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深度解析:OpenPOWER与POWER8将会开启怎样的未来?

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最近一段时间通过IBM的一系列发布,它也让我们对POWER8、OpenPOWER的细节有了一个新的认识。当然,未来的演化最终会怎样,可能众说纷纭,而本文也将从几个方面入手,来尝试分析一下POWER服务器平台的未来可能的发展,谨供大家参考。

赵效民 来源:ZDNetserver频道 【原创】 2014年05月01日

关键字:Power Systems OpenPOWER POWER8 IBM

ZDNet至顶网服务器频道 05月01日原创(文/赵效民): 2014年4月28日,IBM POWER8如期而至,在北京举行了盛大的发布仪式,而在此之前的4月25日,与POWER8密切相关的OpenPOWER基金会也在中国正式亮相,6名来自中国的基金会新成员,在发布会上正式签约。可以说,这是自IBM于2014年1月出售x86服务器以及相关业务之后,最重要的一系列发布,它也让我们对POWER8、OpenPOWER的细节有了一个新的认识。当然,未来的演化最终会怎样,可能众说纷纭,而本文也将从几个方面入手,来尝试分析一下POWER服务器平台的未来可能的发展,谨供大家参考。

IBM POWER8处理器浅析

在我早前的文章《激战:展望IBM POWER8与至强E7v2王者之争》中,已经对POWER8的基本情况进行了一个简要的介绍,不过今天我也不准备过多深入POWER8的技术细节,毕竟大多数人并不关心,但为了本文的完整起见,有必要再做进行总体的梳理和补充。

POWER8相对于以往POWER处理器的主要变化

即将于4月28日正式发布的POWER8处理器,相较于其前辈POWER7/7+有着明显的进步,生产工艺从32nm进化至22nm,每核心的线程数则由POWER7/7+的4个,提升至8个。所以按线程数量来划分,POWER8将达到96线程(至强E5v2是24线程,E7v2是30线程)。同时,在POWER5与POWER6时代具备,而在POWER7/7+时代消失的片外缓存重新回归,并且达到了128MB的容量。

 POWER8的内存控制架构,满配内存容量是POWER7/7+的4倍,采用32GB DIMM时每CPU插槽内存容量为1TB,未来 还会进一步提高(适配64GB DIMM时),从此内存事务处理不再是x86平台的一个优势,必将成为POWER平台的一个主流

POWER8内存缓冲芯片(代号半人马座)设计细节

半人马座内存缓冲芯片可以做在服务器主板,也可以做在DIMM上(即Centaur Memory DIMM)以应对特殊的系统设计,而这种定制化的DIMM,在容量上将有更大的优势

与CPU性能息息相关是内存带宽,它将决定每个CPU核心是否能被充分的“喂饱”,否则更多的CPU核心与线程数量也只是纸上谈兵。虽然POWER8仍然是两个主内存控制器与8个内存通道,并且仍然由内存缓冲芯片做中介与内存DIMM相连,不过具体的能力已经 大不相同。缓冲芯片与处理器之间的总线频率由POWER7/7+的6.4Gb/s提升至9.6Gb/s,总线位宽由16bit提升至24bit,因此每个缓冲芯片与CPU之间的数据带宽是28.8GB/s(8通道 总合230GB/s),而缓冲芯片又是4通道的设计,并内置16MB的内存缓存,可支持DDR3-1600的内存,所以缓冲芯片到内存间的带宽最高可达51.2GB/s(4通道),8颗内存缓冲芯片到内存的总带宽最高为410GB/s,而POWER7/7+的内存带宽峰值为136GB/s(DDR3-1066),持续内存带宽(缓冲芯片至CPU)为100GB/s。所以,相较POWER7/7+,POWER8的CPU核心数量提升了50%,线程数量提升了200%,内存持续带宽提升了130%,内存峰值带宽提升了200%。内存的升级与CPU核心的升级基本保持了同步。

POWER8处理器内部的整体架构设计

在CPU内部的整体设计中,POWER8虽然在整体的布局上与POWER7/7+很相似,但实际的组成已经有了明显不同,其中变化最大的要数总线接口,比如集成了PCIe 3.0接口(x16),以及IBM独有的CAPI总线(Coherent Accelerator Processor Interface,一致性加速器接口),其中CAPI可以看作是POWER8开放的一个重要标志(具体信息见下文)。另外,在芯片间的互联与数据路由方面,POWER8也有重大的改进,如果系统优化得当,将明显提高多路系统的性能表现。

POWER8的双环路互联架构,一环为横向连接,另一环为纵向连接,横向连接的单路带宽为38.4GB/s,纵向连接单路12.8GB/s,在设计时,4颗POWER8一组,先保证横向连接用满,再通过纵向连接扩展至第二组,每颗POWER8有三路横向连接和三路纵向连接通道,可以做到同一组POWER8点对点连接,也可以做到4组之内的单列纵向点对点连接

POWER7/7+的互联架构,每颗POWER7/7+总共有4个互联通道,但用于纵向连接的只有1个,它可以保证横向的一组点对点互联,但无法做到纵向的单列点对点互联,不过其通道带宽统一为20GB/s

