自從IBM將并不賺錢的x86服務(wù)器業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)手給聯(lián)想之后，從此IBM便開始了硬件轉(zhuǎn)型的新里程碑。伴隨此事繼續(xù)發(fā)酵的還有Power System Linux落戶北京，從此IBM硬件開放之路的步伐越邁越大。最鼓舞人心的要數(shù)OpenPower聯(lián)盟推出的Power8芯片全面開放這一消息，大家紛紛猜測藍(lán)色巨人真的能放下身段?下面我?guī)ьI(lǐng)大家一起見證Power8芯片的巨變。

一、Power8開放意義深遠(yuǎn)

IBM或許是從ARM開放處理器使用許可，在移動(dòng)領(lǐng)域取得成功中得到啟示，OpenPower聯(lián)盟推出的Power8，同樣開放Power處理器知識產(chǎn)權(quán)使用許可，允許聯(lián)盟成員自由選擇IBM等合作晶圓廠家這比Intel更加開放。IBM此舉意味著從專有標(biāo)準(zhǔn)走向開放創(chuàng)新，中國企業(yè)可以在Power 8架構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行自主創(chuàng)新，并可申請自主知識產(chǎn)權(quán)，根據(jù)OpenPower聯(lián)盟的要求，Power8取消了原先設(shè)計(jì)安全模塊，可接受我國安全審查，并將加載國產(chǎn)的安全模塊從而能用于到關(guān)鍵應(yīng)用，這種開放力度***，使得Power8讓中國企業(yè)有機(jī)會(huì)利用OpenPower芯片技術(shù)拉近與國際***芯片廠商的技術(shù)差距。今后一提到Power服務(wù)器不再是小型機(jī)的代名詞，以后將會(huì)有基于Power芯片的國產(chǎn)服務(wù)器上市。

二、Power8以一當(dāng)十

由OpenPOWER 聯(lián)盟宣布首批創(chuàng)新成果正式發(fā)布的全新 IBM POWER8 處理器。它是 OpenPOWER 聯(lián)盟的首代處理器產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)思路將決定協(xié)處理器、加速器、內(nèi)存、主板、服務(wù)器整機(jī)等產(chǎn)品的目標(biāo)市場首先是大規(guī)模云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心市場。

Power8采用22nm生產(chǎn)工藝，4GHZ主頻，最多12核，每核達(dá)8線程，***支持 96 個(gè)線程，四級緩存容量達(dá)到128MB(充當(dāng)每個(gè)內(nèi)核的數(shù)據(jù)緩存使用)。

那么“12核+96線程+1TB內(nèi)存”將為Power8服務(wù)器帶來多大的爆發(fā)力呢?相比Power7來說，單線程性能***能提升60%。POWER8還采用了 IBM 獨(dú)有的 CAPI 總線(一致性加速器處理接口)，可以讓外設(shè)直接訪問 CPU 的內(nèi)存空間，從而大大提高了外設(shè)的運(yùn)行效率，即便是Intel***處理器Xeon E7v2也只能對此望洋興嘆了。

圖1 Power8芯片

Power8 性能強(qiáng)大的另一個(gè)殺手锏SMT并發(fā)多線程技術(shù)，這是IBM 從Power5芯片開始實(shí)現(xiàn)的新技術(shù)，它支持一個(gè)CPU內(nèi)核同時(shí)處理多條指令，因此可以***達(dá)到單一CPU幾倍的處理速度。

下面我們采用的IBM S系列服務(wù)器采用了雙路，每CPU10 Core的服務(wù)器進(jìn)行性能測試。也就是這臺(tái)服務(wù)器總數(shù)達(dá)到160線程，而對于Openstack而言每線程都看做1CPU。我們看一下htop的顯示結(jié)果。

圖2 160線程

注意,如果是雙路頂配每臺(tái)服務(wù)器可多達(dá)到96 x 2=192線程，那么2米高的機(jī)架(42U)可以安裝10臺(tái)這樣的服務(wù)器，所以非常適合高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)密集型計(jì)算應(yīng)用。Power8對開源編譯工具GCC也能夠***支持。為什么有如此強(qiáng)悍的性能，再為大家介紹一些基礎(chǔ)內(nèi)容。

