POWER7撬动智慧地球

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  不能仅从技术层面解读POWER7,它引发的思考是深远的……
  2月25日,当IBM系统与科技部Power Systems总经理Ross A. Mauri在北京揭开POWER7神秘面纱的时候,业界的疑问一一得到解答。
  3年前,POWER6以高达5.0GHz的主频速度续写摩尔定律,业界在惊诧的同时,开始质疑POWER7未來还能在哪些方向上有所突破?在全球产值140亿美元的UNIX服务器市场中,IBM占据40%的市场份额,每年投入10亿美元用于POWER系统研发,如此高昂的研发代价是否值得?PC服务器正在日益蚕食UNIX服务器市场,未来的POWER系统能否予以强有力的反击?
  今天,POWER7引发的业界思考开始跳出技术本身,着眼于整个服务器市场的发展乃至智慧地球的实现:在技术层面,POWER7代表了未来高端芯片发展的全新方向;在产品层面,首发的四款产品就覆盖了从交易型计算、高并发数计算到高性能计算各种计算环境下的产品线;在市场层面,它将拉开进一步抢夺PC服务器市场的序幕,甚至还会重新定义服务器类别的划分方式;在应用层面,智能的工作负载优化能力使得它成为撬动智慧地球的原动力。
  IBM大中华区董事长及首席执行总裁钱大群认为,POWER7的发布对IBM中国来说具有划时代意义。这枚大小仅5.6平方厘米的芯片所具有的强大的计算能力是智慧地球实现的依托。
  
  技术的里程碑
  
  20年前,POWER系统问世。回顾POWER的历史可以发现,2001年的POWER4堪称一座技术里程碑,它是业界第一个双核芯片,并且IBM自从POWER4发布之后,在UNIX服务市场的份额开始一路攀升,一直到今天以超过40%的市场份额占据了第一的位置。
  刚刚发布的POWER7被Ross A. Mauri誉为POWER系统历史上另一座技术里程碑。POWER系统以多核形式出现,POWER7不但从POWER6的双核发展到八核,同时内核线程增加一倍,达到4线程,32插槽服务器最多可达1024线程。更重要的是,每一单核性能提升至POWER6单核性能的1.2至1.5倍,这也是全球唯一一个在多核情况下还能保持单核性能提高的系统。而业界的一般做法是,在多核环境下,将单核性能做出牺牲,这是因为多内核设计在架构上很难避免以单线程性能的降低来妥协多核的协同处理能力,以至于一个芯片内核数量越多,单核性能越低。POWER7在性能上突破了这一界限,是技术上的重大飞跃。
  为此,POWER7采用了很多IBM独有的技术。比如在三级缓存上采用独有的eDRAM技术,为此采用一个晶体管,就可以储存一个二进制数,而一般企业采用的SRAM技术则需要用6个晶体管,为此,POWER7可以用更少的空间,储存更多的数据,消耗更少的能量。而且,POWER7的内核一个时钟周期可以执行12个执行单元,而原来的POWER6一个时钟周期可以执行8个执行单元,所以单内核性能得到提升。此外,POWER7也是业界第一个可以在一个时钟周期内完成8个浮点操作的芯片,而一般企业的产品只能在一个时钟周期完成4个浮点操作,这意味着POWER7不仅可以用于商务交易型计算,也可以应用于高性能计算环境。同时,单内核4路多线程技术使得POWER7具有8内核32线程,提高了并发处理能力,第四代SMP总线连接技术超越平面连接方式,实现了三维连接,大大提高了CPU性能。
  此外,POWER7整合了IBM各个层面的环境,包括芯片、硬件、操作系统、中间件等并进行优化,使得POWER7在实际应用中无论是在工作负载类型、总体获取成本还是在能耗上都具有更为突出的优势。Ross A. Mauri认为,POWER7代表了未来高端处理器的发展方向——在芯片中内置更多的内核,为此可以优化各种工作负载整合更多的功能。
  