在16路配置下,由于POWER8可以做到横向一组与纵向一列的点对点互联,所以,当两颗相距最远的CPU要进行数据路由沟通时,可以用到的通路数量将大大增加,理论上讲可以用满纵向连接通道(由于纵向连接带宽小于横向连接,所以只计算纵向带宽的总合即可),即12条12.8GB/s的纵向连接通道,总共可达153.6GB/s,而POWER7/7+仍然为20GB/s,只有POWER8的约1/8, 即使是纵向相邻的两颗CPU沟通,也可以通过这咱多通道间接路由的方式大幅提高传输带宽(以延迟换带宽)

虽然POWER8目前给出的规格是最高到16路配置,比POWER7/7+时的32路设计要低,但从互联效率上看以及POWER8相对于POWER7/7+的性能提升,16路的POWER8的表现应该要比POWER7/7+时代有明显提升,总体的性能肯定要明显强于32路的POWER7/7+(当然这还取决于具体的应用场景与系统内部的数据路由优化设计),而以当今的IT需求来看,能用到如此IT处理能力的场合并不多见。因此目前的16路设计应该是针对当前市场实际需求的一个“妥协”,但我相信比技术架构本质上来讲,有3X3双环连接设计的POWER8在Scale-Up的能力上,不可能输于POWER7/7+,32路甚至更高级别的系统将会视市场需求而出现。

每插槽POWER8性能相对于POWER7/7+的进步幅度 ,至少是两倍的性能提升

总体上,POWER8相对于POWER7/7+有了明显的进步,不过从整体的服务器市场大背景来看,POWER平台在市场上的发展显然受到了明显的压制,也为此IBM在2013年组织并发起了POWER平台的开放运动,而由此所引发的一系列变化,将对POWER8及至POWER平台未来的发展起到重要的影响。

OpenPOWER基金会简介

2013年8月,IBM在联合4家公司(Google、NVIDIA、TYAN、Mellanox)成立了OpenPOWER联盟,之后演化为OpenPOWER基金会,这个基金会旨在通过开放合作的模式,将IBM的POWER硬件资产与软件堆栈,以及第三方联盟伙伴的软件堆栈 深度结合,在芯片设计、系统设计与开源软件三个层面推动POWER生态环境的发展与壮大。从某种角度上讲,它将决定POWER平台的未来发展,即使是IBM也只是这一基金会的一员,并且不是主席,所以POWER的发展也将不再是IBM一家说了算。

OpenPOWER基金会的主要工作内容与当前的主要成员,其中白金厂商全部是董事会成员厂商,包括来自中国的苏州中晟宏芯(PowerCore),而黄金会员全部来自中国,包括创和世纪通讯、浪潮、中兴、华胜天成以及芯原股份有限公司

从根据上讲,OpenPOWER的硬件根基是IBM的POWER处理器平台,而软件根基就是Linux平台,其核心目的就在于如何借助开源的Linux系统环境,配合开放化的POWER平台设计,来打造一个独立于传统UNIX与x86的第三个强有力的数据中心处理平台。硬件POWER8我们已经介绍过了,而软件层面则可以说是OpenPOWER的一个重点,如何做好新的环境搭建,以及现有系统的迁移,将是目前OpenPOWER的重点工作。某种角度上讲,OpenPOWER可以看作是IBM原来自身发起的PowerLinux战略,走向了更为开放的生态环境,是对PowerLinux的一次战略意义重大的升级与变革。

OpenPOWER在软件层面的主要工作

实际上,除了上述白金与黄金成员外,已经有多家厂商加盟了OpenPOWER,并针对不同的开发领域,目前OpenPOWER基金会共有26家会员,据悉还有100多家企业正在与OpenPOWER保持密切沟通,咨询相关的事宜,而据OpenPOWER基金会总裁,IBM副总裁Brad McCredie介绍,也许在一个月后,OpenPOWER基金会的成员中将有一半来自于中国

在目前的26家OpenPOWER会员中,来自大中华区的厂商/机构数量占据了1/4,而新加入的6家机构都着明确的目的(其他主要会员的研发重点参见早前的新闻报道):

  • 华胜天成——提供POWER平台迁移与整合服务:为工作负载向Power Linux平台迁移提供支持和工具,同时加大投入基于POWER的Linux服务器平台上的方案整合,并为此创建了一家新公司“北京新云系统科技有限责任公司”

  • 浪潮——开发POWER服务器与相应解决方案:利用POWER8技术,开发和制造业内领先的国产服务器解决方案。

  • 中兴通讯——开发面向云应用平台的POWER服务器:将利用OpenPOWER的技术资源,提供定制化的、更具市场竞争力的服务器产品和云计算解决方案。

  • 北京创和世纪通讯——为中国运营商定制POWER服务器:作为中国移动通信集团公司的IT供应商,将利用OpenPOWER的合作,为中国移动的大型云数据中心提供定制服务器产品。

  • 苏州中晟宏芯——研发中国自己的POWER芯片:借助POWER8的核心技术,针对中国市场开发国产的POWER处理器产品。

  • 江苏产业技术国际研究院——共建中国POWER生态系统:将在江苏省以及全国范围内帮助建立和推广POWER芯片开发的生态系统。

当前OpenPOWER基金会的董事会成员,谷歌平台事业部技术总监Gordon MacKean任主席,IBM院士及Power Systems开发副总裁Brad McCredie任总裁, NVIDIA高级战略市场总监Michael Diamond任副总裁,中国苏州中晟宏芯信息科技有限公司首席执行官郑茳 为董事会中的一员,在 规划中,OpenPOWER董事会成员一供15名,12名来自白金会员,3名来自黄金会员,所以现在还差得比较多(白金会员总共才9个),仍需努力

