IBM eX5服务器应用推荐分析

我们在此之前曾经对企业在当前新的技术理念与新的需求下的企业高端x86计算平台进行了分析，总结出了“关键业务与高负载、高可用”、“云计算与虚拟化”、“高性能计算”等三大主要需求，而就平台来说，从综合角度上看，基于至强7500的服务器是目前企业高端x86计算平台的首选，这在以前的文章已经有较为详细的分析，在此我们则将目光投向具体的产品。在现有已经发布的至强7500服务器来看，我们认为IBM的eX5家族产品在面对上述三大需求时，表现出了最佳的综合水平。至于具体原因，我们就结合具体的应用需求来分析一下（有关eX5服务器的详细信息，见本站的早前介绍）。

eX5服务器与关键业务承载

这里的关键业务就是指企业的核心应用，往往也是最高负载应用，比如数据库、ERP等，这种应用的特性我们已经很清楚了，它们对内存、存储I/O，以及高可用性都有很高的要求。

eX5服务器本身就是基于高RAS特性的至强7500平台设计，再配合IBM自己的独特设计，在可用性方面已经有足够的保证。

至强7500的RAS设计，提供了20多项的功能，以保证系统的高可用性

IBM在新一代x服务器上所体现的一大特色就是完全的免工具拆解设计，早在3月份的X5架构发布之日，IBM就演示了eX5服务器免工具拆解过程，而这种设计也将极大提高系统的可维护性，下面我们可以看看x3850的设计。

秉承免工具拆解设计，x3850X前面板很容易拆下来，之后就是两个薄型的散热风扇，它们是为内存散热准备的

4颗Nehalem-EX处理器一字排开，前面是8个内存插卡，可两两互为内存镜像

在CPU之后是两个1975W的电源，电源风扇也起到了为CPU散热的作用

注意电源下方的可伸缩金手指插口，这是电源热挺拔的设计重点

当提起电源扳手后，金手指插口收起，就可以从后方拔出电源了

机箱的后半段（电源+I/O仓）也是免工具折解，可以整体的拆出来

而在性能方面，IBM的eX5也有自己独特的优势，这主要体现在高度灵活的CPU与内存可扩展性和高存储I/O性能方面。

IBM独特创新的MAX5内存扩展加速器，让eX5服务器可额外获得24至32DIMM的内存扩展能力，而无需额外增加CPU

eX5服务器自身扩展和与MAX5组合时扩展的级联架构

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

通过MAX5内存扩展加速器，在双插槽的平台下，可以比其他厂商的至强7500服务器多出一倍的内存容量，达到其他厂商4插槽的至强7500服务器的水平。这一特性对于数据库、ERP等关键业务应用绝对不可小看。再此基础上，再通过FlexNode级联扩展模式，可以让一台双插槽的eX5服务器变成一台4插槽的系统，内存容量对其他厂商的8插槽7500服务器一样，这种可扩展能力，为弹性的，灵活的应对关键业务规模扩展需求提供了很好的基础。

此外，由FlexNode的级联扩展设计不引出了一个新的功能——既然能合在一起，也就能分得开，而且这一切是自动的（需要在UEFI中设置），从而使eX5服务器在获得级联扩展能力的同时，也具备了节点容错能力。而与其他的容错技术加在一起，就具备了eX5服务器的 另一个创新之处——OnForever可靠性。

通过以前的FlexNode技术的介绍，我们不难理解2插槽+2插槽变4插槽的二合一的原理，那么反过来也一样，通过专用的固件与管理软件的配合，FlexNode也具备了Node FailOver的能力，当级联的两个节点其中一个有问题时，或是应用的需求要让级联的节点分开时，可以再一分为二，将有故障的节点隔离，或是变成两个独立的节点，这种灵活的设计显然增加了级联系统的可靠性。

此外，eX5还具备很多其他的容错技术，包括ChipKill的内存校验功能（可应对数据位错误）、Memory ProteXion内存保护能力（可应对单颗内存芯片失效）、内存镜像功能（可应对单块内存插失效）和内存擦洗功能（定期的内存可靠性检测），另外还有预测性的故障警报功能，可覆盖CPU、内存、硬盘/SSD、风扇以及电源、QPI电缆等关键设备，再配合Nehalem-EX自己的容错技术，以最大限度的保证eX5服务器的高RAS特性。

最后一点，IBM针对数据库应用而专门推出了定制化的x3950X5，标配eXFlash SSD，最高可配16块eXFlash SSD，以现有的单盘50GB计算，共800GB，未来可达3.2TB（单盘200GB）。而x3690X5则可以配到24块eXFlash SSD，最高容量可达1.2TB（单盘50GB）/4.8TB（单盘200GB）。

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

由于eXFlash系统是IBM自己设计定制的，因此相对于采用通用设计的SSD方案在性能方面可获得最大的保证，最关键的是，结合上面的级联扩展能力和便捷的可维护性与高RAS特性，x3850X5/x3950X5可以为企业的关键业务提供最大的性能与可用性保证。而即使是x3690X5与HX5也具备较同级产品更强的关键业务承载能力。

eX5服务器与虚拟化/云计算

在虚拟化应用方面，eX5的创新设计也能提供良好的支持，前面谈到的FlexNode技术与eXFlash SSD在虚拟化方面也均有很大的用武之地。

虚拟化与云计算对于系统的可扩展性要求很高，当你的虚拟化/云计算架构搭建好之后，虚拟机的数量与位置就在不断的变化中，而当业务扩展时，也需要基础平台能迅速提供相应的虚拟化供给能力，此时FlexNode技术就可以让企业立即获得比集群更好的扩展模式，获得更好的单节点性能。

