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關于服務器升級的幾點看法

2008-05-18 23:50:36  編輯來源:互聯網  简体版  手機版  移動版  評論  字體: ||
 

一、 服務器技術的發展曆史

按照技術對國民經濟和社會發展的影響,可分爲四個階段,即專家使用期,早期流行期,公衆認識期,和廣泛使用期,計算機系統也不例外。在專家使用期,時間跨度從二十世紀四十年代電子計算機誕生之初到八十年代初,計算機應用模式是"大型機-終端",所有的工作都由大型計算機完成,終端只是可視化的輸入輸出界面。從八十年代初PC出現後,計算機技術進入了早期流行期,這時才有了"服務器"這一概念,應用模式變成"客戶機-服務器",客戶機承擔了除顯示、輸入輸出以外的其它重要計算任務,同時應用在後端的功能也可分散到多個"服務"計算機上完成,這時的服務器以Unix小型機爲主。隨著九十年代中期Internet的應用,公衆認識期來臨,計算機技術走入家庭和日常生活,以及企業的各個方面,服務器則出現PC服務器的蓬勃發展,和工業標准服務器的概念;由于機群體系結構的發展,高性能計算機也進入普及階段。這時,在技術上追求性能已經不是最重要的目標,可靠性,可擴展能力,管理能力,可用性,降低成本,提高總擁有性能,成爲服務器技術的目標。從體系結構,部件技術,到應用模式都相當成熟,形成工業標准,服務器得以廣泛應用。現在正處于進入廣泛使用期的前夜,計算機必將成爲象電力、汽車、電信這樣的大衆化資源,進入以應用爲主要驅動力的時代,計算機半身的技術將隱藏在産品中,用戶不再關心,計算機成爲按需服務的一種資源。

預測一下現有的服務器體系結構的走向。在商業計算領域(commercial computing),IBM的大型主機會維持它在銀行交易結算爲代表的特定領域的市場,但不會有大的發展;SMP系統是主流,以SMP系統爲節點構成的機群系統將不斷進入企業,甚至是銀行、證券這些最保守的領域。在技術計算領域(technique computing),MPP、VPP系統在最追求性能的應用領域會有一席之地,在構造最大系統(如美國ASCI系統、日本Earth Simulator),在最追求應用飽和性能的用戶,在資金充足的政府機構那裏依然受到追捧;大型的CC-NUMA系統將逐漸走向專用行業。但NUMA技術不會衰落,在IBM P690的板與板的互連中,AMP Opteron的CPU之間的互連中,都采用NUMA方式,只是規模小而已。SMP系統由于應用的繼承性和好用性,機群系統由于無可比擬的性能價格比將占據主流位置。

二、 目前主流服務器技術、産品及市場發展

從服務器技術上看,用戶關注的技術主要分成體系結構(architecture),部件(component),系統(system),應用(application)四個層面。體系結構不會有較大變化,在學術研究中,網格計算機將是一大變數。在部件技術上,CPU上要關注的主要技術是64位計算,多核技術,多線程技術,CUP芯片間互連技術;內存,I/O總線,外圍設備不會有較大變化,InfiniBand I/O從體系結構上較先進,成爲存儲主流技術的時間還較長,目前逐漸變成一種系統間互連技術。在系統技術上,是創新最活躍的領域,包括SOC應用于服務器,模塊化SMP構造技術,內存Switch技術,Switch上對NUMA的支持,高密度主板設計,系統部件自愈技術,系統部件熱插拔技術,非性能要素,網絡化部件,工業標准高性能計算機等。在應用技術上,操作系統,數據庫等基礎軟件如何適應系統的設計和應用的需求,如對64位的支持,服務器內資源的QOS等,是重要技術方向。

下面這些服務器非性能要素是未來有趣的技術目標:

◆ 廉價:服務器保持相同價格每十年性能增加700-1000倍左右的速度(高于摩爾定律單芯片的發展速度);

◆ 安靜:嘈聲與家電相當;

