浅析IBM eX5服务器在桌面虚拟化中的优势

桌面虚拟化（ Desktop Virtualization，又称虚拟桌面——Virtual Desktop）是当今仅次于服务器虚拟化的一项热门IT虚拟化技术，有关它的介绍也非常的多，其中虚拟桌面基础架构（VDI，Virtual Desktop Infrastructure）作为虚拟桌面中的一个重要的应用模式，已经成为业界普遍关注的重点。

VDI的基本原理在于，由后台服务器生成虚拟机，再由虚拟机向前台的客户交付虚拟桌面，并与应用虚拟化相结合，让每个用户桌面对应一个虚拟机和一套应用组合，由于虚拟机的数量可以随需求快速生成或是消减，所以比刀片PC等那种一个物理主机对应一个前端虚拟桌面的方式提供了更强大的部署与管理灵活性。因此，我们今天讨论的重点也围绕着VDI来展开，下文中如果没有特别注明，虚拟桌面就是指VDI。

以CITRIX的桌面虚拟化的方案例，我们看到VDI的基本原理，其中XenDesktop负责生成面向前端的桌面虚拟机，而XenApp则负责提供应用交付，两者都可以在虚拟化平台上（除了微软与思杰，还包括VMware的的Hypervisor）灵活部署，完全可以说，没有后台的虚拟化支持，就没有现在的VDI

VMware的VDI架构，基于vSphere 4与View 4，可以看出后台的虚拟机集中控管是VDI的主要特点

从各家的VDI架构方案中可以看出，后台数据中心的虚拟机平台是VDI的关键，数据中心的每服务器虚拟机数量、虚拟机的性能将直接影响到VDI的性价比、可用性和用户体验，因此虽然VDI最终是面向终端客户的，以桌面和应用交付为主，但平台服务器的选择对于VDI的构建无疑是最重要的，它不仅关系到桌面虚拟机也与应用虚拟化的性能密切相关。

众所周知，服务器虚拟化的能力与硬件的配置有很大的关系，这里的硬件配置主要是两个部分，一个是CPU，另一个就是内存，其次是存储，CPU提供了原始性能的保证以及与配套的平台提供虚拟化硬件加速支持，而内存则为建立更多的虚拟机提供了资源保证，比方说一个虚拟桌面需要1GB的内存，那么如果一台服务器只有128GB内存，那么其上限也就是128个虚拟桌面，无法再增加（虽然现在有些VMM已经有内存过量供给和压缩功能，但对于桌面虚拟机并不是长久之计，毕竟涉及到用户体验这一重点问题）。存储方面，则影响到I/O的响应能力，尤其在多个虚拟机中部署应用的时候，并发的存储需求，对于存储I/O将是一个极大的挑战。

而纵观目前市场上的服务器，从一个综合的角度来看，IBM的eX5服务器可算是一个比较适合于VDI整体解决方案的基础平台，尤其是对大企业而言。下面我们就来简要的分析一下。

相信很多人都会觉得用至强7500/6500（下文统称至强7500）处理器来做VDI有点大材小用，至强5600似乎更为合适，这是有道理的，从初始采购成本上看，两者的差距也非常明显，同为双插槽的时候，价格基本相差一倍多，而且至强5600的虚拟化能力也并不弱，甚至已经超越了上一代的至强7400。但是，如果更深入的分析，从VDI的应用方式来看，至强7500平台也有自己显著的优势：

第一、至强7500的处理器性能更高：至强7500/6500的8核心+最高24MB L3缓存的设计，使其具备了更强的处理性能，这在性能基准测试中已经有所体现了。

第二、至强7500平台的CPU与内存扩展能力与性能更强：这是双插槽设计的至强5600完全无法比拟的优势，至强7500平台可扩展至4插槽、8插槽（最高可到256插槽），而在内存方面双插槽的至强7500平台可配到512GB的容量（32个16GB DIMM），至强5600平台最高也就在192GB（12个16GB DIMM）。在内存性能方面，至强7500由于引入SMB缓冲设计，内存速率不会因为DIMM的累积而下降，只与QPI速率相关，因此配合6.4GT/s的处理器，内存速率不管容量多少均可达1066MHz，并且是4通道设计，而至强5600平台虽然支持最高1333MHz的内存速率，但满配内存时，速率就会降至800MHz，通道数量也只有3个。这一优势与CPU性能相结合，使得至强7500获得了更强的虚拟化性能。

虚拟化性能测试，至强7500系统是至强7400系统的3.5倍（参评的IBM 3850X5[384GB]内存可有效支持294个虚拟机），基本上是至强5600的两倍（156个虚拟机）

第三、至强7500平台具备更高的RAS（可靠性、可用性与可维护性）等级：相较至强5600，能为虚拟化平台提供了更坚实的稳定性保证，对于VDI这种基于虚拟化平台的应用架构是非常有益的。

