基于X86架构的小机平台分析.docx

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基于X86架构的小机平台分析

基于X86架构的小机平台分析

何以应对核心业务

 随着近期华为发布基于X86架构的小型机Kunlun，X86小型机在业内引发很多不同声音。

我最近刚好参加了一次Kunlun发布会并看了Kunlun在金融等行业方案简单介绍，今天也正好利用周末时间，谈谈我个人对开放架构小机的看法和理解。

   话题还得从小型机发展开始说起，存储和服务器的发展相当类似，都是从高端开始，当然高端存储是配套大型机（高端服务器）而出现，所以高端服务器出现的更早。

IBM发明大型机并先后推出IBMsystem/360、system/Z系列等产品。

大型机作为高端贵族产品当然一般匹配高大上的场景应用。

随后富士通等公司也推出相应的大型机，但对一般客户来讲无论是成本还是运维都是难以接受的。

传统封闭架构小型机

   由于大型机存在功能不足、接口封闭（如FICON和ESCON等）、群体受限和成本高昂等问题，所以IBM、HP和SUN等公司推出了各自架构封闭的小型机来缓解这些问题。

   IBM小型机是小型机的典型代表，目前已经历Power4、5、6、7和8等，处理器可以支持到扩展到16和32路。

近几年，IBM发布OpenPower和PowerLinux等项目，标志开始由封闭转向开放架构。

   HP开始发布基于PA-RISC架构的小型机，后来处理器架构转向IntelItanium处理器，并推出Superdome和Superdome2产品，其中Superdome2最高可以支持64路处理器。

但是HP最新的产品SuperdomeX已经转向X86平台，处理器可以支持扩展到16和32路。

   Sun/Oracle基于SPARC架构的系列小型机目前也主要用在Exadata一体机和ZFS存储系统，Oracle通过SPARC架构小型机拉通服务器和存储硬件平台。

目前SolarisOS开始支持x86服务器走向开放。

   DEC基于Alpha处理器推出了RISC架构服务器，支持DigitalUNIX操作系统，随后推出的产品支持Linux、Windows和BSD等开放操作系统。

   SGI也是一家RISC架构的小型机公司，并购了RISC芯片厂家MIPS公司。

后来推出Fahrenheit计划与Microsoft和Intel结成战略联盟，SGI也推出基于Intel架构UV300、UV30EX服务器，支持Windows、Linux操作系统。

小型机向Intel处理器转移

   由于封闭架构的小型机依然存在系统相互不兼容、业务创新能力弱、数据迁移能力差和维保费用高等问题，所以小型机也经历了从封闭式架构向IntelItanium处理器转移的阶段。

   浪潮起初推出基于IntelItanium处理器的天梭K1系列小机，但从天梭TS系列开始转向X86架构。

HP推出Superdome和Superdome2Itanium处理器服务器产品，其中Superdome2最高可以支持64路。

但是最新的产品SuperdomeX已经转向X86平台，处理器可以支持到16和32路。

   随着IntelX86处理器性能和RAS特性慢慢赶超上几代Itanium（EPIC）处理器，Intel把处理器支持重心转移到X86XeonE7系列上，针对Itanium处理器支持的路标也不清晰。

像虚拟化领导厂商VMware对安腾从一开始就没有提供支持（当然也可能因为小型机配套自己操作系统，操作系统自身提供了虚拟化支持，如IBMAIX操作系统提供PowerVM），甚至连Oracle等主流应用厂商对Itanium处理器的支持也是不温不火。

小型机向X86处理器转移

   从前面的分析可以看到，HPSuperdomeX和浪潮天梭TS系列应把处理器切换到X86平台，目前主流的存储系统（除了IBMDS系列、OracleZFS系列等），都已经切换到X86处理器。

这样在系统相互兼容，数据迁移、系统维护、系统开发和业务创新方面都能给客户带来更大价值。

   HPsuperdomeX和HuaweiKunlun在RAS设计上都参照小型机的标准要求，如内存可靠性设计（故障检测、故障内存定位、故障隔离）、Cache保护、QPI链路保护、IO可靠性（PCIe热插拔、高级错误报告）、系统模块、OA管理板冗余、Kernel和关键内存镜像等关键RAS特性。

   Kunlun采用硬分区技术实现多分区特性。

通过使用硬分区技术，可以提升服务器业务负载的灵活性，客户可以根据实际需要来配置服务器的工作模式。

   硬分区相比逻辑分区有一些优势，如通过CMC管理界面可以实现系统工作模式的一键式切换，不需要硬件部件更改，也不需要软件版本升级。

支持均等硬分区，硬分区多系统工作模式下，CPU、内存、本地存储等资源都是均匀划分。

各硬分区间电气物理隔离实现物理故障完全隔离。

   HuaweiKunlun系统比较开放，支持开放的Linux和Windows系统，支持开放的VMware、KVM和Hyper-V等虚拟化软件，支持X86通用版本的SAPHANA、Oracle和DB2等数据库应用，便于数据灵活迁移、防止厂商绑定和异构迁移带来的高昂服务费用。

Kunlun开放式小型机

   相比HPsuperdomeX和浪潮天梭TS系列，HuaweiKunlun是最近发布的产品，其主要场景包括大型核心数据库服务器、逐步替代小型机场景，SAPHANA大内存计算场景，以CAE仿真、生命科学、石油勘探、气象等领域高性能计算领域。