◆ 省電:人們預測按照現在的發展趨勢,服務器CPU的單位功耗將與核反應堆相當,降低服務器及外圍設備的耗電量,減少故障率;

◆ 易管理:管理員除機械動作外(如換熱插拔硬盤)不需要走進服務器,爲管理員提供邏輯視圖;

◆ 易使用:對大多數用戶,面對的是應用語義和應用領域視圖;

◆ 可靠:使服務器的MTTF(故障間隔)、MTBF(修複時間)與大型機相當;

◆ 可信:具有支持可信計算的編程部件、管理部件,提供服務質量可保證的信息服務;

◆ 安全:具有用戶端到端的主動安全,提供應用服務語義;

目前服務器産品主要分成四類:Unix系統、PC服務器、新64位系統、高性能服務器。

Unix系統主要是IBM大型機,IBM、HP、SUN、Unisys的Unix/SMP小型機,SGI的NUMA系統,和少數的向量超級計算機,它們主要用于高端商業應用和高端科學計算,是核心商業應用的理想選擇。

PC服務器是Intel的天下,覆蓋中低端服務器的大多數,應用面極廣,與Unix系統比,穩定性和應用飽和性能,尤其對于核心應用稍顯不足,最根本的原因是它采用Intel工業標准服務器架構,追求低價、兼容、標准部件和應用面,犧牲了對可靠性和系統級應用性能,但對于大多數應用,已經具有足夠的可靠性和吸引人的性能價格比。

新64位系統又分成三種。AMD Opteron是從32位計算向上走,目標市場是1-2-4-8 CPU的中低端市場,是現在Xeon、Xeon MP和4路CPU以下Unix服務器的市場,希望以工業標准服務器的價格、PC服務器的兼容性,達到中低端Unix服務器的品質,不差的性能和與32位兼容是它的致勝法寶。Intel Itanium(安騰)是從64位計算向下走,目標市場是4-8-16-32-64 CPU的中高端市場,是現在Unix服務器最賺錢的領域,希望以Intel最拿手的開放架構和市場號召力降低成本,以爭奪Unix系統市場。IBM、SUN也將它們的64位CPU簡化,以向下拓展,爲低端服務提供64位計算平台,也采用開放架構的技術路線。

高性能服務器的劃分比較多樣,有時將Unix系統和超級計算機都劃分在高性能服務器領域。這裏狹義上特指機群系統,包括Unix節點機群和PC服務器機群,目前,機群系統的主要技術已經成熟,應用方案完整,使它在市場上成爆發式增長,大量的Unix系統和傳統超級計算機用戶轉移到機群系統上,使高性能服務器的應用面大大擴大。從技術上,機群在可靠性,可管理性,應用飽和性能,應用成熟度等方面與Unix系統尚有差距。

作者在年初時,曾對2003年服務器技術發展作過十大預測,80%正在發生。

* Xeon主頻繼續爬升

* AMD64立足企業計算市場

* Itanium-2打開技術計算市場之門

* 高端服務器依然是多級化

* Linux64初露端倪

* Websphere火熱市場

* 64位應用浮出水面

* 智能管理顯身手

* 熱插拔技術繼續發展

* 國産服務器進一步差異化

三、 用戶如何升級服務器的建議

服務器升級意味著有新的用戶需求,新的技術選擇,帶來可能的巨大收益,和可能的巨大代價。用戶在考慮諸多因素時,常常會碰到一些陷阱。

1. 新技術導向陷阱

計算機産業到目前爲止還不是用戶需求驅動的産業,而是廠商新技術驅動的産業,用戶的購買行爲和傾向常常被廠商誘導,例如PC的每一次更新換代,盡管PIII 1G已足夠滿足絕大多數桌面應用了,我們今天還是被驅趕到了PIV 2.8G,幾乎所有PC服務器在不久都必須支持SCSI320硬盤。今天Intel、HP們要推Itanium系統,就會看見企業的咨詢顧問、客戶經理們不停地引導用戶轉向安騰2服務器。用戶應充分評價自己的需求,尋找合適的技術,避免純粹的技術導向。