圖3

大家知道，CPU通常使是流水線方式(每一時(shí)間點(diǎn)只能執(zhí)行一條指令)，在X86平臺(tái)某個(gè)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行占據(jù)運(yùn)算器的只有一條指令，其他并行的指令處于解碼、尋址等狀態(tài)，大部分寄存器實(shí)際上處于閑置。那么Power8中新加入的特性SMT8，就表示一個(gè)Core可以處理8個(gè)線程的指令，相比X86的單核雙線程，Power8中單核理論上是它的四倍，所以PowerKVM在這種并發(fā)多線程技術(shù)的支撐下可以得到優(yōu)于x86平臺(tái)的性能。

圖4 Power8服務(wù)器整體性能以一當(dāng)十

一臺(tái)高效利用的 POWER8 服務(wù)器可以取代 10 臺(tái)甚至更多臺(tái) x86 服務(wù)器(按照業(yè)內(nèi)平均利用率計(jì)算)。這樣你虛無建設(shè)大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，甚至采用移動(dòng)數(shù)據(jù)中心就可以向用戶提供數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)，我公司很早就開始要求企業(yè)各部門推廣節(jié)能減排，堅(jiān)持走低碳環(huán)保的路線。從利用率和經(jīng)濟(jì)性上，以一當(dāng)十的超強(qiáng)Power8 服務(wù)器 IBM Power Systems S很大程度降低了數(shù)據(jù)中心占地空間，相比之下，節(jié)省了70%的機(jī)架空間，80%的網(wǎng)絡(luò)連接以及70%的系統(tǒng)管理數(shù)量，降低了企業(yè)電力和冷卻等方面的成本，這可是一筆不小的開銷啊,例如一個(gè)擁有500臺(tái)服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心，服務(wù)器每年電費(fèi)達(dá)到200萬元，而用于服務(wù)器制冷的空調(diào)設(shè)備等設(shè)施耗電量幾乎等同于服務(wù)器本身的耗電，這樣每年數(shù)據(jù)中心的電費(fèi)將達(dá)到400萬元，日益增加的耗電量，意味著有更多的碳排放量和更大的環(huán)境污染。

三、Power8-為云而生

云計(jì)算技術(shù)通過對計(jì)算資源的虛擬化來對資源進(jìn)行整合，提高資源利用率和可管理性，但是對這種異構(gòu)性的計(jì)算能力進(jìn)行整合。

這款Power8處理器，是OpenPOWER 聯(lián)盟專門為 Linux用戶打造，除了能支持AIX系統(tǒng)以外，還支持主流Linux發(fā)行廠家Red Hat和Suse的Linux發(fā)行版：RHEL 6.5/7、Fedora 20、SLES11/12、Ubuntu 14，而且RedHat全面轉(zhuǎn)向云計(jì)算發(fā)布了自己的Red Hat Enterprise Linux OpenStack 平臺(tái)，Suse也發(fā)布了完整的OpenStak方案-Suse Cloud，因?yàn)檫@是專門針對OpenStack的發(fā)行版，可以直接安裝在Power8服務(wù)器，Power8服務(wù)器對Openstack 進(jìn)行了專門的優(yōu)化。

四、Power8虛擬化技術(shù)

大家所熟知的KVM(基于內(nèi)核的虛擬機(jī))虛擬化技術(shù)如今已經(jīng)添加到Power8處理器架構(gòu)，相對于 Xen 虛擬化技術(shù)，KVM 虛擬化技術(shù)與 Linux 內(nèi)核聯(lián)系更為緊密，更容易維護(hù)。IBM針對Power8處理器對KVM進(jìn)行了深度優(yōu)化，用戶在PowerKVM服務(wù)器所支持IPMI2.0協(xié)議，可、采用ipmitool遠(yuǎn)程管理服務(wù)器，這就是PowerKVM。