而在至强7500服务器中，IBM的eX5服务器则又有自己的优势，使其在VDI的应用中的优势更加明显，这主要就源于IBM独有X5架构。有关IBM X5架构与eX5服务器，我们已经有详细的介绍，在下文中我们主要来看看IBM eX5服务器在虚拟化方面的特点与优势。

前文讲过内存对于虚拟化的重要性，在很多时候可能CPU仍然有富裕的资源可供利用，但因内存资源枯竭而不能再增加虚拟机。至强7500平台的内存扩展能力已经相当强悍，但是基于NUMA（非一致内存访问）架构的设计（至强5500/5600也是这一架构），使得至强7500相较上一代的至强7400有一个问题，那就是内存的扩展能力与CPU数量相挂钩，这也让内存扩容的成本显著提高。

IBM X4服务器的架构，内存连接于内存控制器，被CPU共享访问，这就是SMP架构，内存的扩容与CPU数量无关

至强7500平台的架构，内存控制器集成于CPU，所以要扩充内存，就要先扩充CPU，而一颗至强7500处理器的成本可不是小数目，如果插槽满了，就要购买新的服务器了……

为此，IBM在X5架构中提供了MAX5内存扩展加速器来解决至强7500平台的内存扩容问题，机架服务器不需要添加新的CPU和即可额外获得32DIMM的内存扩展能力，以16GB DIMM计算就是512GB的容量，而刀片服务器则可获得24DIMM的扩展能力。而其他厂商的产品，则要获得这些额外的内存容量，就得再配台服务器了。

IBM基于x3690X5双插槽至强7500服务器进行的虚拟机负载能力对比测试

在IBM基于VMware平台的测试中，通过不断的添加虚拟机以查看服务器的负载情况，最后的虚拟机数量是80个。基于至强5500的双插槽服务器由于内存容量有限所以要不停的增加服务器，最终加到了4台，而x3690X5不带MAX5的情况下，最终也增加了一台以保证内存容量，而x3690X5加上MAX5则不受影响，这样就意味着一台x3690X5+MAX5的虚拟机支撑数量可达到4台至强5500的水平，由于虚拟化软件是按CPU插槽授权，所以光授权许可费用也就差出4倍，虽然x3850X5的单台价格是至强5500服务器两倍还多，可最终的计算下来，虚拟机成本只是4台至强5500的56%。

在刀片服务器方面，HX5+MAX5的表现同样不俗

在双插槽的刀片服务器方面也是如此，在160个虚拟机的负载下，至强5500刀片需要5台，而HX5+MAX5是两台，总成本核算下来，每个虚拟机的成本是至强5500刀片的70%，便宜的至强5500最终输在了软件和因内存扩容而添加服务器的成本上了。

那么对于VDI的应用，至强5600平台虽然虚拟化性能比至强5500更强，但面对内存的瓶颈，在最终成本核算前，可能与双插槽的eX5服务器相比并不占优，虚拟机数量越多，这种反差可能也就更明显。因此MAX5的出现，让eX5服务器具备了与至强5600展开竞争的资本。

虽然可能有人会说，MAX5现在还不被最新的vSphere 4.1所支持，但是IBM的测试就是在VMware平台上进行的，这说明相应的产品已经在路上，预计在2010年第4季度vSphere就会发布相应的更新，详细情况请注意IBM的官方发布，或咨询IBM经销商。

X5架构中的FlexNode级联扩展设计使得eX5服务器的性能得到了线性的扩充，比如一台双插槽服务器变身为4插槽服务器，其处理效率是一个两台服务器做集群所不能比拟的。再加上MAX5的级联扩展能力，使得双插槽的x3690X5可扩展至4插槽+2TB内存的配置，比其他厂商的4插槽至强7500服务器还要多1TB的内存，这对于虚拟化好处也是明摆着呢。

eX5服务器自身扩展和与MAX5组合时扩展的级联架构，不过通过MAX5的EAX总线级联的功能目前还不可用，IBM计划在2010年晚些提供这一功能，详细情况请注意IBM的官方发布，或咨询IBM经销商

通过QPI电缆进行互联，HX5刀片可以扩展成4插槽刀片，3690X5也可以扩展成4插槽的机架服务器，而3850X5则可扩展成8插槽的系统，而内存容量也将成倍增加，与其他厂商标准化设计的Nehalem-EX服务器相比，内存容量最多可达对手的两倍，如果以当前最高水平的单条DIMM 16GB容量计算，两台带有MAX5-R内存扩展的3850X5的级联之后的8插槽系统即可获得高达3TB的内存容量

FlexNode可以让用户很灵活的使用双节点配置，从而带来很多相应的好处

对于VDI而言，随着企业的业务需求规模的提高，人员的充分，对基础架构的扩展也需要一个更为灵活的设计，而FlexNode级联扩展设计无疑很好的满足了这一需求，再加上MAX5与至强7500平台强大的虚拟化性能，eX5服务器为VDI提供了更佳的基础平台。

