刀片进军数据中心核心平台——HP新一代UNIX刀片服务器详解

　　4月27日，惠普公司举行了一次据称是10年来最重大的高端服务器产品发布，按照惠普的说法，上一次这样重大意义的产品发布，就是10年前惠普发布其高端Superdome服务器，因而这一不同寻常的声明激起了业界极大的兴趣。如果我们仔细审视这一产品发布，其实里面包括了两部分：

　　·重复和强调了惠普的融合基础设施战略(CI)，并提出了支持关键业务的基于刀片结构的融合基础设施框架；

　　·发布了一系列构成关键业务的融合IT基础设施的新产品，其中包括了新一代高端Superdome服务器(Superdome 2)，以及全新的采用英特尔新一代4核安腾Tukwila处理器的UNIX刀片BL860c i2, BL870c i2, BL890c i2共3款，新的机架服务器rx2800, 还有支持HP-UX操作系统的融合基础设施产品BladeSystem Matrix。

　　这些产品除了rx2800只是通常意义的产品换代外，其他几个新产品无论从技术还是市场定位上，都有着显著的突破，其中包含了不少IT基础设施的演进趋势，值得认真看待，在此，我们先针对三款新UNIX刀片进行分析。

　　刀片进入核心应用面临的难题

　　众所周知，惠普一直是最积极的刀片技术倡导者，也是刀片市场的领导者，其C-Class刀片不仅性能和功能出众，而且市场份额也牢固把持第一的位置，惠普在服务器、存储、网络平台上早已定下了全面刀片化的策略，进行了大量投资。目前惠普在x86刀片市场上，无论产品品种、细分市场覆盖、价格区间策略都占据着制高点。刀片架构在节能、简化管理、增加可靠性等方面获得了市场一致的认同。

　　然而在刀片市场一片繁荣的同时，也存在一个很明显的问题，那就是x86刀片尚未能真正切入高价值的数据中心核心领域，市场上缺乏高扩展高可靠的支持关键业务的刀片，在中高端的服务器领域仍然是机架服务器的天下，以至于在不少用户的概念里刀片的主要任务是外围应用，而非核心应用；运用刀片的主要方式也是横向扩展(scale-out)，无法进行纵向扩展(scale-up)。

　　从操作系统看，UNIX仍然是支撑大型企业用户核心应用的主要平台，而支持UNIX的刀片选择直到最近仍然非常有限，在此次新产品发布前，惠普最大的UNIX刀片是BL870c，支持4路8核处理能力，相当于其中端的机架服务器rx6600，对于大型应用尚难适应。

　　而另一家主要的UNIX刀片供应商，情况也相当类似，其UNIX刀片能力与同级机架服务器有明显差距，最新的UNIX刀片最多仅支持2个CPU插槽，甚至CPU都只采用最低段的主频。

　　另一个明显的缺陷是，刀片通常缺乏核心应用所需要的I/O扩展能力，无法很好地支持多种I/O端口和高I/O带宽。以上事实说明，刀片在处理容量上的不足，限制了其在高端应用上取代机架服务器的可能。

　　惠普新一代UNIX刀片概况

　　上述刀片所遇到的困难在惠普新一代UNIX刀片上取得了突破。今年2月，英特尔发布了其几经推迟的新一代四核安腾处理器9300系列，代号Tukwila。Tukwila在很多方面是一个突破性的产品，最主要有以下几点：

　　·含有4个安腾处理器核心，超过20亿个晶体管，是有史以来最复杂的芯片，性能为上一代双核9100系列的2.5倍以上

　　·首次采用集成的内存控制器和QPI互联总线，大大提升了内存访问速度，根据英特尔提供的公开资料，CPU的内存带宽和互联总线带宽分别是上一代9100的6倍和9倍。如果大家对于最近英特尔发布的x86至强7500-EX系列有印象的话，这两大技术同样是7500-EX性能提升的主要原因，只不过Tukwila比至强7500-EX还多出2条QPI总线。并且按照英特尔原定的计划，Tukwila应该比至强7500-EX早两年就带着这两项技术上市了。

　　·Tukwila新增加了20多项高可靠性技术，其中很多也被运用到了至强7500-EX上，可见安腾已经成了英特尔把至强带入关键业务的技术来源。

　　由于安腾9300系列采用了QPI高速互联总线，使得多路系统的设计变得十分简单，扩展性比起上一代采用前端总线(FSB)的9100系列有明显提高。在多路系统中，处理器与处理器间采用QPI直连，而由于采用了集成内存控制器因此FSB时代的北桥(内存控制芯片)也就消失了，只剩下IO HUB。无论2路、4路或8路系统均可以通过QPI的简单扩展获得而不需要任何互联控制器。图示为一个典型的4路安腾9300系统的互联架构。