  “工作负载”成为关键词
  
  POWER7并非是简单的技术突破,它在应用层面更是意义重大。要知道,P0WER系统从POWER4以来,一直主要针对高端企业级市场的商业应用,多为对单线程性能要求敏感的交易型数据处理。而首次采用多核多线程架构的POWER7则大幅提高了系统的并行处理能力,可以满足用户管理上百万并发交易处理的需求,从而也完全适合运行海量互联网工作负载等全新的市场需求。由于单核性能在多核环境下没有受到影响,这样就使得POWER7仍旧保持着交易型数据处理的行业领先速度。同时满足交易型数据与海量并发数据处理两种计算环境,为其在多应用领域发展打下了基础。
  针对不同的运算环境和工作负载,采用POWER7芯片的服务器可以根据不同模式下的实际工作负载对内核及线程进行自动分配,从而实现最佳整体性能。例如,全新的TurboCore模式可以对数据库或其他交易型数据的工作负载进行优化,同时采用4个内核运行,并把芯片中所有8个内核大部分资源放到4个运行的内核中,以提供更大的缓存和内存带宽,大幅提升时钟频率,显著提高单核性能。Ross A. Mauri表示,TurboCore模式可以使那些按核进行许可计费应用的软件成本减半,同时利用软件提升单核性能,实现最大程度的投资回报。而在MaxCore模式下,服务器将完全利用POWER7多达每插槽8内核、每内核4线程,共计32线程的架构,更适用于海量并行处理,能更好的应用于基于互联网的大任务量并行工作负载环境。例如,一家能源公司可以将POWER7服务器系统池与其上网的电表连接起来,在网络上向客户提供智慧电表数据。
  此外,POWER7拥有的智能线程技术能根据工作负载需求进行动态调整。在拥有更多线程的情况下,POWER7可以并行处理更多任务,提供更大的处理量,例如运用智慧电网以分钟为单位实时监控千家万户的能源用量。而在线程较少的情况下,那些实施分析或数据库交易处理等需要高速独立处理的工作负载,也可以获得其需要的性能。
  对需要大容量内存的工作负载,客户还可以使用POWER7新技术——Active Memory Expansion。它的独特之处在于能够运用内存压缩技术,使系统的物理内存针对应用程序时显示出2倍于实际的大小。例如,在没有安装任何更多物理内存的情况下使用Active Memory Expansion,系统配置能使SAP应用认为,系统中的物理内存量比实际多出50%。预计该技术较之前受到内存容量限制的同样的服务器能多处理65%的交易量。
  由此可见,POWER7的应用领域相对于此前的POWER系统有了很大的扩展,其智能动态的调节功能能够使POWER7适应大多数应用环境。随POWER7一同发布的服务器IBM Power 780、Power 770、Power 755、Power 750已经涵盖了从商务交易型计算、海量高并发数计算到高性能计算的各个典型应用环境。Java、互联网等新兴应用也不再只是PC服务器擅长的应用领域,POWER7不仅拥有单核单线程的性能提升,最高1024线程的设计还使其显著提高了吞吐量,开始向PC服务市场发动攻击,这是不同于以往通过虚拟化整合多台PC服务器的一种新的市场战略。
  研发历时超过3年,耗资数十亿的POWER7系统已经不再仅仅着眼于传统的UNIX服务器市场每年140亿的规模,自从支持开放的Linux开始,POWER系统的全领域布局就已初现端倪。自从POWER4双核系统的问世,IBM即在UNIX市场开始一路攀升,POWER7多核系统的问世,或许预示着IBM在整个服务器市场的一次重要转折。
  