OpenPOWER基金会不同级别会员的权益与收费规定,白金会员年费为10万美元,黄金会员是6万美元,同时白金会员要为基金会贡献10名专职人员,黄金会员则是3名

在硬件层面,目前的开放性设计主要就是源自于对CAPI的利用,而在未来将会实现核心级定制化开放设计(类似于ARM),第一家进行这一等级合作的就是来自中国的苏州中晟宏芯

OpenPOWER的硬件平台基础就是POWER8及未来的POWER核心设计(POWER7根本不予以考虑),从某种角度上讲,POWER8也可以说是OpenPOWER的第一个芯片产品,它们是互为对方所准备的。这其中最主要的标志就是CAPI,它是POWER走向开放的第一步。

IBM CAPI工作原理,它大大降低了操作系统与设备驱动的系统开销,并打开了系统软件、中间件与企业应用的开发想像空间——软件可以直接利用CAPI来进行加速,这一技术目前在x86平台上还没有出现

简单来说CAPI就是在PCIe 3.0的物理总线上承载CAPI协议,它可以让外具备直接访问CPU的内存空间(一致性) 的能力,从而大大提高了外设的运行效率,比如通过CAPI协议可以让外置的闪存PCIe卡的系统开销大幅度降低,减少了不必要的总线占用,根据IBM的内部测试,非数据传输的总线开销(指令传送与响应)可降低50倍,对降低延迟有明显好处。而这一接口,也为POWER8的开放硬件平台提供了基础。

事实上,OpenPOWER基金会的大部分成员都会专注于CAPI上的利用,比如将外置的网络、GPU、闪存等设备直接与CPU相连接,并在此基础上根据不同的主流应用场景进行开放的,定制化的系统设计,而相应的开源 与应用软件(至少是IBM自己的软件产品组合)也必然会跟进,“软硬兼施”让定制化的POWER8硬件平台渗透进相关的行业,进而使POWER8的生态不断丰富化,这无疑将大大增强POWER8整体的竞争能力,并由此可能带动整体POWER系统的复兴。

而在芯片级的开放上,IBM这次也做得相当彻底,按照苏州中晟宏芯的话说——“我们想要的东西,都能得到”,POWER8的核心架构开放程度可谓是“毫无保留”,这也极大的证明了这次IBM开放POWER系统环境的决心。

目前,OpenPOWER共有五个被提议的工作组,分别面向开源系统软件(如Linux LE、KVM、Firmware等)、开源应用软件(如中间件、工具集)、开放服务器开发平台(POWER8开发板、POWER8参考设计)、硬件架构(POWER8 ISA、OpenPOWER整体架构、CAPI架构)、安全合规等领域,未来不排除会建立更多工作组,来进一步完善OpenPOWER的产业布局。

 

OpenPOWER在2014年的工作规划,可以看出最终的POWER8的细节定稿(Datasheet发布)要到今年的第三季度,同时相应的系统开发与测试平台也将正式建立,CAPI相关的产品研发也将进入正轨

可能有些人拿OpenPOWER与早前一些硬件联盟相提并论,并以此得出比较悲观的看法,比如OpenSPARC以及安腾联盟等等,它们到现在已经是名存实亡。不过我个人有一些不同看法,首先从开放的资源来看,OpenPOWER可谓是彻底的开放,已经深入到了CPU核心级别,这与OpenSPARC相当,但安腾联盟并没有做到这一等级的开放,硬件核心仍然由英特尔把持。其次,在软件层面上,OpenPOWER相对来说,赶上了开源软件最好的时代。OpenSPARC和安腾联盟均始于2005年(前者12月,后者11月),那时的互联网发展远非今日的规模,相应的开源环境与平台也并不强大,所以实际上大多还是各自为战,相互间合作的深度并不高。而如今,随着互联网的兴起,开源环境已经成为了一个业界主流,围绕着互联网的IT模式诞生的IT理念已经越来越被认同,此时与开源社区的密切结合,也将会起到重要的推进作用,这不是一两家厂商的动力所能比拟的。最后,POWER处理器一直保持着良好的性能 与市场表现(目前其市场份额已经超过了70%),也更能发挥出开源软件平台的优势,或者说更能吸引业界的力量加盟。而安腾联盟,虽然甚至连Windows也支持,但其硬件平台的性能逐渐落伍, 即使在开源力量盛行的今天,也只能慢慢地被边缘化。SPARC系统则有着自己的发展策略,主攻高端市场,并且凭借着Oracle在企业应用领域里的强势,率先走出了垂直整合的发展路线,是软硬件封闭协同发展的典范。总之,就硬件开源平台来讲,OpenPOWER处在了一个相对更好的时机,这虽然并不能保证它必然成功,但也与以往的硬件开放联盟不可同日而语。

由此,我们也必须再次强调,OpenPOWER与IBM POWER是两回事,OpenPOWER并不属于IBM,反过来POWER8的设计则听取了大量OpenPOWER成员的建议,说它是OpenPOWER的产物也并不为过。OpenPOWER本身的工作计划并不等同于IBM自身对POWER系统的业务规划。事实上,IBM将POWER的核心资产全部贡献给了OpenPOWER,大家要怎么利用,则就是各显其能了,在这一层面,IBM并无特 权之处,道理就如OpenStack一样,IBM贡献自己的代码,并以OpenStack基金会的标准版为基础开发自己的OpenStack发行版。不过,IBM作为POWER的老东家,第一个站出来表态并公布商业解决方案是必须的,它将给我们一个认知下一代POWER系统的基准。也因此,在发布POWER8的同时,IBM为我们带来了5款服务器和相应的解决方案。

