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为什么各大厂商会如此兴师动众?归根结底,每瓦性能这个指标为数据中心制定了新的衡量标准。在上个世纪80年代,数据中心中主要是应用小型机或者大型主机,与这些设备动 辄数以十万计的采购成本相比,能源消耗所产生的成本只是小小的零头。类似的情形对于目前的UNIX服务器同样适用,承担关键业务应用服务器的UNIX服务器在数据中心当中的数 量不会太多,甚至是几个人服务于一台服务器,由能源消耗所产生的费用与其运行维护费用相比,显然微不足道。
但对于x86架构服务器而言,往往是一名IT管理员管数十台x86服务器,能源费用占总体成本的比例变得非常高。由于x86服务器会在数据中心当中大量部署,能源费用的总量也相当 可观。在我国的一些高校,当建立了基于x86架构的计算集群以后,经常不能满负荷运行,很大一部分原因就是承担不起高额电费。
实际的数据可能更能说明问题,清华大学高性能运算中心郑纬民教授曾表示,清华大学的高性能运算集群每月需支出的电费就在4万元以上。而英特尔公司执行副总裁兼移动事业部 总经理马宏升在今年4月在北京举办的英特尔信息技术峰会上表示,数据中心每台服务器4年的电费共计将达到2400元人民币,而最低端的x86服务器价格早在几年前就已经跌破了 5999元。可见,能源费用已经成为了x86服务器运行成本的重要组成部分,设法降低能源消耗是必然趋势。
另一方面,提高数据中心的计算密度也需要处理器供应商在设计处理器时尽量降低功耗。Gartner在去年底发表的研究报告中警告企业用户谨慎考虑部署刀片服务器和密度不断增加 的机架式系统。Gartner分析师认为,“不经过仔细的规划以及缺少数据中心设备人员与服务器采购人员之间的协调,数据中心将不能增加电功率或冷却能力来适应服务器部署的增 加。服务器的热量和冷却需求将阻碍90%的企业数据中心取得最大理论服务器密度。”
而从业界的反应来看,也十分看好每瓦性能更好的处理器的前景。以英特尔公司推出的WoodCrest和Dempsey处理器为例,前者的功耗是65 W,而后者是130 W。大部分厂商都更愿意 将前者作为主流产品,当WoodCrest处理器发布以后,基于Dempsey处理器的服务器产品将全面过渡到WoodCrest处理器。换言之,发布基于Dempsey处理器的服务器平台仅仅是为批 量供应基于WoodCrest的平台做预热,未来真正的市场重心应是每瓦性能出色的WoodCrest处理器。
数据中心追逐每瓦性能
功耗因素影响数据中心
不久前针对北美企业的一项调查显示,企业IT系统最主要的成本其实是机房设备和空调冷却系统所消耗的电力以及用来放置这些设备的房产和空间成本。这项调查结果让人们大吃 一惊,也使许多企业管理者开始意识到,IT系统采购时不仅应该注意到性价比,更要注意到能耗、散热以及设备所占用的空间。
事实上,冷却费用是使数据中心建造成本大幅增加的主要原因,现在的机架系统电力密度使得温度的上升更加快速。与老式低密度系统相比,每平方英尺40 W的热区,10分钟上升 华氏25度,每平方英尺300 W的热区上升同样的温度所花费的时间不会超过1分钟。然而,现在的数据中心环境中,最高密度的机架区域每平方英尺可能超过200 W,如果数据中心每 平方英尺的建造费用需要400美元才能满足每平方英尺40 W散热的设计,那么所需的空调成本、配电系统以及其他设备需要花费5000美元。如此一来,一个5万平方英尺的数据中心 ,几年前需要花费2000万美元,若按照未来热区需求建造,则要花费2.5亿美元!