  引发多层次竞争态势
  
  在智慧地球的实际应用环境中,计算机的发展将超越传统的数据中心,手持设备、汽车电子,甚至家用电器都可以成为智能化设备,将它们互联在一起,各个设备间的信息交流、数据量以及计算需求已经超出了想象,对计算能力的要求也与日俱增。IBM软件集团竞争技术副总裁 John Shedletsky表示,通过POWER7与软硬件的垂直优化整合,全新的服务器产品针对各种工作负载做了全新优化,作为智慧地球的原动力,它不仅对性能指标做了重新定义,同时在优化和成本效益上都是Power系列服务器中最突出的。这样可以实现面向 Web 的应用程序部署简化,经济有效的大规模数据库处理,大容量消息主干网,企业应用基础设施的简化,降低数据中心运营成本,同时提供更敏捷的服务。
  IBM一如既往地拿出了很多对比测试,比如SPECint_rate测试显示,Power 750 是全球性能最高的4插槽服务器,92台Sun SPARC 企业级T2000服务器可以被整合到1台IBM Power 750 4插槽系统中,这样用户需要购买软件许可的内核数量可减少95%,占地空间需求降低97%,能耗降低95%。
  在POWER7的发布会上,除了与传统两大竞争企业的UNIX服务器的对比外,John Shedletsky还重点将POWER7服务器与Nehalem架构的服务器在Web应用、邮件服务和消息处理等新兴领域进行了对比。部分用户认为采购其他平台或者x86平台价格会比较低,但是,John Shedletsky反驳了这种观点他表示,从总体获取成本(TCA)角度来看,POWER7更为实惠。以最新版本的x86架构服务器为例,基准测试值表明,在同样提供11万SAP值计算能力的情况下,POWER7的硬件和操作系统的采购成本可以比x86服务器及其操作系统降低13%。而且,IBM POWER7平台具有更好的可靠性、更低的能源和更少的空间,并且更容易管理。
  他还发布了更多不同环境下的测试对比:专为优化吞吐量而配置的Web应用中,WAS on POWER 7 与竞争对手在 8 核 Nehalem 服务器上提供的应用服务器相比,每 tps 成本降低 22%;在数据库应用中,DB2 pureScale on Power 780 turbo 的每 tpm 成本比 Oracle RAC on Nehalem低 38%;在邮件服务中,两台虚拟化 POWER 7 服务器上的 Lotus Domino 能支持 40,000 名用户,成本比 Microsoft Exchange on Nehalem 低 40% ;在消息处理应用中,Message Broker on POWER 7 处理消息的成本是 Microsoft BizTalk on Nehalem 成本的十分之一;运行整合在高端 POWER 7 虚拟化平台上的 45 个高负载在线银行工作时,成本仅为在 Nehalem 上运行时的一半。
  据Ross A. Mauri介绍,2009年全球就有超过500个Power 迁移案例,包括x86整合案例,尤其是在2009年第四季度,Power已完成了近200个迁移项目。针对最新发布的POWER7,IBM全球融资部还提供了创新的融资租赁服务及付款方案,以帮助用户扩展财务实力,实现平稳升级。
  通过IBM信贷审核的用户可以享有90天无息延迟付款,在90天延迟付款之外继续享有低息甚至最低零利率的优惠,实现9个月到33个月对POWER7的租赁。客户可灵活选择在租赁期末将POWER7退回IBM、续租或者按当时公平市价购买。这将有助于客户在保持技术领先的同时降低拥有成本,改善现金流。
  针对绿色经济,IBM全球融资部还为POWER7提供以旧换新服务,即对于需要购买POWER7并且要处置旧有IT设备的用户,IBM可以回购客户旧设备,包括跨品牌的旧设备回购。这将帮助企业解决处置旧设备的难题,从而减少用户的总投资成本。这些策略都将帮助POWER7在更多市场上具有竞争力。
  
