欲掌乾坤 架构先行 浅析惠普新一代动能服务器架构变革

架构（Architecture）一词对于IT界来说，无疑是最为重要的，小到芯片内部的架构，大到企业的IT基础架构，当我们看到这个词时都会有一种默认的“肃然起敬”，因为它将决定元件、系统乃至组织的最终效率。

架构变革 引领时代的前奏

回顾一些重要IT产品的发展史，我们可以发现在这条历史轨迹中，性能每次取得重大的飞跃，或者是功能获得革命性的增强，都是与架构的革新分不开的。就以我们熟悉的x86处理器来说，在单核时代，英特尔的Pentium4的超级流水线架构设计带动了x86处理器向更高主频迈进，而当处理器的主频发展到瓶颈时，双核心架构悄然出现，在主频相当甚至更低时仍然明显提高了处理器的性能，而到外围I/O带宽逐渐成为阻碍之后，我们又看到了处理器内置内存控制器与南桥的架构，最新的一代处理器发展到了CPU与GPU融为一体的架构，而这一次次的架构变革，都在引领着x86处理器新时代的到来。因此，架构即是新技术的综合体现，而且它也会带动上一层架构体系与相关配套技术和架构的进步，进而又会反过来对本层级的产品架构提出了新的要求和影响，从而也就成为了下一代技术与架构革新的起点……周而复始，永不间断。

所以，架构的确很重要，当我们从CPU扩展开去，一层层的复杂化到一个整体的系统时，我们就会发现服务器的架构也在更大层面上带动着企业IT的发展。那么服务器架构的变革是不是也预示着新的基础架构即将到来呢？或者反过来，新的基础架构的需求也在带动着服务器架构的演变？而引发这一思考的，正在惠普新一代Integrity动能服务器在架构方面所体现出来的新动向。

惠普的动能服务器是UNIX服务器（俗称小型机）中的重要一员，而对于传统的小型机来说，给人的感觉似乎就是一个独立的个体，高高在上。就形态上来讲，无非就是以机柜式与机架式为主，而刀片式的小型机由于其自身尺寸的原因，制约了可扩展性，从而被认为是低端的产品，并不能委以重任。但惠普新一代的动能服务器恰恰在一点上挑战了人们的传统认识，在目前所发布的产品中，只有一款采用了传统的机架式设计，其余的型号全部都是刀片架构，这种设计引发了强烈的关注与讨论。在这其中，质疑声似乎更为强烈——惠普是不是开始在走低端路线？惠普是不是已经没有能力去做新一代高端动能服务器？惠普的刀片动能服务器能被市场接受吗？……如此种种，不绝于耳，从而也引发了笔者的兴趣。

惠普Integrity rx2800 i2服务器，是惠普新一代动能服务器中唯一的一款纯正机架式服务器

我所关注的并不仅仅是新一代动能服务器产品的本身，因为就服务器架构本身来说，其外在的形态变化并不大，内部的元件组成也长久不变，刀片服务器的历史也有10余年之久。所以当去看一个产品线的变化时，我们应该从外围的环境，或者说是从更高一层的角度去审视，不要忘了我们上面说到的规律——技术与架构的变革将带动上一层架构体系的进步，进而又会对本层架构提出了新的要求，从而也就成为了下一代技术与架构革新的起点。如果从这个规律上去探索，我们就不难看到惠普在新一代动能服务器上所做的改变，实际上是惠普多年来对企业IT架构变革的“反向促进”。就如同单核心时代对性能更高的追求，让英特尔对Pentium 4的流水线进行了细分改造、CPU的内存带宽瓶颈促进了它在架构上集成了内存控制器、而面对未来统一计算的架构，现在的CPU又把GPU整合进来一样，没有大环境的改变与压力，产品自身的变革也就没有了针对性和发力点。因此，与其先质疑惠普产品的能力，不如仔细看看惠普的整体战略，它就是让动能服务器大幅度向刀片化迈进的那个发力点。

至于这种架构的变革会不会引领我们当前所处的时代呢？我还说不好，因为就整体的IT架构来讲，不同级别的企业所需要的架构，在级别上、在需求上都是不同的，所以我们不能统一的去下结论，而对于那些希望采用UNIX服务器的客户来讲，我相信看完本文的分析，会给您有益的参考。首先，就让我们从最高层面向下说起吧……

惠普动能服务器刀片架构变革背后的动力

结合这次的动能服务器架构之变，说到最高层面的IT架构，我们都会想到惠普这几年一直在倡导的理念——融合基础架构（CI，Converged Infrastructure），而这一架构理念的诞生也符合我们之前所提到的规律，即它来自于底层技术的进步与架构的革新。