既然供电与冷却设备以及与此相关的费用将会成为企业IT设施的重要问题,能够更好地承担网络环境中的新型工作负载、又可以节省电力、减少空间占用和热量散发的服务器产品 自然就会成为新一代数据中心的首选。在过去的几年中,服务器的体积的确在缩小,但其电力消耗和冷却需求却在增加,主要原因在于每台服务器中所安装的处理器数量在增加。 面对电力消耗与散热的严重问题,企业机构的IT主管开始关注“性能/瓦特”这样一个新指标。也就是说,在选购服务器时注意其性能与能耗和散热方面的相对指标。而Sun公司则 提出了更具体的指标体系——SWaP(Space,Watts and Performance,空间、瓦特和性能),用来帮助企业用户衡量服务器是否能够贴上“绿色计算”的标签。
用户需求加速每瓦性能发展
实际上,最早对每瓦性能提出要求的用户都是数据中心用户,或者是部署了巨大的x86服务器集群的用户。6月28日,CECA国家信息化测评中心公布了《中国信息化500强企业节能调 查报告》,这份报告是CECA国家信息化测评中心以历年信息化500强企业及参与500强调查的国家重点大型企业为样本,所做的中国信息化500强企业计算节能调查。调查结果表明, 节能型计算产品的应用成为未来企业信息化建设的又一趋势,目前已经有10.92%的企业明确表示将在下一步建设中采用节能型计算产品,还有62.19%的企业表示未来将考虑应用, 综合二者,有70%以上的企业表示出对节能型计算产品的偏爱,如何降低能耗已经成为IT厂商不可回避的问题,而国家信息化测评中心也正在计划将节能作为一个新的指标写入企业 信息化评价指标体系中。
“由于大规模的计算机群的存在,高性能计算机群的耗电问题确实是到了一个非常严重的地步。以前,其他院系的人都认为将高性能计算机群放在我们这,使我们占了很大便宜。 其实并非如此,每月4万元的电费可不是小数目。”清华大学计算中心的郑纬民教授表示,“为了降低机群的运行费用,我们甚至还自行开发了一些相关软件。”
南京大学的周会群博士表示,“由于科学计算对计算能力的需求,我们需要性能强大的服务器,并期望通过扩大节点数的方式来扩充对计算能力的需求。但这会导致两个问题:管 理问题和能耗问题。我们现在经常用几百个甚至是上千个计算服务器来构成集群,带来极其巨大的管理负担,但即便是这样也无法满足我们现在对于科学研究计算能力的需求。至 于能耗问题,我们做过一个简单的计算,构建一个由200~300台服务器组成的集群,每一年要耗费上百万元的电费,这是一个沉重的负担。作为科学研究人员,我们提出的需求很 明确:尽量提高在单位面积内的计算能力、尽量降低能耗,也就是提高每瓦能耗所产生的计算能力。”
提高每瓦性能等于降低数据中心TCO
对于数据中心而言,提高每瓦性能非常有助于降低TCO。优化过的处理器功耗为数据中心节省的费用看似微不足道,但随着处理器的增加,带来的好处会越来越明显。处理器所消耗 的电量非常可观,冷却处理器所需的用电量与处理器本身的用电是相当大的。更大的处理器密度,同时降低总体耗电,数据中心就无需改用大容量的冷却系统,就能以更高密度和 更少的设施成本建立数据中心。
有一个实际案例,是以一个公用的电力计算程序在供电为9 KVA的情况下装配42U机架,计算程序统计了处理器的数量、内存的数量、PCI卡的数量、硬盘的数量与容量,测试了基于 不同功耗下的两种处理器,估计出机架的热量/电力最大只能安装基于高能耗处理器的23台1U服务器,但却能安装29台基于低能耗处理器的1U服务器,相较增加了25%。由此可见, 理论上42U机架最大可以支持42台1U服务器,但由于配电的限制,往往都不能插满。这种情况在刀片服务器上的表现更加明显,在某刀片服务器厂商的用户手册上还特别说明,不能 插满应用最高主频的刀片服务器,其根本原因也是电源功率不够。难怪Sun公司副总裁颜维伦博士表示,“在业界的努力下,原以为是最大问题的管理问题在第一代刀片服务器当中 表现得并不明显,而电源与散热问题成为了最需要优先解决的问题。对于以提高计算密度作为其首要目的的产品而言,由于电量不足而不能满载是一件非常可笑的事情。”
应对服务器密度和供电管理的挑战为解决服务器能耗和散热负载增加而带来的问题,我们需要数据中心运行期间有关实际电能利用和散热负载的实时数据。管理员需要能够监视和报告平均及峰值能源需求并能够跟 踪电力使用和散热负载发展趋势的工具。通过安装外部电表和进行温度数据采集可以监视实际能耗和散热,但这种方案有很大的劣势,这就是成本较高,而且需要增加硬件,使数 据中心的安装变得更加复杂。