  颠覆传统服务器市场划分
  
  如今基于POWER7的服务器已经具备与主要应用领域服务器竞争的能力,而操作系统上也不仅仅支持UNIX,将怎样定义应用POWER7的全新服务器呢?在Ross A. Mauri看来,POWER7不仅是一次产品的升级,更是对整个服务器领域的一次重新注解,它的发布可能会重新定义传统服务器市场划分方式。
  Ross A. Mauri表示,传统的服务器划分方式是以操作系统来区分,比如说UNIX、Linux或者Windows。未来十年,服务器将会从工作负载的角度划分。以操作系统划分市场的界限会越来越模糊。比如IBM的POWER系统可以跑多种操作系统,例如AIX(UNIX)和Linux,也可以运行IBM i这一整合度非常好的操作系统。所以,从操作系统角度来看很难界定POWER到底属于哪个平台。
  在IT行业发展过程中,用户越来越关心工作负载,而不是操作系统。将来用户采购系统是希望有一个平台执行供应链,会从供应链的业务本身的应用、可靠性、稳定性、扩展性等多方面的需求考虑,例如同时做在线交易类型的事务或者股票交易买卖的事务,按照业务的特性来选择平台。
  同时,从应用角度出发,也越来越难以界定用户到底采用哪个操作系统,原因是很多的ISV独立软件供应商开发的应用本身采用Java的平台,它的特点是可迁移,可以运行在虚拟层之上。因此对用户来讲,他不会关心Java是在Window平台、Linux平台或是UNIX平台,他们关注的是哪个平台性能更快更稳定可靠。所以,将来用户关心的是哪一种服务器可以优化自己的工作负载并以这种标准来进行选型。而UNIX服务器发货量轻微下降的一个重要原因,正是由于UNIX服务器本身具有很高的性能,可以采用虚拟化的技术在一台服务器上整合更多的工作负载。
  “谁能提供最优秀的虚拟化技术,谁就可以在市场中保持优势。” Ross A. Mauri称,未来服务器市场取胜的关键是厂商实现虚拟化技术的能力,而IBM的最好的虚拟化技术主要体现在Power Systems和主机System z。他表示,IBM发布的POWER6和POWER7的基准测试报告,很大部分是虚拟化环境中机器的性能测试,而其他架构服务器由于虚拟化环境开销较大,多数没有发布虚拟化环境的测试结果。如今,POWER7系统业界领先的虚拟化技术能够在单一系统中支持1000个虚拟服务器或分区,其数量是POWER6系统的4倍多。通过系统整合,以及采用IBM PowerVM虚拟化软件,可以将服务器的利用率提升至90%,从而为客户缩减成本。实际上,这样能使一个单一大型服务器完成多达1000个小型服务器的工作,同时实现动态负载均衡,以此提高投资回报、性能和虚拟服务器利用率。
  
  ·多方观点·
  
  “自从2007年安装基于IBM System p575的超级计算机以来,这一系统在我们的业务中发挥了重要作用,集中体现在2008年北京奥运会气象服务以及国庆60周年数字化天气预报等方面。气象行业不仅需要高性能的系统,更需要智慧的系统,IBM智慧的地球愿景非常符合我们在高性能运算方面的需求。我们希望最新发布的POWER7系统能够在性能上有进一步的提升,满足我们在气象业务上的需求。”
  ——北京市气象局信息中心主任刘旭林
  
  “十一五以来,我国信息化建设取得了飞跃发展,各地都在积极推进信息化建设,建设智慧城市、智能电网和现代物联网。IBM公司在多年研发的基础上,最新推出了采用45纳米技术、多达8核的POWER7处理器及强大的服务器,为我们下一步开展云计算以及重要业务系统应用提供了一个很好的平台。我们希望凭借新的技术和应用能够进一步提高服务水平,为我国信息化发展提供更好的技术支撑。”
  ——国家信息中心首席工程师宁家骏
  
  “作为中国地区第一个加入IBM‘开发商互利计划’的ERP应用软件开發商,金蝶将IBM POWER服务器系统作为首要的基础设施平台,来支持面向大中型企业的集团管理信息系统——金蝶EAS软件,满足企业不同规模的部署和实施要求。我们也衷心希望借助POWER7进一步帮助企业客户,在部署金蝶EAS软件时,能够构建更敏捷、更强大的IT架构,促进IT架构与业务管理的相互融合和协同工作。”
  ——金蝶国际软件集团高级副总裁曾良
  
  “作为IBM重要的合作伙伴之一,我们在日常与不同行业客户的交流中了解到他们对虚拟化、云计算、物联网等新兴技术和应用非常感兴趣。在实现智慧的地球过程中,工作负载和应用将呈现几何级数增长的态势,这就需要基础架构变得更加智慧,从而最大限度地降低复杂性,提升工作负载处理能力,实现管理自动化和绿色节能。我们也希望POWER7处理器及服务器能够在上述几个方面为我们带来新的惊喜。”
  ——神州数码系统集成服务有限公司集成支持中心总经理吴颖
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