在CI提出之前，我们可以看到存储虚拟化已经开始大量采用，服务器虚拟化获得了高速发展，它们带来了新的应用架构——基于虚拟化层的IT应用理念，对传统的纯物理架构产生了严重的冲击，而在数据中心里，服务器牵一发而动全身的效应也让虚拟化迅速渗透到网络与管理软件领域，面对这一不可回避的发展趋势，惠普提出了基于虚拟化资源池，结合统一管理的融合基础架构的理念，在这一架构下，存储、服务器、网络的IT资源将通过虚拟化层融合在一起，形成一个统一的资源池，再加上数据中心资源（供电、制冷），配以相应的全局管理软件，从而为客户提供一个按需调配、生成、供给IT与辅助资源的自动化基础IT架构。 

融合基础架构是惠普面向企业服务的根基所在，而它也直接影响着惠普产品线的研发

借助刚才所提到的规律，在贯彻这种新的架构理念的过程中，惠普的相关产品线也在发生着变化。面对融合的基础架构，从一个基准的角度出发，它必须是一个易于整合与管理的架构，在这一点上，诞生10余年之久的刀片服务器就在惠普的战略中逐渐占据了重要的位置，因为这与刀片本身的高度集成、便于部署及维护与整齐划一的特性是分不开的。惠普目前占据全球刀片服务器市场销售收入的54.1%，出货量的50.9%，已经连续16个季度成为这一市场的领导者，惠普刀片的出货量是第二名IBM的1.9倍，第三名Dell的4.7倍，从这一点中可以看到惠普刀片服务器的强势，这背后也是与惠普对刀片的器重分不开的。

在2008年，惠普推出了新一代c-Class刀片服务器与机箱，从中我们能看到惠普的明显用意，虽然惠普c-Class刀片机箱只有C3000和C7000两款，但这种简约的机箱设计背后是则一个先进的理念，就如单反相机中机身与镜头的关系，惠普先定义好了优秀的“机身”（机箱）及相应的接口，然后则把更多的精力放在了“镜头”（刀片）上，最终为“玩家”——也就是最终用户提供了丰富的选择，这种简约入门，配以丰富配置的设计为惠普刀片解决方案带来了百变之身，在同一机箱之下从ProLiant工业标准刀片到Integrity动能刀片，再到StorageWorks存储刀片，从高密度的半高刀片到高扩展性的全高刀片，为用户提供真正意义上的In-Box的全局解决方案的基础，同时也非常自然的让惠普率先迈向领先业界的基础架构融合之路，为贯彻整体的CI理念打下了良好基础。

接着，在2009年惠普推出基于CI的整体IT架构解决方案，这就是BladeSystem Matrix，从这一产品中，我们可以清晰的看到惠普以刀片服务器为中心整合IT基础架构的战略布局，而基于刀片的架构设计，让BladeSystem Matrix通过C7000机箱屏蔽掉了传统面对多类型机架服务器的管理复杂度，不管是全高、半高还是x86与动能服务器都可以通过C7000过滤为可统一管理的“模块化”设备，用户不必再为机架服务器那复杂的连接部署和管理而头疼，再配合惠普自家的Insight Management管理软件，结合相应的虚拟化基础平台（包括惠普自己的VSE——虚拟服务器操作环境），实际上为用户提供了一个基于CI的IaaS（基础架构即服务）级的私有云解决方案。 

BladeSystem Matrix是惠普实践CI的一个代表作，也是惠普面向客户提供CI的以点带面的产品，也体现出了惠普以刀片为中心的服务器未来发展战略

需要强调的是BladeSystem Matrix对动能服务器的支持，其有专门的For HP-UX的版本，从6.0版开始即支持上一代BL860c与BL870c动能服务器，而从6.1版开始支持最新一代动能服务器——BL860c i2、BL870c i2、BL890c i2，从这一点中，可以看出惠普对动能服务器进一步刀片化的根本用意——让它能更好的融合进惠普的全局战略中，更快的为用户提供基于CI的关键业务承载能力。

同样的，基于刀片架构的Integrity Superdome2服务器，采用了全新设计的18U高度的Superdome2刀片机箱（其电源与风扇和C7000机箱通用），虽然并没有纳入到BladeSystem Matrix体系中，但从上面的思路来看，它已经为未来的自成一体的大规模统一管理及灵活可扩展架构做好了准备，为最高端的基于CI的关键业务承载奠定了基础。

所以，层层分析下来，我们就看到了惠普新一代动能服务器的架构变革其背后的根源与动力，这也正是产业发展的规律所带出的必然，当然这仅局限于惠普自己，它有自己的理念，也就有了自己的需求，从而也就对产品的设计有了自己的“发力点”和明确的针对性，显然它与产品原本面向的应用领域（即关键业务承载）的定位无关，对于这一点我们可以从产品的设计上做进一步的分析。