 面向Scale-Out与数据处理的第一代IBM POWER8服务器

与以往不同,IBM推出的新一代POWER8服务器,最高只有双插槽配置,这与以往至少是4路起步有明显不同。而配合OpenPOWER基金会的定位与最近IBM持续在Linux领域的努力,可以很明确的体会到此次第一批POWER8上市的用意——瞄准POWER的传统Scale-Up以外的市场,反攻以x86为主的Scale-Out领地,并在此基础上更好的迎合新的潮流,比如云和大数据。

IBM系统与科技部、集成供应链全球高级副总裁Tom Rosamilia 先生,专程从美国赶来主席POWER8系统在中国的发布仪式 ,强调了IBM不会放弃硬件平台的发展战略

对于未来的产品规划,IBM系统与科技部、集成供应链全球高级副总裁Tom Rosamilia 先生表示,POWER的传统肯定不会丢,刀片与高端企业级服务器将在今年陆续补齐,但具体是什么时候则还无可奉告。不过,他暗示2014年Q4高端的多路POWER8服务器将会上市。这也从侧面表明了,IBM对于高端传统领地仍然放心,还不急于替换掉POWER7平台,但对于x86的步步围堵,也该到反击的时候了。 对于那些想用高端POWER8服务器的用户,Tom Rosamilia给出的建议是可以先购买Power 770,等后续的高端POWER8服务器上市之后,会有一个非常诱人的价格优惠升级方案。

同时他还郑重强调,POWER与大型主机一样都是IBM硬件平台的核心资产,所以IBM绝对不会放弃硬件平台的发展,因为软件与硬件是相辅相成的,独具优势的硬件平台,将是IBM向软件与服务转型强有力的根基。

第一批发布的POWER8服务器属于S系列,将于2014年6月10日正式投放市场,从这一代开始PowerSystems服务器的型号编码规则有了全新的定义。S代表Scale-Out,未来还有E系列,即Enterprise(企业级),之后是三位数字以及一个可能的字母后缀(目前是L,代表Linux专属服务器),第一个数字目前是8,代表POWER8,未来到POWER9时就是9;第二个数字代表CPU插槽数量,比如1、2、4,未来应该还有8、16;第三个数字代表机箱高度,单位为U,比如2就是2U,4就是4U等等。第一批POWER8服务器,一共有5个型号(配置上来讲其实是4款),其中两款就是Linux系统的专属方案——PowerSystems S812L以及S822L服务器。

IBM推出POWER8系统与OpenPOWER路线图

PowerSystems S812L(点击放大)

IBM推出POWER8系统与OpenPOWER路线图

PowerSystems S822L(点击放大)

另外三套方案——Power Systems S814、S822以及S824服务器——则允许用户从多种操作系统类型中进行选择,包括Linux、AIX以及IBM i。这5款服务器中,最便宜的S812L起步售价为7973美元。

IBM推出POWER8系统与OpenPOWER路线图

PowerSystems S814(点击放大)

IBM推出POWER8系统与OpenPOWER路线图

Power Systems S822(点击放大)

IBM推出POWER8系统与OpenPOWER路线图

Power Systems S824(点击放大)

不用怀疑,POWER8的性能、可靠性与安全性仍然保持了POWER家庭的一贯水准,而相对于POWER7来说,又在开放性和与Scale-Out配套支持方面更进一步,这也让IBM拥有了更足的底气。首先来看看性能与性价比方面的表现,在《激战:展望IBM POWER8与至强E7v2王者之争》一文中还只是预测,而本次IBM给出了具体的数据。

 

借助于开放性的设计(GPU结合与CAPI的利用),POWER8平台的大数据处理性能有了巨大的进步

配合IBM相应的软件优化,POWER8服务器+IBM DB2 BLU的数据分析速度是同等软件配置下x86平台的82倍,SAP性能是x86的两倍(这一点与《激战:展望IBM POWER8与至强E7v2王者之争》一文中的预测相符,Hadoop排序速度是x86的两倍

相对于x86平台,82倍数据分析性能优势的由来,是基于Cognos BI Telco的测试而来,所以可以说它代表了一种极端的形态,也体现出了POWER8系统环境的终极水平,据说,通过不断的优化,这一优势还将会进一步提高

 

Java性能测试对比,POWER8是英特尔E5v2的两倍

 

POWER8平台与x86平台的性价比比较

虽然POWER8服务器的初始价格仍然很贵(单路服务器相当于4万多人民币),但由于性能的强大,单台POWER8的处理能力可以比拟更多数量的x86服务器,以基于E5v2的平台为例,34台基于Linux的S822L,其虚拟化处理能力,相当于100台基于E5v2 2.7GHz的双插槽x86服务器,如果将系统的硬件成本与软件成本(包括虚拟化平台软件,比如VMware的vSphere)全部计算在内,总体采购成本将减少58%,机房占用成本以及管理成本也将顺带降低。

除了硬件平台的更新、相应的软件优化所带来的必然的性能与成本优势提升外,伴随POWER8服务器而来的,还有一系列IBM为之配套开发的新平台软件,它们也将进一步保证并完善POWER8服务器面向Scale-Out市场所应必备的能力。