   Kunlun产品采用了NC单级双平面互联可扩展架构支持更多的CPU进行互联（扩展Intel的QuickPath架构，通过接口QPI互联），并实现一系列增强的RAS特性，追求传统小型机的可靠性。

   包括NC链路级别的错误恢复能力和全链路冗余设计等。

   带外主动故障分析引擎能够全面、自动的收集故障信息，实时在线诊断，对风险部件预警，能够转移其上正 在运行的任务到其它资源，提供实时在线维护能力。

   故障精确定位能快速找到问题根源，做到准确无误的快速修复。

   多分区功能支持硬分区和软分区，可根据业务需求选择最合适的分区方式。

   CPU和内存可热更换降低因CPU或内存故障引发的系统宕机时间，最大化在线时间。

X86小型机如何应对金融核心

   小型机应用的主要行业就是银行、金融机构的交易、网银等关键系统。

IBM之所以深受这些行业的信任和亲睐，主要原因是IBM通过Power小型机拉通服务器和存储硬件平台，在关键应用和可靠性要求很高的场景提供基于Power服务器结合DS8000存储丰富数据保护方案。

关于IBM双活方案和PowerHA功能的介绍请参考文章浅析PowerHAHyperSwap双活方案和IBMPowerHA小型机中的战斗机，在有限篇幅里就不在赘述。

   IBM针对银行、金融和运营商等核心系统，IBM提供了基于Power小型机和DS8000高端存储的完备解决方案。

从我最近了解的信息来看，Huawei也提供了针对金融等行业核心应用的高容错解决方案。

产品采用刚发布的Kunlun开放小型机和18000高端存储。

   华为高容错解决方案是一套完整的端到端核心业务双活方案，可基于存储层、计算层、应用层、网络层、传输层和安全层的端到端高容错部署。

   数据在存储系统传输和处理过程中，经过了多个部件、多种传输通道以及复杂的软件处理，其中任意一个错误都可能会导致数据错误。

如果这种错误无法被立即检测出来，而是在后续访问数据过程中才发现数据已经出错，这种错误被称为静默数据错误。

   由于静默数据数据破坏无法实时检测出来，导致被破坏的数据恢复难度很大、甚至不可恢复。

所以该方案提供了数据端到端的一致性功能保证数据可靠性。

   目前EMCVNX/VMAX、Huawei18000、HDSVSP、IBMDS系列和HPP10000存储支持端到端数据完整性保护，能够实现从数据库主机到IO到存储系统的全流程完整性检查。

   但是端到端数据一致性对数据传输的每个环境都是有要求的。

首先阵列需要支持标准的T10PI，其次需要特定配置的数据库（Oracle11g）、操作系统（OracleLinux5or6withtheUEK2-200kernel）和HBA（Emulex、Qlogic特定型号）等组件支持。

   X86开放架构小型机目前的优势在于其业界最完整和最成熟的产业链生态环境。

Kunlun目前通过一些主流数据库、中间件和OS厂商的兼容性认证，进行性能调优和系统迁移验证。

   下面我们看看Kunlun和18000V3组合在金融数据库应用场景推出的解决方案，方案主要包含Oracle多实例租户整合方案和基于分区技术的高可靠方案。

Oracle多租户实例整合方案

   基于OracleMultitenant多租户架构的解决方案，租户共享服务器、操作系统和数据库资源，实现更高效的资源管理。

   基于OracleRAC、DB2等集群数据库的DBInstance或Schema整合，高性能Kunlun或FusionCube超融合数据库一体机提供超强的数据库整合能力和高可靠系统运行环境。

基于分区技术的高可靠方案

   该方案基于硬件逻辑分区或虚拟化技术应对不同应用需求，支持异构、多版本OS操作系统、数据库软件等提供更好兼容性，实现OS级、数据库级和硬件级安全隔离。

   这两个方案可以进一步结合双活和数据一致性等特性，实现跨数据中心的高可靠性和端到端数据一致性解决方案。

这些方案和特性为Kunlun在银行等行业核心业务系统应用做好了一些准备工作。

学习总结

   看过去，小型机架构发展越来越开放，SolarisOS开始支持X86服务器，IBM发布OpenPower和PowerLinux等项目开始由封闭转向开放。

开放趋势会使得最终客户从中受益，只有对用户有价值的方案和产品才有可能走向成功。

   看现在，HPsuperdomeX、浪潮天梭TS和HuaweiKunlun已经在开放小型机取得一定积累，在技术上也在匹配小型机RAS要求提供端到端可靠方案。

由于技术封闭和厂商绑定等原因，导致封闭小型机系统升级和数据迁移必须要的专业或原厂服务才能完成，如果采用开放X86架构小型机，这些服务费用就不会变得如此昂贵。

数据格式、处理方式、应用软件可以做到统一，从而进一步降低客户运维成本。

   看未来，封闭和开放架构的小型机在未来必将并存很长一段时间，但整体趋势肯定是开放。

随着技术发展，只要X86服务器和封闭小型机的关键能力补齐，X86开放架构小型机的说法确实是无可厚非的，重点其实转向客户是选择开放式X86架构还是封闭的RISC架构，这个最终还是交给客户和市场来选择吧。