雙核模塊處理器，一個裡面有兩個CPU。兩個CPU在藍顏色裡面，粉色的是緩存。高端伺服器是多核模塊，在一個裡面封裝了八個POWER5+的處理器，其實中間四個裡面每個兩個CPU，角上四個是三級緩存，每個裡面有36M。在POWER5的時候，在中低端伺服器，主要用雙核處理器，505到570用的效率非常高。

　　在高端伺服器上，590、595擴展到32個、64個CPU，我們發展了更先進的MCM技術，用戶對性價比要求非常高，IBM從去年開始發布了QCM(四核處理器)，把先進的封裝工藝放到中低端伺服器上，產生了四核處理器，今天505Q到560Q，今天的產品線凡是產品後面帶Q都採用4顆處理器，既具有高端伺服器的先進封裝技術，又具有高端的性能，我們可以在同樣的機器裡面安裝更多CPU個數，性價比更高一些，讓中低端用戶可以用到高端的先進性和優越性。

　　坦白來說關於內存方面翻一番質量，我們用處四的都是DDR533的內存，這已經是非常先進的內存了，PC伺服器也有DDR533的內存，當然更多是SDR，還有更高端用DDR633和DDR667的內存，內存有兩個關鍵，一個是內存的帶寬，是DDR多少的主頻，還有一個就是內存的可靠性是一個非常重要的話題，比如碰到Windows藍屏那是典型的內存錯誤，p系列用的內存是DDR533，這不是最好的也是差不多最好的內存。

　　內存Chipkill什麼意思?中間相當於一個內存橋，上面有一些空閑或多餘的內存位置，比如內存條1G，實際上內存容量比1G要多，設計專門留出一部分做冗餘，大家看到存的信息非常像讀取硬碟，分配到四個ECC words里，如果有原因導致內存錯誤，就可以把錯誤的信息有可能恢復回來，這樣避免非常多的內存錯誤。這是我們Chipkill內存，早在p系列誕生之前就已經發明了這個技術，我們把這個技術用在IBM的System p上面。

　　在PC伺服器裡面，非常多的主流內存保護技術，HP的ProLiant非常有代表性，它主要是Advanced ECC，還有Online Spare，ECC談了很多年，就是錯誤檢測的校驗，只能修正一位的錯誤，如果兩位錯誤修正不了，Chipkill可以檢測和修復多位錯誤，到底可以修復多少錯誤，根據你錯誤發生的原因不同，有不同的級別，有能恢復和不能恢復的，這有一個第三方的研究報告，採用Chipkill內存以後可靠性比ECC提高100倍。

　　前面談了CPU和內存，你用一台小型機也不會拆開來看看，所以大家在使用的過程中經常涉及小型機的擴展性，這是我們實際應用非常重要的考慮因素，你的伺服器要滿足什麼樣的應用環境非常重要。擴展性兩方面，一個水平擴展性，另一個垂直擴展性。水平擴展性是指一台伺服器內部有多大的擴展空間，同一台伺服器配多說CPU和內存，有多少卡，有多大連接能力，以及它的靈活性。p系列伺服器，從最低端到最高端的595都有強大的擴展性，System p550Q，在4U的主機櫃，這裡面可以選擇配兩顆CPU或四顆CPU雙核的，如果配雙核可以配兩顆或四顆的，也可以選擇四顆處理器，或者8個，如果選擇4個有1.5/1.6不同的配置，所以一個4U的伺服器，可以配出非常多的組合，所以擴展性非常好。

　　垂直擴展性是整個產品線上下有多大的跨度，一台機器應用，現在國家經濟發展非常快，我的應用在這上面部署，可能過了三年，業務的壓力翻了一個數量級，需要更大的機型才能支持，p5機型，算POWER5的處理器，不算其他POWER PC和刀片伺服器，最少配一個1.5GHz CPU，最大是63個2.3GHz處理器，最高tpmC可以做到400萬。

　　PC伺服器支持的可擴展性一般不超過4路CPU配置，只有IBM可以做到16個CPU，因為x86體系結構只能允許4顆CPU，並且市場上PC伺服器大部分是1路、2路以下的伺服器佔據市場絕大部分市場份額。如果你的應用將來增長非常大，選PC伺服器遲早有一天不夠用。

　　這裡是看一下p系列產品，IBM p系列擴展有三，一種是向上擴展，一種水平向外擴展，還有一種是內部擴展。從最低端p5185到最高端590、595的64顆2.3GHz為MCM的處理器。這裡面帶Q的是四顆處理器。還有刀片伺服器，工作站等產品線。向上擴展和向外擴展很好理解。什麼叫內部擴展，買一個POWER5+處理器可以同時運行兩個線程，有人說這和多線程沒什麼區別，但是這裡面IBM併發多線程跟大家說的多線程有什麼區別?