而eXFlash SSD的高IOPS性能在应用多虚拟机并发访问时，当承载的虚拟机数量越多时，其相对于传统硬盘的优势就越明显，尤其是承载多个数据库应用时，SSD的随机并发寻址能力将得到最大的体现。

不过相对来说，虚拟化对系统资源最为渴求的，应该是内存资源了，而这正是eX5服务器的拿手好戏。

内存对于虚拟化的重要性不用太多论述，举个很简单的例子，如果要做虚拟桌面，一个虚拟桌面对应的虚拟机需要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）。

如今处理器的性能越来越强劲，因此在很多时候可能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，从而无法提供更强的虚拟化性能。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。

512GB的x3850X5已经可以在Hyper-V系统上支持高达384个虚拟机（每个虚拟机1GB的内存），并能良好的运行，而如果加入MAX5的扩展的话，相信还可以进一步增加（不过现在微软的Hyper-V还没有加入对MAX5的支持）

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。

当然，有人会说eX5做虚拟化可能有些浪费，但如果结合eX5本身的定位和未来的IT架构的发展趋势来讲，eX5与双插槽的系统，如至强5600并不冲突，由于至强7500本身的特性（可扩展、RAS），使得它可以在虚拟化环境下承载关键业务，这是一个质的不同，至强5600则还没有这个能力，所以在很多时候，eX5的这种能力可以与中低端的服务器形成很好的互补，而如果有特殊的需求，eX5可以做到一机通吃，即将轻重负载的应用放在同一平台上，以提供更好的集成性与可管理性。

eX5服务器与高性能计算

高性能计算是一种典型的CPU与内存密集应用，在这方面至强7500相对于双插槽系统有先天的优势，这主要是与其高可扩展特性性分不开的。

其实现有的很多HPC系统都是以集群的方式来构建，通过MPI来互联沟通，这也是一种性价比非常高的HPC系统架构，因此从总体上进，主流的HPC系统都是双插槽的处理器平台，而不是多插槽可扩展的。但是，HPC的应用也有很多种，就某些应用来讲，则需要分别对待，并不见得至强5600这类的双插槽系统都可以胜任。

首先，某些应用需要更大的内存空间才能保证计算的效率，比如256GB的内存空间，而这是至强5600系统给不了的。

油藏模拟IMEX计算测试，4插槽至强X7560系统是双插槽至强X5570系统的2.4倍

CMG公司的IMEX软件是一款著名的油气藏模拟器，用来模拟分析三种状态下天燃气混合流动情况，包括气-水、油-水、油-水-气。它的计算很多时候都需要256GB内存的支持（比如对54万个油气穴和50口井进行15年的模拟推演），这在至强55/56系列平台上是不可能的。在这个测试中，至强X5570满配144GB DDR3-1333内存，而4路至强X7560平台则256GB DDR3-1066内存。结果，至强X7560平台性能是X5570的2.4倍（由于MPI效率的问题，至强5570组成集群不可能达到线性提升的效果，所以4插槽的至强7560基本上快相当于三台至强5570的计算能力）。这也再次体现出，拥有高度内存扩展能力的至强7500在某些HPC领域中的不可替代性。

另外，有的应用只有OpenMP的版本，而没有MPI版本，比如比如研究大气污染传输模式的GEOS-CHEM，也就是说你不能在集群上执行这个应用，只能在一个单机上跑，这个时候单机的性能越强，这个软件的执行效率也就越高，这样至强7500强大的可扩展能力就有了用武之地，夸张点说，最高可扩展至256插槽的系统，已经比得上很多小集群的HPC性能了。

而说到eX5服务器，它的级联扩展能力，对于OpenMP计算应用来说，是如虎添翼。我们用双插槽设计的x3690X举例来说，凭借着32个DIMM+MAX5内存扩展能力，也提供了一种高级双插槽HPC方案，关键是它还能扩展至4插槽+128个DIMM的大系统，给HPC用户提供了足够的灵活性。如果还嫌不够，x3850X5还能提供最高8插槽+3TB内存的运行环境，而IBM还保留了未来推出的4机级联的技术空间，这是其他厂商的产品很难比拟的。

从X架构诞生之日起，4机级联就是IBM的标准设计，而对于eX5服务器来说，目前只到双机的级联规模，但其实在IBM的规划中，通过它独有的EXA总线做到4路级联是完全没有问题的，就看有没有市场需求了

此外，eX5服务器中的eXFlash SSD也将对HPC产生非常积极的影响。

SSD无疑是未来HPC系统的一个首选，从数据传输能力来看，SSD（固态盘）已经目前占优，而在IOPS方面，SSD更是达到了HDD的百倍

英特尔基于双硬盘系统的HPC（逆时偏移计算）测试结果

英特尔基于双SSD系统的HPC（逆时偏移计算）测试结果，可以看出来采用了SSD之后，获得了1.6倍的加速，这是在没有做任何其他优化的平台上产生的结果，还是非常诱人的

还是以x3690X5为例，其最大可支持24块eXFlash SSD，比x3850X5还多8块，即使在RAID 5模式下也可以提供足够的I/O带宽，而HX5刀片也是采用两块SSD的设计，这些都将能进一步提高HPC的运算效率。

因此，我们可以总结一下，在HPC应用中有很大一块是现有至强5600这类平台所不能很支持的，而这类应用都需要更大的内存，更大的节点可扩展能力，另一方面，SSD也对于HPC应用有很大的帮助，所以再结合eX5的创新设计，我们不难看出，对于HPC胖节点的应用，eX5确实是最佳之选。