2. CPU陷阱

用戶得到輸入最多的是CPU的技術特點,從應用角度看,由于CPU的差異帶來的應用飽和性能的差異是較小的。單從性能角度而言,至少分五層,第一,CPU及Cache性能;第二,內存控制器性能;第三,I/O控制器性能,如PCI控制器,SCSI控制器,Ethernet控制器;第四,系統軟件性能,如操作系統,數據庫,編譯器;第五,應用性能。所以同樣的CPU,既可以驅動桌面PC,又可以構造64路的大型SMP系統,還可以構造10000個CPU的超級計算機。用戶應充分評價應用的性能,避免受單項指標導向。

3. 性能陷阱

一種極端的說法是,現在性能是很容易和廉價地買到的,非性能因素是要巨大投資的。對大多數應用而言,滿足性能指標的服務器較容易找到,用戶應充分重視總擁有性能和總擁有性能價格比。

4. 價格陷阱

低價經常是廠商扔給用戶的誘人餡餅,中國又是個價格敏感(price sensitive)的社會,用戶常常中招。現在,計算機已不是一種緊缺資源,最主要的任務是應用計算機技術獲得收益。用戶升級服務器的目的不是省錢,是獲取最大的收益。在評價技術時,用戶應以滿足增長的需求和獲得最大收益爲導向,要充分考慮升級成本,管理成本,風險成本,應用遷移成本等多種因素。

從技術的角度,對目前用戶升級服務器有一些建議。

* 如果用戶升級的原因是資源短缺,如CPU太慢、內存太小導致應用性能受限,建議在原有平台架構的基礎上擴展資源,如選擇更快的CPU,更多的內存,更大的磁盤容量,增加更多的CPU,不要在Unix小型機、PC服務器、新64位系統、高性能服務器之間遷移,甚至不要改變CPU種類和操作系統。

* 如果用戶升級的原因是用戶的需求由于原來的架構的原因不能滿足,如PC服務器的CPU個數、內存大小受限,或4 CPU Unix小型機能帶的存儲受限,建議在同類系統上升級系統能力,如將2路PC服務器升級到4路或8路,4路Unix系統升級到8路或16路,將SCSI RAID換成FC SAN等。

* 如果用戶升級的原因是用戶的需求由于應用的架構的原因不能滿足,可以考慮改變系統架構;如所有應用運行在一個SMP系統上性能受限,可以采用機群系統分散應用,提高可擴展性;又如數據庫在PC服務器上受I/O帶寬的影響,無法保證事務處理能力,可以升級到大型SMP Unix系統。

* 如果用戶升級的原因是出于節省成本的考慮,可以參照下面的近似公式;目前服務器的價格比例近似于,高檔PC: Xeon服務器:Xeon MP服務器:Opteron服務器:安騰2服務器:UNIX服務器 = 3: 6:8: 8: 12: 24; 另外,機群系統:大型SMP系統 = 1: 2,用戶可以根據資金情況選擇平台。

對于用戶較關心的市場上較火熱的新64位系統,作者目前的建議是,對于基于RISC架構的低端64位Unix系統,較適合于那些原來基于相關平台,應用移植成本高,適合機群架構的應用,如某些電信應用。對于AMD Opteron系統,適合高性能計算用戶,和那些有64位計算要求,或潛在要求,應用移植成本高的應用。對于安騰2系統,適合高性能計算用戶,和那些應用軟件單一,依賴的系統軟件較少,應用移植成本低的應用。一個新的架構,從開始進入市場,到CPU、部件、系統(system)、系統軟件、中間件、應用、服務,全部走向成熟,需要相當長的時間,對于這些新64位計算系統,科研、教育機構,非盈利應用,迫切需要降低服務器成本的企業,主要運行自己開發的應用的用戶應積極使用;而商業應用,尤其是核心商業應用,應充分評價應用遷移的風險,和獲得的收益。另外,對于比較單純的應用,比如Web服務器,Email服務器,文件服務器,科學計算研究,可以有選擇地使用中低端64位服務器(4 CPU以內系統)。