基于Linux原生的虚拟化平台,PowerKVM有着重要的意义,它意味着POWER系统的虚拟化从相对封闭的PowerVM环境走向了更广阔的领域,实现了POWER处理器强大性能与Linux开放、Scale-Out特性的平滑衔接,从而可以更好的利用Linux的生态环境资源

 PpowerSC为POWER系统提供了安全与合规(Security and Compliance)的保障环境,以确保传统应用环境向云环境迁移时的安全性,不过目前的保障重点仍然是AIX环境,Linux环境的SC能力将借助OpenPOWER不断加强

基于OpenStack框架开发的Power虚拟化中心(VC,Virtualization Center),支持PowerVM与PowerKVM两大平台为POWER系统提供了更完整的虚拟化以及相关配套资源(如存储)的管理能力,配合IBM的OpenStack的贡献,将使POWER系统更容易融入全局的云计算环境中

针对POWER环境升级更新的IBM云管理套件SCE(SmartCloud Entry)为用户提供了完整的云管理视图以及配套的云管理能力

专门为基于Linux的Scale-Out云环境开发的PowerSystems系统级解决方案,以及升级更新的PowerSystems云解决方案,进一步加强了POWER系统在Scale-Out领域的实施能力,包括公有云以及私有云领域

在很多时候,我们都能听到POWER只适合做Scale-Up而不适合做Scale-Out的言论,许多人甚至一听到POWER要做Scale-Out就嗤之以鼻。某种角度上讲,这个论点是成立的,但其中最重要的原因并非是硬件平台本身,而在于软件环境。POWER平台经常会在HPC TOP500里占据高位,已经说明了硬件本身并没有什么适合不适合Scale-Out之说,关键在于整体软件环境的搭建。在HPC领域,基于POWER的相关解决方案已经成熟,所以大规模的集群应用不落下风,但在泛互联网时代(越来越多的企业开始互联网化,或者说用互联网企业的模式来改造自身的IT系统),随着云平台的普及,越来越多的应用环境在向Scale-Out模式迁移,在这个大趋势下,原有的POWER系统平台就显得力不从心了。比如AIX操作系统的Scale-Out扩展能力没问题(很多POWER7 HPC系统就是基于AIX的),但在AIX之上的相关应用丰富度就大大降低,毕竟AIX的传统领地就是强调Scale-Up的企业级应用市场。所以,IBM此次随POWER8也发布了一系列的软件更新(包括全新发布),目的就是,在基本技术平台层面和Linux与OpenStack开放环境实现紧密的对接(同时也借助OpenPOWER的力量),最终得以支持越来越多的Scale-Out应用场景。因此,POWER8在Scale-Out方面的努力可以说较以往有了质的不同,我们的确不能再用老的眼光来看待POWER8系统的Scale-Out解决方案,绝非仅仅是推出几款1-2插槽低端服务器那么简单。

在此之前,IBM虽然也一直在强调POWER相对于x86的整体性价比优势,但无奈其适用的场景,在今天泛互联网的环境下,并不丰富, 对于不少用户来讲,迁移成本可能过大(有时并非是仅仅转换代码那么简单,有些应用系统甚至要重新开发),也就很难打动更多的人。而当借助开源的平台,使POWER系统可以更好的,更自由的面向Scale-Out环境进发时,它也必然会进入越来越多用户的视野,届时其相对于x86的优势也就更有用武之地了。

展望:OpenPOWER与POWER8将会开启怎样的未来?

对于POWER系统平台的未来发展前景,要想明确的给出一个清晰的判断,并不是一件容易的事情,因为涉及其中的事物都是动态发展的,并且越开放的东西,可能的变数也就越大, 其结局也越不可预测,我们只能就大体的方向进行展望,并抱以建设性的态度,来分析OpenPOWER与POWER8的诞生,将会对POWER生态环境本身以及未来数据中心内部的竞争产生怎样的影响。

不要再视POWER服务器为小型机 它只是一种非x86服务器

我仍然要再次引用《激战:展望IBM POWER8与至强E7v2王者之争》中的观点——就我个人的看法,POWER处理器只是一款非x86的CPU,并不能因此而认为POWER就注定是“高高在上”的。想想上一代总销量达几亿台的三大游戏主机——XBOX 360、PS3、Wii所使用的均是基于POWER架构的处理器,虽然彼POWER非此POWER,但同出一脉,所以不能说一提到POWER就觉得它就是“高贵”的代名词,对于这一点可能是因为人们长久的将POWER与“UNIX小型机”所等同起来, 而在互联网时代,UNIX小型机不可能成为主角的道理我也十分认同,但看看基于Linux的一插槽与双插槽的PowerSystems服务器( 如上一代的7R1、7R2以及这次发布的第一批POWER8 Linux服务器),还能称得上是所谓的小型机吗?因此,从POWER8时代开始,它也必将与“小型机”进一步解耦,回归其通用CPU的纯粹本质。 在这一点上,也需要市场对其有一个重新的定位,进而才会让更多的用户客观看待它,注视它的变化。

我相信,浪潮、创和世纪通信以及中兴通讯想用POWER8打造的,也不可能是UNIX服务器,而是面向更广阔市场的通用型服务器,即使未来有8路或更高路数的服务器出现,也算是高端Linux服务器,定位就如同x86 Linux服务器一样。

