关于服务器升级的几点看法

    一、 服务器技术的发展历史

    按照技术对国民经济和社会发展的影响，可分为四个阶段，即专家使用期，早期流行期，公众认识期，和广泛使用期，计算机系统也不例外。在专家使用期，时间跨度从二十世纪四十年代电子计算机诞生之初到八十年代初，计算机应用模式是"大型机-终端"，所有的工作都由大型计算机完成，终端只是可视化的输入输出界面。从八十年代初PC出现后，计算机技术进入了早期流行期，这时才有了"服务器"这一概念，应用模式变成"客户机-服务器"，客户机承担了除显示、输入输出以外的其它重要计算任务，同时应用在后端的功能也可分散到多个"服务"计算机上完成，这时的服务器以Unix小型机为主。随着九十年代中期Internet的应用，公众认识期来临，计算机技术走入家庭和日常生活，以及企业的各个方面，服务器则出现PC服务器的蓬勃发展，和工业标准服务器的概念；由于机群体系结构的发展，高性能计算机也进入普及阶段。这时，在技术上追求性能已经不是最重要的目标，可靠性，可扩展能力，管理能力，可用性，降低成本，提高总拥有性能，成为服务器技术的目标。从体系结构，部件技术，到应用模式都相当成熟，形成工业标准，服务器得以广泛应用。现在正处于进入广泛使用期的前夜，计算机必将成为象电力、汽车、电信这样的大众化资源，进入以应用为主要驱动力的时代，计算机半身的技术将隐藏在产品中，用户不再关心，计算机成为按需服务的一种资源。

    预测一下现有的服务器体系结构的走向。在商业计算领域（commercial computing），IBM的大型主机会维持它在银行交易结算为代表的特定领域的市场，但不会有大的发展；SMP系统是主流，以SMP系统为节点构成的机群系统将不断进入企业，甚至是银行、证券这些最保守的领域。在技术计算领域（technique computing），MPP、VPP系统在最追求性能的应用领域会有一席之地，在构造最大系统（如美国ASCI系统、日本Earth Simulator），在最追求应用饱和性能的用户，在资金充足的政府机构那里依然受到追捧；大型的CC-NUMA系统将逐渐走向专用行业。但NUMA技术不会衰落，在IBM P690的板与板的互连中，AMP Opteron的CPU之间的互连中，都采用NUMA方式，只是规模小而已。SMP系统由于应用的继承性和好用性，机群系统由于无可比拟的性能价格比将占据主流位置。

    二、 目前主流服务器技术、产品及市场发展

    从服务器技术上看，用户关注的技术主要分成体系结构（architecture），部件（component），系统（system），应用（application）四个层面。体系结构不会有较大变化，在学术研究中，网格计算机将是一大变数。在部件技术上，CPU上要关注的主要技术是64位计算，多核技术，多线程技术，CUP芯片间互连技术；内存，I/O总线，外围设备不会有较大变化，InfiniBand I/O从体系结构上较先进，成为存储主流技术的时间还较长，目前逐渐变成一种系统间互连技术。在系统技术上，是创新最活跃的领域，包括SOC应用于服务器，模块化SMP构造技术，内存Switch技术，Switch上对NUMA的支持，高密度主板设计，系统部件自愈技术，系统部件热插拔技术，非性能要素，网络化部件，工业标准高性能计算机等。在应用技术上，操作系统，数据库等基础软件如何适应系统的设计和应用的需求，如对64位的支持，服务器内资源的QOS等，是重要技术方向。