 
  一、 服務器技術的發展曆史   按照技術對國民經濟和社會發展的影響,可分爲四個階段,即專家使用期,早期流行期,公衆認識期,和廣泛使用期,計算機系統也不例外。在專家使用期,時間跨度從二十世紀四十年代電子計算機誕生之初到八十年代初,計算機應用模式是"大型機-終端",所有的工作都由大型計算機完成,終端只是可視化的輸入輸出界面。從八十年代初PC出現後,計算機技術進入了早期流行期,這時才有了"服務器"這一概念,應用模式變成"客戶機-服務器",客戶機承擔了除顯示、輸入輸出以外的其它重要計算任務,同時應用在後端的功能也可分散到多個"服務"計算機上完成,這時的服務器以Unix小型機爲主。隨著九十年代中期Internet的應用,公衆認識期來臨,計算機技術走入家庭和日常生活,以及企業的各個方面,服務器則出現PC服務器的蓬勃發展,和工業標准服務器的概念;由于機群體系結構的發展,高性能計算機也進入普及階段。這時,在技術上追求性能已經不是最重要的目標,可靠性,可擴展能力,管理能力,可用性,降低成本,提高總擁有性能,成爲服務器技術的目標。從體系結構,部件技術,到應用模式都相當成熟,形成工業標准,服務器得以廣泛應用。現在正處于進入廣泛使用期的前夜,計算機必將成爲象電力、汽車、電信這樣的大衆化資源,進入以應用爲主要驅動力的時代,計算機半身的技術將隱藏在産品中,用戶不再關心,計算機成爲按需服務的一種資源。   預測一下現有的服務器體系結構的走向。在商業計算領域(commercial computing),IBM的大型主機會維持它在銀行交易結算爲代表的特定領域的市場,但不會有大的發展;SMP系統是主流,以SMP系統爲節點構成的機群系統將不斷進入企業,甚至是銀行、證券這些最保守的領域。在技術計算領域(technique computing),MPP、VPP系統在最追求性能的應用領域會有一席之地,在構造最大系統(如美國ASCI系統、日本Earth Simulator),在最追求應用飽和性能的用戶,在資金充足的政府機構那裏依然受到追捧;大型的CC-NUMA系統將逐漸走向專用行業。但NUMA技術不會衰落,在IBM P690的板與板的互連中,AMP Opteron的CPU之間的互連中,都采用NUMA方式,只是規模小而已。SMP系統由于應用的繼承性和好用性,機群系統由于無可比擬的性能價格比將占據主流位置。   二、 目前主流服務器技術、産品及市場發展   從服務器技術上看,用戶關注的技術主要分成體系結構(architecture),部件(component),系統(system),應用(application)四個層面。體系結構不會有較大變化,在學術研究中,網格計算機將是一大變數。在部件技術上,CPU上要關注的主要技術是64位計算,多核技術,多線程技術,CUP芯片間互連技術;內存,I/O總線,外圍設備不會有較大變化,InfiniBand I/O從體系結構上較先進,成爲存儲主流技術的時間還較長,目前逐漸變成一種系統間互連技術。在系統技術上,是創新最活躍的領域,包括SOC應用于服務器,模塊化SMP構造技術,內存Switch技術,Switch上對NUMA的支持,高密度主板設計,系統部件自愈技術,系統部件熱插拔技術,非性能要素,網絡化部件,工業標准高性能計算機等。在應用技術上,操作系統,數據庫等基礎軟件如何適應系統的設計和應用的需求,如對64位的支持,服務器內資源的QOS等,是重要技術方向。   