此外,当前在数据中心里x86平台如日中天,这是不争的事实,但在上个世纪90年代,x86平台在数据中心只能算是一个新兵,而其对手都是各自为营的传统势力,面对x86的拉帮结伙,也就渐渐失势。这是一个必 然的规律,随着互联网的不断渗透,人们对于标准化与开放的认知也更为深刻,它包括了软硬件两大层面,也因此让x86在这一领域获得了统治地位。不过,按照事物的自然发展规律,一种事物不可能永远处于巅峰状态,ARM势力正在从前端向后端逆袭,凭借的并非性能,而是密度与能耗, 虽然还没有真正走进数据中心(即使是数据中心低端平台),生态环境与x86也差得很远,但已被很多人认作是新兴势力,激动不已。可同样是RISC架构的POWER, 本就处在数据中心的高端,凭借的则是更高的性能与整合比,向数据中心的前端反击,我们也没有必要总以传统的眼光来对待。如果只是将其看作是一款类似于ARM的新型的非x86服务器,硬件上有自己的优势,但欠缺的软件生态环境的支持,不过正在为此而努力——那么至少看待它的起始心态就平和多了。当然,就像很多人不看好ARM的应用前景一样,同样也很多理由来否定POWER所做出的新努力,或许颠覆x86王朝的技术还没有诞生,但这是另一层面的话题。就POWER8本身来讲,不管怎样,重新客观的定义POWER服务器都是必要也是必须的。

重新定位的POWER8仅仅是一个开始 前景仍然严峻

先抛开这次OpenPOWER与POWER8的中国亮相带给人们的新鲜感不谈,最近一两年,传统RISC系统在市场上的颓势已经人所共知,从相关的市场数据以及IBM自身的财报上即可明显看出来,而这种认知上的惯性,将带给POWER技术以外的挑战。事实上,这个话题与上一个“小型机”定位话题有着很大联系,所以POWER8肩负着改变市场认知的重任,而能否迅速的遏制住POWER服务器出货量大幅下滑的趋势,对于POWER后续的发展至关重要。不过,这其中仍然有一些容易忽视的误区。

从2011年第三季度之后,UNIX服务器市场销售额就再没有出现正增长

过往17个季度的IBM PowerSystems销售额统计,比全球UNIX服务器市场的表现稍好,2012年第二季度才开始没有正向增长

看到以上的图表分析,可能很多人第一时间的感觉就是PowerSystems不行了,已经不符合市场的发展趋势。但如果将其看作是软硬件结合的系统来看,我认为更被市场所抛弃的 应是UNIX环境。诚然,现在仍然有大量的高端应用环境在使用UNIX,但其未来的发展更多的是来源于既有用户的升级,新加入的用户会越来越少,而且这些UNIX系统都是相关厂商所独有的,系统环境高度锁定,按照IDC的数据可以看出UNIX服务器基本上可以说已经被边缘化。所以,就硬件本身来说,PowerSystems在很大程度上被UNIX的市场环境拖了后腿,这也是为什么PowerSystems要与UNIX以及传统小型机概念解耦的根本原因,否则只能绑在一起共同沉沦。

IBM也非常清楚这一点,所以在2012年启动了PowerLinux项目,将以往仅作为选装支持的Linux系统提升到了与AIX同等重要的高度,也可以说那时算是OpenPOWER最早的一个起源。但是,POWER8仍将面临巨大的市场惯性的压力,其目前所做的一切更多的是在补足短板,要说在市场上发大招,倒还算不上。其目前的主流应用并不算太丰富,从IBM给出的性能对比数据上来看,虽然很靓丽,但基本上是必须配合IBM自身专用的软件(如DB2 BLU),而数据库领域老大Oracle、以及开源数据库主力MySQL,至少在这次发布中并没有与POWER8产生什么联系。借机宣传自家的软件无可厚非, 并且应该提倡,可是IBM的软件在市场上并非强势,DB2的市场占有率与知名度并不靠前,也必然让性能上的对比优势的传播范围大大受限(对于非DB2的用户,缺乏感同身受的认知,又由于知名度的原因,让他们对于全新采用DB2心存戒虑)。Oracle在宣传自身的一体机时虽然也仅用Oracle举例,但毕竟自身在这一领域的强势地位,使其认同感有着广阔的传播空间,同样的道理也适用于PowerSystems——强势品牌应用的性能明显提升,可能更容易受到重视——仅靠自家的产品撑台并不足够。

所以,修补自身在Scale-Out环境中的劣势是必须要做的第一步,此次新发布的一系列系统级平台软件与解决方案即是如此,这一点值得肯定。下一步则需要更多的在主流Linux应用平台上,拉拢更多的实力玩家,并展现自己的实力。比如某耳熟能详的Hadoop发行版、SPA HANA等明星产品登陆POWER8平台,才是PowerSystems走向新兴领域,开始发出大招的预兆。显然,POWER8与OpenPOWER只是才走出了第一步,与x86强大的生态环境相比,还有很长的路要追赶。只是,如果方向正确,措施得当,步调一致,那么这条路也终究会看到曙光。

POWER开放之路上的“中国变数”

从中国机构数量在OpenPOWER基金会中的体现,就能感觉到中国对于POWER的兴趣。而回顾中国自主CPU的研发道路, 已经尝试的包括Alpha、SPARC、MIPS、ARM等几乎涉足了除POWER以及x86以外的所有主流架构。而这次OpenPOWER的出现为中国又提供了一次尝试的机会,但与以往不同的是,POWER的能力在以上多种CPU架构中 属于最强的等级,在当前企业级市场上也有着出色的口碑,所以这次中国厂商积极展开与OpenPOWER的合作,意义深远。