IBM PowerExecutive是IBM路线图中的第一种产品,该路线图的核心是减少数据中心的电力成本,IBM PowerExecutive由内置在服务器中的硬件和固件组成,可以帮助客户管理数据 中心的供电和散热需求。IBM PowerExecutive应用工具包括3个组件:PowerExecutive服务器、PowerExecutive控制台和PowerExecutive数据库。PowerExecutive控制台提供了一种 直观的数据访问方式,与此同时,服务器和数据库能够可靠地采集和存储测量数据,并快速报告能耗发展趋势数据。
IBM PowerExecutive的关键特性包括
不合理的架构致使功耗提高
Sun公司表示,不合理的处理器架构是造成处理器功耗升高的罪魁祸首。计算资源的使用是否合理,人们很难直观地观察,而交通资源的使用是否合理,就比较容易看到。在一个城 市的道路网里面,凡是堵车的路段,环境温度一定比较高。而道路的利用率与城市设施的配置布局是否合理密切相关,如果把所有的公共设施都集中放在一个地区,就很容易造成 这个区域路段的交通打结。而传统的CPU恰恰是采取了这种架构,在同一个芯片中放置了太多的晶体管,并且运行在极高的频率上,其结果就是CPU消耗的电力越来越大,产生的热 量越来越多,给系统设计带来许多麻烦。
Sun公司特别指出,处理器的速度与存储器的速度之间存在着巨大的差异,内存速度才是整个服务器性能的瓶颈。多年来,处理器的速度每2年提高一倍,而存储器的速度每6年才提 高一倍,存储器厂商把主要精力放在提高存储容量和降低成本这两方面。根据测算,处理器运行时间中有85%是等待存储器提供数据。而处理器在等待期间同样也在消耗电力、散发 热量,传统处理器为了提高指令执行速度,结构设计非常复杂,频率也非常高,这就会消耗更多的电力,散发更多的热量。
大幅降低功耗和热输出
通过采用Sun Fire x64服务器,NewEnergy降低了其系统功耗和冷却成本,提高了计算能力,且其所占空间仅为竞争性服务器的四分之一。NewEnergy选择4路的Sun系统,不仅因为它们优异的CPU性能、支持多种操作系统和高内存速率,还缘于其内在的高能源利用率,现已证明它可将功耗和热输出减少达84%。在决定购置Sun Fire X4200服务器之前,NewEnergy对该服务器和可比的竞争性服务器进行了对比评估。
“Sun新的双核Sun Fire x64服务器与老系统相比能为我们提供更高的计算能力,且价格比竞争对手的系统低得多。我们对这些新系统抱有很大的期望,它们有能力处理大型的存储密集的模拟任务。这些模拟任务正是我们每天要做的事情,”NewEnergy公司主管软件开发的副总裁Neal Tisdale说:“功耗和冷却成本对我们来讲是个大问题,而根据我们已经进行的评估可知,一部Sun Fire X4200服务器可以替代多达8部基于早先高能耗处理器的服务器,可以为我们节约功耗(瓦数)60~79%,减少热输出70~84%。功耗和冷却成本的降低将使我们可以部署更多的Sun Fire X4200服务器。”
服务器整合
在休斯顿的数据中心,NewEnergy采用两部基于双核AMD Opteron 处理器并运行Solaris 10 操作系统的Sun Fire X4200服务器,替代由22台基于高能耗处理器的服务器组成的整个数据中心系统。NewEnergy的休斯顿数据中心为其全球客户进行CPU密集的Grid(网格)计算模拟,映射现实世界的电子Grid(网格),以便制定潜在灾难发生时的应急计划。试验结果表明,Sun Fire X4200服务器的运行速率远高于其他类型的服务器,其主要原因是在存储密集的应用中,运行Solaris 10 OS要比运行Windows OS效率高得多。
“Sun提供了市场上最先进的x64系统,并能够大大降低IT维护成本、功耗和冷却费用,”Sun公司网络系统事业部主管x64服务器的高级经理Graham Lovell说,“速度最快的双核AMD Opteron处理器与Solaris 10 OS相结合,将使NewEnergy的高密度网格计算的速率比以往任何时候都高,这就保证了它能为其客户提供他们能源站点上的实时数据。”