下面這些服務器非性能要素是未來有趣的技術目標:   ◆ 廉價:服務器保持相同價格每十年性能增加700-1000倍左右的速度(高于摩爾定律單芯片的發展速度);   ◆ 安靜:嘈聲與家電相當;   ◆ 省電:人們預測按照現在的發展趨勢,服務器CPU的單位功耗將與核反應堆相當,降低服務器及外圍設備的耗電量,減少故障率;   ◆ 易管理:管理員除機械動作外(如換熱插拔硬盤)不需要走進服務器,爲管理員提供邏輯視圖;   ◆ 易使用:對大多數用戶,面對的是應用語義和應用領域視圖;   ◆ 可靠:使服務器的MTTF(故障間隔)、MTBF(修複時間)與大型機相當;   ◆ 可信:具有支持可信計算的編程部件、管理部件,提供服務質量可保證的信息服務;   ◆ 安全:具有用戶端到端的主動安全,提供應用服務語義;   目前服務器産品主要分成四類:Unix系統、PC服務器、新64位系統、高性能服務器。   Unix系統主要是IBM大型機,IBM、HP、SUN、Unisys的Unix/SMP小型機,SGI的NUMA系統,和少數的向量超級計算機,它們主要用于高端商業應用和高端科學計算,是核心商業應用的理想選擇。   PC服務器是Intel的天下,覆蓋中低端服務器的大多數,應用面極廣,與Unix系統比,穩定性和應用飽和性能,尤其對于核心應用稍顯不足,最根本的原因是它采用Intel工業標准服務器架構,追求低價、兼容、標准部件和應用面,犧牲了對可靠性和系統級應用性能,但對于大多數應用,已經具有足夠的可靠性和吸引人的性能價格比。   新64位系統又分成三種。AMD Opteron是從32位計算向上走,目標市場是1-2-4-8 CPU的中低端市場,是現在Xeon、Xeon MP和4路CPU以下Unix服務器的市場,希望以工業標准服務器的價格、PC服務器的兼容性,達到中低端Unix服務器的品質,不差的性能和與32位兼容是它的致勝法寶。Intel Itanium(安騰)是從64位計算向下走,目標市場是4-8-16-32-64 CPU的中高端市場,是現在Unix服務器最賺錢的領域,希望以Intel最拿手的開放架構和市場號召力降低成本,以爭奪Unix系統市場。IBM、SUN也將它們的64位CPU簡化,以向下拓展,爲低端服務提供64位計算平台,也采用開放架構的技術路線。   高性能服務器的劃分比較多樣,有時將Unix系統和超級計算機都劃分在高性能服務器領域。這裏狹義上特指機群系統,包括Unix節點機群和PC服務器機群,目前,機群系統的主要技術已經成熟,應用方案完整,使它在市場上成爆發式增長,大量的Unix系統和傳統超級計算機用戶轉移到機群系統上,使高性能服務器的應用面大大擴大。從技術上,機群在可靠性,可管理性,應用飽和性能,應用成熟度等方面與Unix系統尚有差距。   作者在年初時,曾對2003年服務器技術發展作過十大預測,80%正在發生。   * Xeon主頻繼續爬升   * AMD64立足企業計算市場   * Itanium-2打開技術計算市場之門   * 高端服務器依然是多級化   * Linux64初露端倪   * Websphere火熱市場   * 64位應用浮出水面   * 智能管理顯身手   * 熱插拔技術繼續發展   * 國産服務器進一步差異化   三、 用戶如何升級服務器的建議   服務器升級意味著有新的用戶需求,新的技術選擇,帶來可能的巨大收益,和可能的巨大代價。用戶在考慮諸多因素時,常常會碰到一些陷阱。   1. 新技術導向陷阱    計算機産業到目前爲止還不是用戶需求驅動的産業,而是廠商新技術驅動的産業,用戶的購買行爲和傾向常常被廠商誘導,例如PC的每一次更新換代,盡管PIII 1G已足夠滿足絕大多數桌面應用了,我們今天還是被驅趕到了PIV 2.8G,幾乎所有PC服務器在不久都必須支持SCSI320硬盤。今天Intel、HP們要推Itanium系統,就會看見企業的咨詢顧問、客戶經理們不停地引導用戶轉向安騰2服務器。用戶應充分評價自己的需求,尋找合適的技術,避免純粹的技術導向。   2. CPU陷阱    用戶得到輸入最多的是CPU的技術特點,從應用角度看,由于CPU的差異帶來的應用飽和性能的差異是較小的。