按照计划,苏州中晟宏芯开发的第一款基于POWER8设计的中国产POWER处理器将于2016年下半年推出样片,据悉主要的变化是根据中国国情加入相应定制化的辅助功能IC,比如安全加密处理器等。届时,中国相关的服务器厂商很可能会同步推出采用国产POWER芯片的服务器,这在中国政策层面是相当靠谱的猜想。而放眼全球,有中国这种能力、市场规模与技术发展意识和体制的国家,找不到第二个。事实上,也还没有第二个非中国的厂商在开发POWER芯片。而这也是IBM对于中国厂商十分开放与友好的一个根本原因,借助中国市场,很有可能会为POWER提供一个稳定的发展根基。

不过,中国力量的强力介入有可能将POWER的发展带入一个新的方向,毕竟OpenPOWER不属于IBM,IBM没有权力控制业界基于POWER核心的可能演变。这无疑为我们打开了一个新的想像空间,就如同ARM一样,所以假如中国的POWER产业形成气候,那么再看POWER的整体生态环境,就会大不一样了。届时,虽然IBM在当中的影响力也非当今的POWER环境可比 ,但就POWER本身的发展来说,的确是一件好事,至少提升了生存与发展的空间——这对当前的POWER来讲是首要任务。

群雄纷争 各显其能?

伴随着POWER的开放与OpenPOWER基金会的不断发展壮大,非IBM品牌的POWER服务器也必将出现,它们并不是简单的OEM自IBM的PowerSystems,比如来自中国的浪潮、创和世纪以及中兴,都有计划推出自己的POWER服务器,而到2016年,肯定也会出现搭载国产POWER处理器的服务器。此外,TYAN(泰安)与Google也会进入这一市场,不过 会更专注于定制化市场。总之,基于POWER8的服务器产品会不断涌现,从而让POWER8服务器的类型与产品组合不断丰富。

TYAN展示的单路POWER8主板,代号SP010,采用标准的ATX主板设计(可用于塔式服务器),搭载了一块代号为“Turismo”的SCM(Single-Chip Module,单芯片模块)设计的POWER8处理器 ,配4条DDR3-DIMM、4个6 Gb/sec SATA接口、两个USB 3.0接口、两个千兆以太网接口,以及键盘与视频接口

Google展示的双路POWER8服务器主板,根据CPU插槽上的标识,初步判断该主板由富士康(Foxconn)代工,不过整体的设计很独特,类似于PCIe全尺寸的插槽有13个,但没有看到DIMM插槽,可能它们在主板的背面,也可能是 通过特殊的接口来外接Centaur Memory DIMM,总之Google的设计让我们看到了POWER8服务器可能的多样性

那么这样的一个新形势对于IBM意味着什么呢?IBM会不会因此而陷入低价格竞争,而让PowerSystems受到更多的市场挤压呢?IBM系统与科技部、集成供应链全球高级副总裁Tom Rosamilia先生表示,IBM会直面这种竞争,也欢迎更多的厂商获得OpenPOWER的授权生产POWER服务器。虽然他并没有直接回答有关于价格竞争的问题,但他强调了IBM会继续强化和专注于企业级服务器的研发。在我看来,POWER服务器当前所缺少的正是种类的丰富性,尤其是面向一些特定市场的产品,以IBM自身的精力是无法一一顾及的,而新加盟的厂商的目标也基本集中于中低端通用与定制服务器,对于传统的企业级市场,估计愿意与IBM竞争的厂商寥寥无几。我认为OpenPOWER的一个重要的作用是丰富POWER服务器的种类——塔式、高密度、模块化、定制化等类型服务器是当前POWER平台所缺少,而也正是新加盟厂商所看重的,以及他们能施展拳脚的机会。对于高端企业级服务器(4路及以上,除了Linux也可搭载UNIX操作系统),则仍然是IBM的领地,可以说泾渭分明。

由此可以看出,在OpenPOWER率领下,向新兴IT领域进发的POWER8军团,内部彼此有着自然的分工,更突出产品间的差异性,但相互间的竞争不可能完全避免,在这种情况下就看各自的研发实力与业界资源的组织能力了。对此即使是IBM也并没有义务来全面共享自身服务器研发的技能,其他厂商也同样如此,大家从OpenPOWER中获取灵感与技术,再根据自己的特长与客户(应用)的需求开发相应的产品,最终在市场上就靠实力来说话了,这也是IBM欢迎更多厂商加盟的根本原因——先把POWER的硬件平台丰富起来,各伺其职,然后让用户做出最后的选择。

如果把时间再放得长远一些,IBM将CPU核心IP贡献给OpenPOWER,在某种角度上看与ARM当前的授权模式相当,那么未来如果POWER这个市场足够强大而成熟之后,IBM会不会变成ARM那样的纯进行CPU IP授权的厂商呢?对此,Tom Rosamilia不置可否,在他看来可能这个问题太过超前。但他表示POWER8后续的产品线已经展开了长期规划,比如POWER9、POWER10、POWER11等,这也表明了IBM继续发展独具优势的硬件平台的决心,而贡献给OpenPOWER则是一个重要的产业发展策略。任何够资格的厂商都可以来生产自己的POWER芯片,比如苏州中晟宏芯。而从上文的分析来看,IBM并不担心市场层面的竞争,这对于POWER的发展是好事,但会不会最终成为ARM那样的纯授权的角色?我个人认为可能性不大,毕竟IBM的技术研发实力是有目共睹的,很难想像IBM会被其他厂商逼出POWER服务器市场,只要IBM坚守发展硬件平台的战略,那么IBM仍然是POWER服务器市场,尤其是高端服务器市场的重要力量。

总之,我们必然会看到POWER服务器的多样性发展,至于这个势头能坚持多久,多样化到什么程度,还是要看OpenPOWER后期的具体步骤与运作,而当平台的丰富度达到一定水准之后,相关的应用生态环境的扩张也将事半功倍。

结论:OpenPOWER与POWER8——成也 败也?