    下面这些服务器非性能要素是未来有趣的技术目标：

◆ 廉价：服务器保持相同价格每十年性能增加700-1000倍左右的速度（高于摩尔定律单芯片的发展速度）；
◆ 安静：嘈声与家电相当；
◆ 省电：人们预测按照现在的发展趋势，服务器CPU的单位功耗将与核反应堆相当，降低服务器及外围设备的耗电量，减少故障率；
◆ 易管理：管理员除机械动作外（如换热插拔硬盘）不需要走进服务器，为管理员提供逻辑视图；
◆ 易使用：对大多数用户，面对的是应用语义和应用领域视图；
◆ 可靠：使服务器的MTTF（故障间隔）、MTBF（修复时间）与大型机相当；
◆ 可信：具有支持可信计算的编程部件、管理部件，提供服务质量可保证的信息服务；
◆ 安全：具有用户端到端的主动安全，提供应用服务语义；

    目前服务器产品主要分成四类：Unix系统、PC服务器、新64位系统、高性能服务器。

    Unix系统主要是IBM大型机，IBM、HP、SUN、Unisys的Unix/SMP小型机，SGI的NUMA系统，和少数的向量超级计算机，它们主要用于高端商业应用和高端科学计算，是核心商业应用的理想选择。
PC服务器是Intel的天下，覆盖中低端服务器的大多数，应用面极广，与Unix系统比，稳定性和应用饱和性能，尤其对于核心应用稍显不足，最根本的原因是它采用Intel工业标准服务器架构，追求低价、兼容、标准部件和应用面，牺牲了对可靠性和系统级应用性能，但对于大多数应用，已经具有足够的可靠性和吸引人的性能价格比。

    新64位系统又分成三种。AMD Opteron是从32位计算向上走，目标市场是1-2-4-8 CPU的中低端市场，是现在Xeon、Xeon MP和4路CPU以下Unix服务器的市场，希望以工业标准服务器的价格、PC服务器的兼容性，达到中低端Unix服务器的品质，不差的性能和与32位兼容是它的致胜法宝。Intel Itanium（安腾）是从64位计算向下走，目标市场是4-8-16-32-64 CPU的中高端市场，是现在Unix服务器最赚钱的领域，希望以Intel最拿手的开放架构和市场号召力降低成本，以争夺Unix系统市场。IBM、SUN也将它们的64位CPU简化，以向下拓展，为低端服务提供64位计算平台，也采用开放架构的技术路线。

    高性能服务器的划分比较多样，有时将Unix系统和超级计算机都划分在高性能服务器领域。这里狭义上特指机群系统，包括Unix节点机群和PC服务器机群，目前，机群系统的主要技术已经成熟，应用方案完整，使它在市场上成爆发式增长，大量的Unix系统和传统超级计算机用户转移到机群系统上，使高性能服务器的应用面大大扩大。从技术上，机群在可靠性，可管理性，应用饱和性能，应用成熟度等方面与Unix系统尚有差距。

    作者在年初时，曾对2003年服务器技术发展作过十大预测，80%正在发生。

* Xeon主频继续爬升
* AMD64立足企业计算市场
* Itanium-2打开技术计算市场之门
* 高端服务器依然是多级化
* Linux64初露端倪
* Websphere火热市场
* 64位应用浮出水面
* 智能管理显身手
* 热插拔技术继续发展
* 国产服务器进一步差异化

    三、 用户如何升级服务器的建议

    服务器升级意味着有新的用户需求，新的技术选择，带来可能的巨大收益，和可能的巨大代价。用户在考虑诸多因素时，常常会碰到一些陷阱。

    1． 新技术导向陷阱
    计算机产业到目前为止还不是用户需求驱动的产业，而是厂商新技术驱动的产业，用户的购买行为和倾向常常被厂商诱导，例如PC的每一次更新换代，尽管PIII 1G已足够满足绝大多数桌面应用了，我们今天还是被驱赶到了PIV 2.8G，几乎所有PC服务器在不久都必须支持SCSI320硬盘。今天Intel、HP们要推Itanium系统，就会看见企业的咨询顾问、客户经理们不停地引导用户转向安腾2服务器。用户应充分评价自己的需求，寻找合适的技术，避免纯粹的技术导向。