　　其實有一個非常大的區別，它是CPU自己實現的硬體多線程，假設一個505Q只有1U配了4個CPU，操作系統會列出8個CPU，有4個是物理CPU，每一個CPU有兩個併發的多線程，所以系統認為是8個CPU的伺服器。如果是64個CPU配滿，操作系統會認為128個CPU的伺服器。所以這可以內置每一個POWER5的處理器。有了這技術可以無償獲得性能的提升，尤其是資料庫，或者Java的伺服器，根據實驗室統計是可以免費獲得40-45%之間的性能提升。

　　下面介紹一下擴展性，這是IBM System p5 560Q的機櫃，後面有非常多的PCI擴展線，可以支持非常多的網路設備、存儲設備等。這是內部這是CPU book，每一個裡面就有4個CPU，如果裝兩個book就8個CPU。560Q是一個中檔的伺服器，它tpmC值可以滿足相當多客戶的要求，可以個CPU，這裡面配一個板子，再加一個CPU的book。如果八顆CPU伺服器的560的tpmC值接近60萬，很多中小型客戶最大值也就這麼多，但是考慮將來業務的擴展性，這機器要到16路，你再會再加一個，你的系統不會重裝，也不需要重新部署。

　　前面談的都是一些具體的物理上的東西，CPU、內存、主頻、擴展性等，小型機和PC伺服器架構完全不同，它們比較CPU主頻沒什麼可比性，更多的是看伺服器的最終性能，這在大家平時的選型和使用過程當中有直接聯繫的。一般考慮性能並不等於主頻，性能到底等於什麼?性能最好用你跑的應用是在線交易，是Java伺服器，還是網路伺服器等，比如TPC-C測試，它是衡量伺服器的綜合性指標，不是只衡量CPU或者內存，是衡量機器CPU到內存到I/O體系的連接，可以說是一個全能的體現。

　　從TPC-C交易委員會官方網站上得到的結果，不分廠商還是單機，現在達到最好的結果前四名，這裡面沒有一台PC伺服器進入這個排名，其實不光沒有進入前四名，實際上離前十名遠得很。我們看在已經公布的47次測試結果，有45次在10萬以下，只有兩次一個是11萬，一個是14萬。如果你的業務tpmC要超過10萬，比如校園一卡通的項目，tpmC值都奔著2、30萬去了，所以PC伺服器根本做不到。從性能角度來看，它們的差別非常大。

　　回到最早的UNIX和Windows操作系統不同，PC服務系更多跑Windows，也有用戶跑Linux，如果跑Linux非常接近UNIX，小型機都是跑UNIX，前面提到對小型機廠商CPU型號不太了解，可能覺得UNIX操作系統的名字也怪怪的，UNIX AIX是我們小型機操作系統的名字。UNIX主要是多用戶，多任務的網路操作系統，而Windows主要面向個人用戶的操作系統，從開始誕生到現在發展就是完全不同的，UNIX安全性非常高，系統管理性強，UNIX主要跑後台服務，以及中間件或資料庫等。

　　有人覺得奇怪UNIX那麼難用，都是命令行怎麼還說是管理功能很強的操作系統，當你真正要管理一個後台伺服器的時候，你發現命令行非常簡單、非常直接。反過來Windows操作系統的安全性差，經常會中病毒，甚至把整個機器廢掉的可能性都有，它的漏洞和Bug太多。但是Windows也有優點就是界面美觀，易用性強，以及遊戲軟體和辦公軟體豐富。小型機裡面UNIX操作系統非常多，比如IBM的AIX等大家平時接觸的更少，Gartner做了一個預測，2008年以後，操作系統僅存在三種AIX、Linux和Windows，也就是在小型機UNIX領域，AIX是代表性的環境，其他的友商UNIX操作系統的份額將越來越少。今天在AIX上的投入是有保證的。

　　AIX操作系統是一個穩定性、擴展性、操作性強的UNIX操作系統，它的安全性非常好，AIX帶一個L是什麼意思，和Linux有非常好的親和性，親和到什麼程度，一種在AIX上面可以跑絕大部分Linux的應用，比如不喜歡AIX的環境和界面，喜歡Linux的KDE的界面。

　　總結一下，回答最開始的問題，我們給大家客觀比較一下，UNIX和PC伺服器有什麼不同，UNIX小型機性能好、安全性高，擴展性強，運行關鍵性服務，是企業級客戶的選擇。PC伺服器性能低，安全性較差，擴展性受局限，有大量廉價的兼容配件，並且便宜，界面也好，個人使用方便。

　　當你考慮小型機的時候，IBM p系列有非常大的優勢，相對友商的UNIX的小型機，我們有POWER虛擬化技術，以及POWER5的強大性能，還有RAS功能，內存可靠性只是其中一方面，以及對POWER的長久承諾，這是一個關鍵的技術，IBM POWER是IBM核心技術，IBM對這個架構有非常長久的承諾，不像其他廠商像RISC晶元前途已經十分渺茫。UNIX和Linux有很好的結合性，在我們產品有非常多的選擇，包括最低端一直到最高端的，從價格上從5萬不到一直到幾十萬、幾百萬的伺服器都有，有非常大的靈活性供大家選擇。