刀片架构真是关键业务承载的软肋吗？

在很多人的传统观念中，刀片服务器作为一种大规模的统一化部署的能力已经无需质疑，但因为它本身的物理规格上的限制，始终会给人一种可靠性与性能不如大块头的机架和柜式服务器的印象，所以在需要高性能、高可扩展性和高RAS（可靠性、可用性、可服务性）特性的关键业务承载领域，刀片基本被排除在外，然而有这种观点的人其实也并没有从一个与时俱进，且更广阔的视角来看这个问题。

的确，从物理尺寸限制的角度上讲，刀片服务器在可扩展能力上受到了无法回避的制约，比如就硬盘配置上讲，刀片服务器就有明显的劣势，而在I/O扩展槽方面，也与传统的PCI-E插卡无缘。这些问题，使得刀片服务器的应用门槛在很长一段时间内无法下降，但前面已经说到，很多技术、理念与架构的进步是相互影响的，当刀片服务器诞生之时，相应的技术领域也就相应的打开并开始发展，基于刀片的应用的模式与理念也开始探索，时至今日，2.5/1.8英寸SSD已经开始大量普及，基于SAN的非本地存储与系统启动早已不再新鲜，而夹层扩展卡（Mezzanine）已经非常成熟，它们反过来为刀片服务器的发展又起到了重要的推动作用，让刀片服务器的前端高密度处理能力和统一的管理优势得到了更大的发挥。而惠普这次在新一代动能服务器上，可以说做出了大胆的尝试。 

Integrity Superdome2的完整系统，Superdome2刀片的任务极为明确，那就是计算！从某种角度上看，这套系统其实就像是传统的柜式服务器，只是各功能单元独立化并外露化，Superdome2刀片就是计算单元，此外还有I/O扩展单元以及单独的存储单元等等

Integrity Superdome2服务器本身是一种Cell刀片（Cell Blade）集成的架构，这种刀片是一个纯计算设备，它本身并不带存储设备，这在刀片服务器的设计上是非常罕见的，因此它最大限度的发挥了刀片的本质优势——那就是高密度的计算能力，这对于UNIX服务器来讲无疑提供了一种新的思路。从某种角度上讲，Cell刀片就像传统UNIX服务器上的CPU卡一样，只是体积更为庞大，但管理与维护也更为方便，这也是刀片的明确优势——当某一Cell刀片出现故障时，替换它的便利性将比那些传统机柜、机架服务器明显提高。而这种设计从可靠性和可用性来讲，与传统UNIX服务器的CPU子卡设计相比较而言，笔者也并没看出有什么落后的地方。 

Superdome2 Cell刀片没有硬盘的设计，让它成为了一个外在的CPU子卡，并配有5个PCI-E 2.0 8x的设备（3个为夹层扩展卡），从而为我们提供了一种新的UNIX服务器的形态

这就又回到了前面的话题——刀片服务器是不是就是低端的设计，而与高RAS（可靠性、可用性、可服务性）应用不沾边呢？我曾经与一些服务器厂商的产品经理就此问题展开讨论，到最后谁也没有能说服我。因为从系统冗余性、电路板本身的可靠性来讲，刀片架构从原理上并不会造成根本影响，完全就看你设计的规格与等级，如果全部按关键业务需求来设计，并不会影响最终的RAS特性。这就好比，传统的企业级硬盘是3.5英寸的，后来发展到2.5英寸，由于体积大幅度缩小，电路板与其上的元件也要做大量的改动，但这就能说2.5英寸的企业级硬盘在可靠性上不如3.5英寸吗？毕竟大家在具体指标和规格上都是以企业级的应用要求来设计的，而与外形并没有直接的关系。此外，在x86服务器领域，现在很多基于至强7500的刀片服务器，都在声称自己的关键业务承载的能力，那么原本就是针对关键业务设计的UNIX刀片难道就更差了吗？

说完RAS，我们再来看看性能。由于刀片服务器本身的物理限制，提供4个以上的CPU插槽在以前基本上是妄想，不过还是因为外围技术的发展，也让刀片服务器本身具备了新的本领。比如CPU直连扩展的NUMA架构就为刀片的级联扩展提供了技术保证，英特尔新一代安腾9300处理器采用的就是QPI点对点互联的架构，惠普基于QPI开发的Blade Link技术则可以让双插槽的BL860c i2平滑扩展为4插槽的BL870c i2，最终可扩展到8插槽的BL890c i2，此时可提供最高1.5TB的内存容量，这种高度灵活性的可扩展能力，和最终可扩展到的配置规格，就总体的UNIX服务器市场来看都是非常值得关注的。配合前面所说的刀片应用的外围环境的发展与变迁，这种刀片设计是不是又为用户提供了传统机架与机柜UNIX服务器所不能比拟的特性呢？ 