VDI的一个重要的组成部分就是应用虚拟化的打包集成，而应用虚拟化现在基本上也渐渐向虚拟机环境转移，而当一台服务器承载多个应用虚拟机时，并发的存储I/O请求就对存储系统提出了更好的要求。即使是桌面虚拟机本身，在数量达到一定程度时，存储系统的瓶颈也将慢慢显现，此时存储I/O的响应能力也将关系到前端的用户体验。

IBM以一个大中型企业的IT应用为例，共用30个数据库（比如ERP、CRM、HR等数据库），每个数据库规格100GB，如果要满足每个数据库15000IOPS的访问负载，则需要巨大的存储系统予以支撑，而它所占用的成本也是巨大的

8块eXFlash SSD相当于800块传统硬盘的IOPS响应能力，而成本则节约了97%，功耗只有后者的1%，优势明显，而借助后端的专业存储系统，则可以更合理的分配存储资源，而不必为了满足IOPS而低效率的添加硬盘

基于至强7500的eX5服务器的一大好处就是它的RAS特性可以企业更放心在它的虚拟环境中部署关键应用，如果性能允许，也完全可以与VDI共用一台服务器，这样也更有利于基础架构的整合，效率也要比跨服务器的虚拟化平台更高，借助于与后台存储的分层化存储的设置，使用eXFlash作为关键的工作生产卷，将能最大限度满足数量众多的虚拟机的并发请求，这对于那些要求较高的、整合度较大的VDI显然是有利的。

eX5服务器之所以要通过MAX5去扩展内存，就是为了要能提供更为强大的虚拟化性能，而虚拟化发展至今，瓶颈也已经不再是CPU与内存，而是存储与网络。即使已经有了eXFlash解决了存储方面的问题，那么在网络呢？那就是具备虚拟化I/O能力的网卡（NIC）。

此次eX5服务器采用了著名的企业级HBA/NIC厂商Emulex所出品的虚拟矩阵适配器（VFA，Virtual Fabric Adapter），它采用了Emulex的OneConnect统一聚合网络适配器架构（UCNA，Universal Converged Network Adapter），在提供标准的传统以太网连接的同时还具备有虚拟网卡（vNIC）与未来聚合光纤通道与iSCSI传输的能力。

图中右上角就是两款用于eX5服务器的VFA（上方用于机架服务器，下方用于刀片服务器），为双10Gb/E端口设计，可虚拟出8个NIC或聚合网卡（CNA），再配合BLADE Networks Technologies（BNT）的刀片交换机为不同的应用（如数据库、HR等）提供虚拟网络通道

通过虚拟化I/O连接，在部署VDI时，可以最大限度的减少连接线缆，提高了连接的便捷性，而且对于链路的管理也更加高效，这对于通过网络来交付应用与桌面的VDI来说，无疑是非常有益的。

介绍完eX5的服务器在虚拟化方面的优势之后，相信会有不少人会重新审视其在VDI中的地位与用途。由于VDI主要面对中型及以上规模的企业，所以对于这类的用户来说，必须要先清楚自己在VDI方面的需求和应用目的。我们在此并不是一定要采用eX5服务器，但是VDI的规模越大，eX5服务器所体现出的价值和优势也就越明显。

eX5服务器全家福，从上至下分别是HX5刀片服务器，x3690X5（2U）和x3850X5/x3905X5（4U，x3950X5基本上与x3850X5相同，只是在配置上有所区别）机架服务器，其中的x3690X5可谓是VDI解决方案的首选

在这其中，我们首选x3690X5服务器作为推荐的重点，其出色的性价比是我们推荐的理由，其搭配至强6500处理器，可谓是性价比最高的虚拟化平台。配256GB内存时，价格基本上是至强5600服务器的两倍，但在上文中我们也分析了，它自身的虚拟化性能也明显强于至强5600，而且还有MAX5与FlexNode技术助阵，并可最高扩展到24块eXFlash SSD（总计1.2TB容量），在双插槽机架服务器当中，优势最为明显。

对于高密度的虚拟化平台来说，则推荐HX5，相较友商的同级产品，它提供良好的可扩展性，虽然自身的内存插槽数量在至强7500刀片中并不是最多的，但借助于MAX5和FlexNode技术仍然具有较为明显的优势。

对于高端的VDI整合应用方案，x3850X5/x3950X5则是不二之选，但是它的成本也相对很高，所以一般的VDI方案并不适合它，这需要用户的仔细分析，其最高8插槽+3TB内存+1.6TB eXFlash SSD的配置，业界无人能及，如果你想搭建高端VDI+关键业务整合解决方案，那么它就是理想的承载平台。