    2． CPU陷阱
    用户得到输入最多的是CPU的技术特点，从应用角度看，由于CPU的差异带来的应用饱和性能的差异是较小的。单从性能角度而言，至少分五层，第一，CPU及Cache性能；第二，内存控制器性能；第三，I/O控制器性能，如PCI控制器，SCSI控制器，Ethernet控制器；第四，系统软件性能，如操作系统，数据库，编译器；第五，应用性能。所以同样的CPU，既可以驱动桌面PC，又可以构造64路的大型SMP系统，还可以构造10000个CPU的超级计算机。用户应充分评价应用的性能，避免受单项指标导向。

    3． 性能陷阱
    一种极端的说法是，现在性能是很容易和廉价地买到的，非性能因素是要巨大投资的。对大多数应用而言，满足性能指标的服务器较容易找到，用户应充分重视总拥有性能和总拥有性能价格比。

    4． 价格陷阱
    低价经常是厂商扔给用户的诱人馅饼，中国又是个价格敏感（price sensitive）的社会，用户常常中招。现在，计算机已不是一种紧缺资源，最主要的任务是应用计算机技术获得收益。用户升级服务器的目的不是省钱，是获取最大的收益。在评价技术时，用户应以满足增长的需求和获得最大收益为导向，要充分考虑升级成本，管理成本，风险成本，应用迁移成本等多种因素。

    从技术的角度，对目前用户升级服务器有一些建议。

    * 如果用户升级的原因是资源短缺，如CPU太慢、内存太小导致应用性能受限，建议在原有平台架构的基础上扩展资源，如选择更快的CPU，更多的内存，更大的磁盘容量，增加更多的CPU，不要在Unix小型机、PC服务器、新64位系统、高性能服务器之间迁移，甚至不要改变CPU种类和操作系统。

    * 如果用户升级的原因是用户的需求由于原来的架构的原因不能满足，如PC服务器的CPU个数、内存大小受限，或4 CPU Unix小型机能带的存储受限，建议在同类系统上升级系统能力，如将2路PC服务器升级到4路或8路，4路Unix系统升级到8路或16路，将SCSI RAID换成FC SAN等。

    * 如果用户升级的原因是用户的需求由于应用的架构的原因不能满足，可以考虑改变系统架构；如所有应用运行在一个SMP系统上性能受限，可以采用机群系统分散应用，提高可扩展性；又如数据库在PC服务器上受I/O带宽的影响，无法保证事务处理能力，可以升级到大型SMP Unix系统。

    * 如果用户升级的原因是出于节省成本的考虑，可以参照下面的近似公式；目前服务器的价格比例近似于，高档PC: Xeon服务器：Xeon MP服务器：Opteron服务器：安腾2服务器：UNIX服务器 = 3: 6:8: 8: 12: 24; 另外，机群系统：大型SMP系统 = 1: 2，用户可以根据资金情况选择平台。

    对于用户较关心的市场上较火热的新64位系统，作者目前的建议是，对于基于RISC架构的低端64位Unix系统，较适合于那些原来基于相关平台，应用移植成本高，适合机群架构的应用，如某些电信应用。对于AMD Opteron系统，适合高性能计算用户，和那些有64位计算要求，或潜在要求，应用移植成本高的应用。对于安腾2系统，适合高性能计算用户，和那些应用软件单一，依赖的系统软件较少，应用移植成本低的应用。一个新的架构，从开始进入市场，到CPU、部件、系统（system）、系统软件、中间件、应用、服务，全部走向成熟，需要相当长的时间，对于这些新64位计算系统，科研、教育机构，非盈利应用，迫切需要降低服务器成本的企业，主要运行自己开发的应用的用户应积极使用；而商业应用，尤其是核心商业应用，应充分评价应用迁移的风险，和获得的收益。另外，对于比较单纯的应用，比如Web服务器，Email服务器，文件服务器，科学计算研究，可以有选择地使用中低端64位服务器（4 CPU以内系统）。