　　在英特尔发布9300处理器后不到3个月的时间，4月27日，惠普发布了下面3款基于安腾9300处理器的UNIX刀片的参数：

　　从简单的参数表中可以发现，新款的870c i2和890c i2，已经在CPU数量和内存容量方面达到甚至超越了目前惠普的中高级服务器rx7640和rx8640，这应该就是惠普为何没有推出机架式rx7640/8640的Tukwila型号的原因，而是直接在BL890c i2上衔接最高档的Superdome 或Superdome 2。

　　这三款刀片如同其他c-class刀片一样，可以使用C7000或者C3000的刀片机箱，并且可以跟其他的x86服务器和存储刀片混插，凡是目前C-class的各种虚拟化、统一管理特性均可以支持，包括Virtual Connect。

　　简易而强大的扩展性

　　然而，除了从参数上研究新一代安腾刀片的能力外，这个产品系列的外观就给业内人士以直接的震动，这在服务器产品上是罕见的。以下是这三款刀片的外观：

　　仔细察看可以发现，这三款刀片实际上是由同一款BL860c i2基础刀片构成的，当一片基础刀片独立成为系统时即为BL860c i2，用2片基础刀片通过Blade-link连接器固定后就成为BL870c i2，而用4片基础刀片通过Blade-link连接器固定后就成为BL890c i2，通过察看中国惠普提供的样机可以发现，Blade-link连接器就是内藏在前面板后面的一个QPI接插件，除此之外无需任何其他连接。

　　这种无比简洁的模块化设计带来的好处一方面是结构简单大大降低了故障可能，同时对用户的投资保护达到了一个崭新的水平。简单地说，用户可以先购买数量较少的刀片构成初始系统，等到业务量增加后再购买更多的刀片跟已有刀片连接成一个更大的SMP系统，在升级过程中，所有用户已有的投资将100%地得到重新利用，并且升级过程十分简单，这在以往的服务器设计里是从未有过的。

　　根据惠普的发布信息，惠普将在明年推出这样的升级服务，允许用户通过购买额外刀片从2路BL860c i2升级到4路BL 870c i2，以及从4路BL870c i2升级到8路BL890c i2。

　　面向核心应用的I/O能力

　　传统刀片相比机架式服务器的最大弱点就是其I/O扩展能力，由于刀片体积、外形的限制，通常无法提供大量的I/O端口，这使得大多数用户无法将刀片用于I/O要求较高的核心应用。而新一代的i2系列刀片的一大突破就是解决了刀片I/O能力不足的问题，这点值得广大用户高度重视。

　　新一代UNIX刀片具备强大的I/O能力，最低端的BL860c i2就标配多达4个10Gb万兆以太网端口，并且还有3个PCI-e 2.0夹层卡的扩展能力，可以用来增加双端口FC卡，Infinite Band等端口。最高端的BL890c i2则标配了16个10Gb万兆以太网端口，12个PCI-e 2.0扩展槽。每个10Gb端口还可以通过HP C-class的Flex-10模块转换成4个1Gb以太网端口，因此理论上BL890c i2无需任何扩展，就能支持最多64个千兆以太网端口，另外还有12个扩展槽，这明显超出了大部分用户使用中高端服务器所需要的配置。

　　相比之下，另一厂商的UNIX刀片服务器仅支持2个1Gb千兆以太网端口和1个扩展槽，显示出设计定位的极大不同，另一厂商的UNIX刀片瞄准的仍然是外围应用，以低成本低功耗为特点。因而从某种程度看，此次惠普发布的3款UNIX刀片在I/O设计上显得十分超前，而这显然是两家公司对于UNIX刀片的定位不同造成的，惠普的I/O设计显然是瞄准了高强度的核心应用和融合基础架构的考虑。

　　对于惠普倡导的融合基础设施，同一刀片架构里不仅要包括服务器、数据网络，还会集成存储系统和SAN存储网络，而目前无论FCoE还是iSCSI，都已经开始运行在10Gb万兆以太网上，因而服务器配备更多的10Gb万兆端口不仅能够支持更高的IP数据带宽，还能将存储SAN, DAS连接直接部署在10Gb万兆端口上，这样可以大大简化整个基础设施的连接部署，也大大降低存储方案的成本。

　　因此这次惠普在UNIX刀片上的I/O设计虽然看似超前，实际上充分体现了惠普对于刀片的战略定位。而这也进一步带给我们一个谜团，惠普下一步是否会把很多FC端口也标配到刀片上？