仅就与应用处理能力关系最为直接的CPU与内存配置的扩展能力而言，惠普Integrity BL890c i2刀片服务器已经超越了很多机架式服务器

 而面向最高端应用等级设计的Superdome2服务器，则采用了惠普自己开发的sx3000芯片组（并不是BL860/870/890c i2所采用的英特尔提供的Boxboro芯片组），仍然配以高端系统常见的高冗余高可靠的Crossbar互联架构，在整体上也依就保持了灵活的可扩展能力，可以从4 Cell刀片平滑扩展为8 Cell刀片、16 Cell刀片及4台Superdome2组成的共32Cell刀片共64插槽的顶级系统，而惠普专门为Superdome2开发的外置4U I/O Expander扩展箱，则提供了12个标准PCI-E 2.0 8x扩展插槽，而且这种外置的扩展箱设计也保证了良好的可维护性。就这一点来说，刀片架构并没有制约Superdome2在性能上的扩展能力，反过来倒提供了很多级联扩展的便利。 

Superdome2 Cell刀片的I/O扩展与互联架构，可以看出仍然是按照传统最高端动能服务器的标准设计，只是以刀片架构作为最终的体现

因此从以上的分析可以看出，惠普在这一代动能服务器上所花费的心思还是很多的，其在刀片架构上的挖掘是建立在对周边配套技术的最大把握上的，一个明显的例子就在于同样是基于QPI的至强7500，在惠普的刀片设计中，并没有到8插槽的设计，按理Blade Link完全可以用于4台BL620c G7或是两台BL680c G7的互联，就这一点来说，动能服务器的高端特性是明显保留了（BL680c G7已经当前世界上最高端的x86刀片服务器），只是可扩展的范围与起点变了，但这对于用户来说是好事。

综上所述，我们可以看到惠普在UNIX服务器上并没有退缩，只是换了一种让人感觉跨度很大的发展方式，以另一种形态呈现在我们眼前。事实上，在2010年《财富》（FORTUNE）全球500强中，前100名的公司采用惠普动能服务器的比例达到了79%，在这100家全球最大企业中，电子行业、通信行业的公司100%部署了动能服务器，健康与生命行业的公司部署动能服务器的比例高达86%，而金融服务行业、能源行业的公司部署动能服务器的比例各为76%。从这个数据来看，惠普没有理由将这个市场拱手相让。

而且刀片服务器的不断发展，也正在改变着用户对刀片的所适用领域的认识。根据Gabriel Consulting Group的调查，在2007年不同意采用UNIX服务器为企业关键业务平台的比例为13%，到2008/09年这一比例下降至7%，而在同意部署UNIX关键业务服务器的比例则从2007年的72%提高到2008/09年的91%。与之相对应的，不认同UNIX服务器采用刀片架构的比例，在2007年是23%，到了2008/09年则为21%，认同刀片架构UNIX服务器的比例则从2007年的57%提高到2008/09年的61%。

总而言之，相应IT技术与架构的演化，正在为刀片架构的发展与革新提供着新的支持与可能。从产品设计的角度出发，当我们遵循同一应用需求标准之后，就会发现刀片架构其实并不会成为一个短板。当然在具体的应用中，如果环境的配套支持不能满足要求而必须要求服务器本身要具备完备的综合能力，那么刀片服务器的确有不适合的地方，但对于关键业务系统来说，打算部署UNIX服务器的客户在这些方面的环境支持上基本不用担心，这也为惠普敢于进行架构革新提供了底气，从而也就可以进一步挖掘出刀片服务器在关键业务承载方面的潜在优势。

其实我相信，目前更多的人对惠普新一代动能服务器的诟病来自于英特尔的安腾9300处理器，笔者在早前的文章中也提到了这款处理器的问题，但实事求是的讲，这与是否采用刀片架构无关。在笔者看来，新一代动能服务器符合惠普自己整体的战略构想，仅就其自身的CI理念而言，这次是比较有远见也是值得肯定的一种变革，而且从具体的设计来看，也并不是匆匆了事，仍然有很多设计亮点，这方面的确值得所有在UNIX服务器厂商们重新审视刀片架构在未来UNIX领域中的地位，如果仍然只在一些细节上较真而不从大局出发，则就忽视了背后深层次的东西，进而有可能处于劣势，因为在未来面向所有IT资源整合的云计算时代，架构上所产生吸引力往往比具体产品的某一特性领先更容易招揽客户的关注。

在未来，基于32nm工艺的下一代安腾——8核心的POULSON将在明年推出，后面还有KITTSON，它们将在插槽上保持与安腾9300的兼容性，这也为未来安腾9300服务器的用户的平滑升级做好了准备，我相信那时的动能服务器会借助于架构上的创新体现出更为强大的综合实力，来与对手一较高下。