前文已经强调,我们无法简单的给出判断,但就未来可能的发展前景来说,我对OpenPOWER以及POWER本身更愿意抱以乐观的态度,原因在上文已经讲过,POWER架构本身是优秀的,并且经历了长久的市场检验;OpenPOWER不同于以往的硬件联盟,从硬件开放力度与软件层面来讲,处于相对更好的时机;IBM对于POWER的彻底开放也给OpenPOWER的参与者更多的信心与发挥空间,进而也给市场带来了丰富的可能性;最重要的一点,POWER对于市场和用户来说,仍然是有价值的,如果这个价值挖掘得当,对于用户显然是有好处的,那么何乐而不为呢?不过,我不能因此就断定OpenPOWER带领下的POWER必然会走向成功,愿景的展望与具体运营的实践是两码事,我们只能以建设性的积极心态来看待其未来的发展。

在过去10年里,IBM PowerSystems曾经出现过两次连续两年的负增长,第一次是2009、2010年,第二次则是2012、2013年,而以往新一代POWER处理器发布后会有两年持续增长的状态并没有在POWER7时代出现,其中2013年的负增长的幅度非常惊人,也清晰的展示出市场需求的变化

市场上大多数人对于POWER的固有认知,与POWER市场份额的惯性下滑已经是事实,在此之前,IBM POWER自身相对封闭的生态环境实际上正在制约着POWER本身的发展,与x86相比已经渐渐脱离了越来越多的当前应用环境,慢慢向所谓的关键应用领域收缩,周而复始,形成了恶性循环,即使IBM自己推出的PowerLinux战略,但以一己之力,收效并不大。所以,即使有了OpenPOWER,但在实际的运作中,如何系统的、有效的改变那些的传统认识,将他们的视野跳开x86的包围也是重要的一步,这同样适用于那些业界主流企业级应用厂商。现在PowerLinux的套路是走行业细分路线,对扭转全局市场的感知并没有太大的帮助,而当POWER8与OpenPOWER迅速提升PowerLinux服务器的能力时,有必要拉拢更多的重量级厂商入驻,以进一步改变用户的传统认识。对于这些,我还没有看到来自OpenPOWER或IBM的,更为基础的,统一而完整的宣传理念。

其次,对于OpenPOWER与POWER的可持续发展,IBM的态度非常关键,就在其x86服务器业务出售之前不久,IBM还在强调对x86的投资多少个Billion以表达不会放弃的意愿,所以让人们对于“IBM嘴上说的,和实际做的”有了一个深刻印象,但这可能不是什么好印象。同样,在整体的发展战略层面,IBM一直在强调向软件与服务转型的理念,也让人对其硬件业务的发展前景感到不安,这些都是对OpenPOWER和POWER自身发展不利的市场认知,有的人甚至会猜想,哪天POWER得势之后,IBM会不会像当初的苹果公司一样,退出OpenPOWER,重新回到封闭的路线?又或者哪天直接放弃POWER业务,让OpenPOWER自生自灭?说实话,这些猜测并非完全没有道理,而若要给予POWER生态环境与用户们一个坚定的信心,需要IBM最高层(比如罗睿兰)在重量级场合的着重澄清。

总之,借助OpenPOWER走向开放的POWER8将把POWER家族带入一个新的时代 ,但独立化的OpenPOWER带来了很多不确定性,也许即使出现极端的情况(比如IBM放弃POWER业务),仍然会带领POWER继续前行(某个大牛厂商接管POWER资产继续发展),但也可能因为内部的分歧而貌合神离,最终名存实亡。不过,我们也必须看到对于底层的基础而言,IBM拿出了足够的诚意(比如CPU核心级的IP开放,CAPI技术的开发),这一点不容忽视,它是OpenPOWER发展的根基,接下来就看如何在保持会员们各自创新的同时,集中力量迅速打开POWER的潜在市场。这期间,技术、方案与生态环境层面的完善与发展是必须的,而对于市场和客户的再教育,也将是至关重要的一环。

由于第一批IBM POWER8服务器要到6月10日才上市,完整的企业级产品线(E系列)则要到第四季度补齐,所以POWER8真正起势将是2015年。而在过去10年里,POWER5与POWER6在发布之后,IBM PowerSystems都获得了两年的正向增长,但在POWER7没能再重复这一现象,如果说它预示着市场的选择与变迁,那么明后年PowerSystems能否再次恢复两年正增长的规律呢?2014年我们又能看到怎样类型的其他厂牌的POWER8服务器呢?让我们拭目以待!

综合评分:8.91 分
云能力:9 分
营业额:1045亿美元[2012]
云服务:IBM Systems Director VMControl

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