　　对用户友好的软件计价方式

　　另外不能不提的一个重大变化是，从安腾9300开始，惠普的UNIX操作系统和软件的计价方式将从原来从按照CPU内核数量计价，改为按照物理CPU插槽计价，因此对于新UNIX刀片的用户，不必像以前那样为每个四核9300处理器购买4个软件许可，而只需要为每个9300处理器购买1个软件许可，根据惠普的介绍，采用CPU插槽数计价的软件价格将明显低于按照CPU内核数计价，因此降低了用户购买软件的成本，我们也期待这种有利于用户的软件计价方式能够在多核CPU时代被其他厂商采纳。

　　要知道，随着多核CPU的发展，现在已经有8核的CPU，即将会出现12核和16核的CPU，硬件性价比正在大幅提升，而如果软件的计价方法不做调整的话，将形成事实上的软件“强制消费”。

　　例如，在双核处理器时代，购买一台4路CPU插槽的中级服务器(4路系统是应用最广泛的UNIX服务器)，需要购买8个CPU软件许可。而在8核处理器上市后，一台4路服务器将需要购买32个CPU软件许可，用户的软件购买费用将暴涨4倍，而出于可靠性和I/O能力的考虑，用户通常不可能采用1路8核的系统来替代，因此暴涨的软件成本，将成为用户的噩梦。因此惠普的基于CPU插槽的计价方式无疑是一个很好的保护用户的榜样。

　　走向数据中心深处

　　通过上述介绍我们不难看出，这次发布的三款UNIX刀片在处理能力扩展上有了突破，最大8路32 CPU、768GB的容量已经达到了中高级服务器的水平，I/O能力也不逊于目前的中高端服务器，但要真正承担核心应用还需要在硬件可靠性、操作系统、虚拟化、高可用解决方案、简便管理等诸多方面达到相应的水平。

　　此次惠普的3款刀片采用了4核安腾9300，增加了20多项RAS功能，配合新一代Boxboro-MC芯片组，可靠性较上一代9100有了显著的提升，而QPI作为新的系统互联技术，大大提升了传输速度和自动故障恢复。

　　此次惠普配合这个新系列UNIX刀片的操作系统是2010年3月最新更新版的HP-UX 11iv3，跟双核安腾9100上支持的11iv3版本完全一致，但同时还提供了最新增强版本的安腾虚拟机Integrity VM 4.2，并支持虚拟机在线迁移。

　　根据惠普提供的信息，惠普将计划在明年早些时候在BL870c i2和BL890c i2上提供硬件分区nPar技术，而nPar以往只是在Superdome和rx8640这样的高端系统上提供的。这次的三款刀片将全面支持HP ID-VSE虚拟服务器操作环境，并且能够搭载最高版本的数据中心级OS环境DC-OE，也同样支持惠普久负盛名的ServiceGuard高可用性集群方案。

　　而对于系统管理方案，这本来就是刀片的强项，惠普新一代UNIX刀片采用了与x86刀片统一的SIM管理界面，支持ID-VSE虚拟化环境，并且新增了IPM电源管理，提升能源效率。

　　通过以上种种现象可以看出，惠普这次推出的3款UNIX刀片在能力上已经全面达到了中高级机架UNIX服务器的水平，并且全面考虑了数据中心用户的需求，真正为UNIX刀片进入数据中心做好了准备。

　　对于用户而言，不同厂商UNIX刀片的策略和定位不同，其产品也存在相当大的差异，而另一方面，以往刀片和机架服务器那种泾渭分明的差别已经被很大程度上模糊了，所以在选择数据中心的服务器时，仅凭服务器的包装形式是刀片还是机架就很难全面评判服务器的能力了，因此应该仔细考察服务器本身的特性和能力。

　　未来发展方向

　　惠普已经稳固了其刀片架构在其整个IT基础设施产品的核心地位，所以未来的一切服务器、存储、网络、虚拟化、管理融合均以此为核心。对于基于安腾的UNIX刀片的未来走向，我们没有获得具体的信息，但是根据英特尔和惠普共同公布的下一代安腾芯片Poulson的信息，我们可以知道Poulson将是8核心处理器，采用32纳米工艺生产，很重要的一点是该处理器将与四核9300处理器实现插槽兼容，据此可以保守地推断，下一代的惠普 UNIX刀片仍然可以延续现在的标准模块设计，并且扩展性进一步提升，因此UNIX刀片将进一步占领更多的数据中心核心地带。