NewEnergy位于亚特兰大数据中心已经开始了一个试验项目,采用一部4路Sun Fire X4200服务器整合8台基于高能耗处理器的单CPU服务器。目前,亚特兰大数据中心在其后端机房中有60台服务器,为能源交换台运行高存储密度的计算。最近的试验表明,模拟试验时间减少了30%,服务器占用的物理空间只有原来的八分之一。此外,初步试验已显示,用一部Sun Fire x64系统代替8台原有基于高能耗处理器的服务器,使NewEnergy在电源中断时UPS供电所提供的电能节省了56-77%。这一服务器整合项目还可使NewEnergy改善灾难发生时的处理过程。因此,如果有需要,将会有更多的Sun服务器进驻该公司的其他数据中心。
“Sun Fire x64已经成为了我们改善客户系统性能的标准硬件平台,”Tisdale补充说道,“Sun系统的设计完全是针对企业的应用,并已经证明这些服务器非常容易安装,这就节省了我们IT部门员工的工作时间,部署新的服务器也不再像以往那么艰难了。”
刀片服务器加速电信行业应用创新青牛软件的IBM刀片服务器大容量呼叫中心解决方案采用软交换架构设计,移动通信用户可以通过电话、网络、短信等多种途径访问客户服务中心并获取信息和服务。在这一解决方案中,青牛软件的前置网络自动语音服务(IVR)负责实现语音接入,并提供自动语音服务以及播报工号、密码验证、座席服务评分等功能,后置AVAYA交换机提供人工服务。
四川移动采用由41台BladeCenter HS20刀片服务器所组成的集群系统,作为负责自动语音服务业务逻辑解析和执行的核心系统。这些刀片服务器放置于3个BladeCenter机箱中,主要应用于对自动语音业务流程进行解析,并为客户提供自动语音服务。IBM刀片服务器所提供的应用级集群技术实现了负载均衡,使得多台刀片服务器之间能够互为备份,从而避免出现单点故障,提高了系统的稳定性和可靠性。
IBM BladeCenter刀片服务器具有较高的密度,服务器刀片上高度集成了CPU、硬盘、内存、网络接口和控制芯片,它们并列地插在刀片服务器机箱的中背板上,共享统一的电源供应、风扇、鼠标、键盘以及显示器设备,消除了复杂的连接线缆。这样的设计不仅大大减少了占地空间,还消除了在机架式服务器中消耗电能的部件,降低了整体的电源和降温需求,并具备极高的可扩展性。
由IBM和青牛软件提供的大容量呼叫中心解决方案符合下一代网络(NGN)的发展方向,实现了现有的多种异构网络融合,这一方案在各个层次遵循电信行业标准和开放的接口,方便与现有的电信网络、异构平台系统互联互通。
作为IBM的长期合作伙伴,青牛软件具有对通讯网络与计算机网络应用市场的深刻理解,为基础电信运营商、增值业务运营商、内容提供商及大型企事业单位在现有网络上创建、部署、管理运营增值业务和交互式服务提供统一的业务支撑环境,并提供跨平台的多网融合解决方案。
青牛软件相关负责人说道:“IBM为客户提供最能满足需求的解决方案的宗旨,与青牛软件的目标不谋而合,借助IBM BladeCenter刀片服务器的先进集群技术,及其高密度和系统简化特性,青牛大容量呼叫中心解决方案为电信运营商提供了高密度、高可靠性和高可扩展性的解决方案。我们相信青牛软件与IBM的合作将为更多电信行业客户提供更全面的解决方案。”
在5月,各大厂商就已推出了基于Bensly平台的服务器产品,只是采用了Dempsey处理器。不过,多数OEM都表示,这些产品都可以无缝升级到Woodcrest平台,且产品型号不变。因 此,此次专题中只挑选了上次未报道的Bensely平台产品详细说明,而其余产品只是简要说明,具体信息见早前的报导。
肩跨AMD与英特尔双核
——曙光提供全线双核产品
6月下旬,在Intel Woodcrest处理器产品发布的前夕,曙光信息产业有限公司推出了其基于Intel Bensley平台的新产品,包括其600系列和400系列中的I650-F、I620-F、I610-F和 I450-F等9款产品。新的产品平台将采用曙光最新升级的DCMM2大规模机群远程监控管理系统,以及曙光最新研制的导航监控管理软件。
支持AMD和英特尔双核全线产品
为什么没有与5月底Bensley平台Dempsey处理器发布同时推出相关产品呢?曙光产品部产品经理沈阳解释说,这是为了从散热、节能、管理系统等多方面均衡Bensley平台对整个系 统的要求,以便新产品能全面支持Dempsey和Woodcrest处理器。
此次曙光升级的600和400系列新品实现了完全的串行化设计,支持串行传输的FB-DIMMSAS硬盘存储和串行PCI-E设备,可在线实现机塔互换和系统扩容。曙光产品部产品经理秦晓宁 介绍说,曙光基于英特尔的双核产品从以下几个方面体现了自身的优势:
灵动散热系统节能30%