單從性能角度而言,至少分五層,第一,CPU及Cache性能;第二,內存控制器性能;第三,I/O控制器性能,如PCI控制器,SCSI控制器,Ethernet控制器;第四,系統軟件性能,如操作系統,數據庫,編譯器;第五,應用性能。所以同樣的CPU,既可以驅動桌面PC,又可以構造64路的大型SMP系統,還可以構造10000個CPU的超級計算機。用戶應充分評價應用的性能,避免受單項指標導向。   3. 性能陷阱    一種極端的說法是,現在性能是很容易和廉價地買到的,非性能因素是要巨大投資的。對大多數應用而言,滿足性能指標的服務器較容易找到,用戶應充分重視總擁有性能和總擁有性能價格比。   4. 價格陷阱    低價經常是廠商扔給用戶的誘人餡餅,中國又是個價格敏感(price sensitive)的社會,用戶常常中招。現在,計算機已不是一種緊缺資源,最主要的任務是應用計算機技術獲得收益。用戶升級服務器的目的不是省錢,是獲取最大的收益。在評價技術時,用戶應以滿足增長的需求和獲得最大收益爲導向,要充分考慮升級成本,管理成本,風險成本,應用遷移成本等多種因素。   從技術的角度,對目前用戶升級服務器有一些建議。   * 如果用戶升級的原因是資源短缺,如CPU太慢、內存太小導致應用性能受限,建議在原有平台架構的基礎上擴展資源,如選擇更快的CPU,更多的內存,更大的磁盤容量,增加更多的CPU,不要在Unix小型機、PC服務器、新64位系統、高性能服務器之間遷移,甚至不要改變CPU種類和操作系統。   * 如果用戶升級的原因是用戶的需求由于原來的架構的原因不能滿足,如PC服務器的CPU個數、內存大小受限,或4 CPU Unix小型機能帶的存儲受限,建議在同類系統上升級系統能力,如將2路PC服務器升級到4路或8路,4路Unix系統升級到8路或16路,將SCSI RAID換成FC SAN等。   * 如果用戶升級的原因是用戶的需求由于應用的架構的原因不能滿足,可以考慮改變系統架構;如所有應用運行在一個SMP系統上性能受限,可以采用機群系統分散應用,提高可擴展性;又如數據庫在PC服務器上受I/O帶寬的影響,無法保證事務處理能力,可以升級到大型SMP Unix系統。   * 如果用戶升級的原因是出于節省成本的考慮,可以參照下面的近似公式;目前服務器的價格比例近似于,高檔PC: Xeon服務器:Xeon MP服務器:Opteron服務器:安騰2服務器:UNIX服務器 = 3: 6:8: 8: 12: 24; 另外,機群系統:大型SMP系統 = 1: 2,用戶可以根據資金情況選擇平台。   對于用戶較關心的市場上較火熱的新64位系統,作者目前的建議是,對于基于RISC架構的低端64位Unix系統,較適合于那些原來基于相關平台,應用移植成本高,適合機群架構的應用,如某些電信應用。對于AMD Opteron系統,適合高性能計算用戶,和那些有64位計算要求,或潛在要求,應用移植成本高的應用。對于安騰2系統,適合高性能計算用戶,和那些應用軟件單一,依賴的系統軟件較少,應用移植成本低的應用。一個新的架構,從開始進入市場,到CPU、部件、系統(system)、系統軟件、中間件、應用、服務,全部走向成熟,需要相當長的時間,對于這些新64位計算系統,科研、教育機構,非盈利應用,迫切需要降低服務器成本的企業,主要運行自己開發的應用的用戶應積極使用;而商業應用,尤其是核心商業應用,應充分評價應用遷移的風險,和獲得的收益。另外,對于比較單純的應用,比如Web服務器,Email服務器,文件服務器,科學計算研究,可以有選擇地使用中低端64位服務器(4 CPU以內系統)。
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