曙光设计了灵动散热系统II,这是一套全新的解决散热问题的系统,可以根据机器负载自动调节处理器功耗,同时调节系统风扇转速。使得服务器在没有达到满负荷的情况下可以 按需动态调节处理器主频和功耗,自动降低了系统的能耗。通过实验,在机群应用中该技术的优势更加明显,可以节约能耗30%。
此外,在主板的芯片和BIOS设计中加入了XD Bit防病毒功能,并且在硬盘、内存和电源等主要硬件上支持冗余备份的功能。同时在内存安装和设计中加入针对读写数据完全的循环 冗余校验功能,并且可以做内存之间的镜像,为用户构造了一个稳固、安全的毫无后顾之忧的服务器平台。
同步升级远程监控系统
与新产品同步升级的曙光远程监控管理系统第二代DCMM2,特别针对Bensley平台的特性添加了新功能,DCMM2采用了数据库存储监控信息的方式,可以实时动态跨平台监控服务器的 状态,实时采集数据进行存储。同时还可以通过PCP协议进行监控,管理员可以远程对机器进行操作,包括开机、关机。在系统发生故障时,进行多功能报警,如可以通过短信等形 式对报警信息进行提示。同时对历史数据进行分析,快速准确的定位故障点。
导航软件自动安装
曙光最新开发的导航软件将进一步完善自动部署、安装配置系统等需求,使得用户无论安装Windows还是Linux系统,均可以实现无交互自动安装和配置,无需用户进行繁琐的配置 。
在这次I系列双核产品上,曙光在硬件安装方面也增加了人性化设计。首先它可以在线的扩展硬盘,同时对机箱的一些主要部件,包括机箱和机箱内的主要部件都可以免工具拆装, 以简化售后维护。
最高支持24GB内存RS162-E4在内存容量上有了明显的提升:包含了12个内存插槽,支持新式的FBD DDR2 533 / 667,最高可达到24GB。为保护资料的安全性,RS162-E4内建的LSI 1068 PCI-X SAS控 制芯片,可为使用者提供RAID 0、1和RAID 5(需购ZCR卡)等不同功能。
RS162-E4提供了最新的SAS存储技术与高效的散热方案:在1U 的机箱内4个硬盘槽位可支持SAS或SATAII热插拔硬盘。凭借良好的内部散热设计,充分利用空间解决散热问题,用户 不必担心资料存储容量会因散热而受到限制。
此外,RS162-E4采用专业无线材设计,机箱内部整洁,特别方便管理人员的诊断、维护,而且没有排线的阻挡,对机箱内部散热也大有好处,提高空气流通的效果,风扇可更大限 度地为系统降温,延长运转寿命。RS162-E4内部采用多处冗余设计,如:两个服务器级别的Intel 82563 PCI-E Gb LAN网络端口具有“teaming”功能,可支持负载平衡与失效转移 功能,保证网络传输的畅通无阻;700W电源也采用冗余设计,使用者无需担心电源故障导致的系统问题;而热抽换风扇也使系统维护更加方便。
IBM
6月初,IBM在北京发布了三款基于Bensly平台的x86服务器System x3650、System x3500以及System x3550。基于Bensley平台的三款新品实现了完全串行化,内存采用了串行的FB -DIMM,存储接口采用了SAS、总线采用了串行的PCI-Express,从而能够极大简化服务器上的布线,降低服务器的制造难度和成本。
浪潮
浪潮公司主打的3款Bensely平台产品分别是:智能之星NF520D、稳定之星NF280D和全能之星NP370D,并都是基于浪潮的IFA+智能弹性架构理念而推出。
其中,NF520D是一款支持4路Intel 64位双核至强处理器的企业级服务器,具备超大三级缓存,同时支持超线程技术,提供更出色的并行计算处理能力和扩展性;智能扩展系统帮助 用户轻松实现计算单元、存储单元、I/O单元扩展,提高IT设备投资回报率。
长城
6月获悉,长城推出一款支持双核至强5100处理器(Woodcrest核心)的新一代高性能双路塔式服务器——长城至翔S320G3。该服务器采用1066 MHz前端总线以及服务器级别的I/O 芯片,定位于政府、高校、军队、医疗、电力等行业用户和大中型企业用户的关键业务应用,如数据库、邮件、计费系统等。
长城至翔S320G3采用Intel S5000P/V+ESB2芯片组与ESB2南桥芯片,最大16 GB双通道ECC DDR2 533/667 内存(FB-DIMM封装),提供2个PCI-E插槽,3个PCI插槽,集成Intel 82563EB 双千兆网卡,集成Adaptec 7902双通道 U320 SCSI 控制器, 可选单/双通道SCSI raid卡,标配5个热插拔SCSI 硬盘槽位,可扩展至10个。据悉,至翔S320G3还采用IBM生 产线生产,生产工艺和质量控制严格执行IBM标准。
(责任编辑:张竺)