圖5 PowerKVM 工作流程

基于Power8的服務(wù)器上使用PowerKVM技術(shù)可以深度挖掘Power8的多線程性能，為了方便大家理解，我舉個(gè)例子，假設(shè)服務(wù)器上面只有一個(gè)物理CPU核，4個(gè)虛擬機(jī)，各虛擬機(jī)在微核模式下工作，采用微核模式后，4個(gè)虛擬機(jī)可同時(shí)被分配至一個(gè)物理CPU核，每個(gè)虛擬機(jī)可以確保獲得物理核四分之一的處理能力而不受其它虛擬機(jī)的影響。當(dāng)虛擬機(jī)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過物理CPU核(CPU過載)，微核應(yīng)該會(huì)比整核性能要好。實(shí)際應(yīng)用中，在虛擬機(jī)大量過載的情況下，無論是虛擬機(jī)加滿壓力還是加半壓力，整核模式性能大幅下降而微核模式性能則不下降或平緩下降。微核使得PowerKVM能夠在性能損失不明顯的前提下，運(yùn)行更多的虛擬機(jī)承載用戶的業(yè)務(wù)。

我們知道在私有云平臺(tái)的體系架構(gòu)中， OpenStack 依賴一些底層軟件，如虛擬化軟件，虛擬化管理軟件和 Linux 內(nèi)核。這些軟件的穩(wěn)定性以及性能關(guān)系著整個(gè)云平臺(tái)的穩(wěn)定性和性能。IBM開發(fā)了PowerKVM，這一系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作簡單方便，它使用了一種基于 HTML5 的 KVM 管理工具 Kimchi對它進(jìn)行管理。

圖6PowerKVM工作截圖

RedHat、SUSE與IBM在企業(yè)級虛擬化方面的新合作，使運(yùn)行在Power系統(tǒng)上的企業(yè)組織可以虛擬化他們的核心任務(wù)，并在它們基于OpenStack發(fā)行版中都支持PowerKVM技術(shù)。

五、IBM對OpenStack貢獻(xiàn)

我們知道OpenStack是由NASA和RackSpace聯(lián)合發(fā)起，以Apache許可證授權(quán)的開源項(xiàng)目，支持所有類型的云環(huán)境，并取得了IBM、Redhat、HP、Intel、AMD、Dell、Cisco等重量級公司的支持，那么從代碼貢獻(xiàn)(從共享OpenStack代碼數(shù)量看，IBM要略遜與HP和Redhat)、推廣力度貢獻(xiàn)(包括各種OpenStack會(huì)議的贊助)和文檔資料貢獻(xiàn)綜合比較IBM，在綜合比較上看要領(lǐng)先其他廠商，IBM放棄SmartCloud，而將整個(gè)公司的方向轉(zhuǎn)移到OpenStack上，這就是最有利的證明。

六、Power應(yīng)用優(yōu)勢

筆者的公司屬于勘察設(shè)計(jì)、工程設(shè)備和零部件制造等業(yè)務(wù)為一體的特大型企業(yè)集團(tuán)運(yùn)營的IT系統(tǒng)是一個(gè)典型的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，前年開發(fā)了基于 OpenStack云計(jì)算管理平臺(tái)(包括云桌面平臺(tái))，應(yīng)用效果良好，下面總結(jié)了該套OpenStack 的運(yùn)維平臺(tái)及云桌面服務(wù)平臺(tái)的幾個(gè)亮點(diǎn)：

1)提高了我公司IT基礎(chǔ)設(shè)施利用率，從而降低了硬件成本，降低機(jī)房服務(wù)器占地，以物理服務(wù)器 CPU 利用率為例，私有云平臺(tái)將 CPU 平均利用率從不到 20% 提升到 50%。

2)由于物理服務(wù)器數(shù)量相對X86機(jī)器明顯減少，從而降低了運(yùn)維成本。

3)基于PowerKVM的虛擬化管理平臺(tái)使得虛擬機(jī)上線更具有使用彈性，利用虛擬化技術(shù)將物理基礎(chǔ)設(shè)施做成虛擬資源池，做到了隨時(shí)按需上下線。

4)降低了學(xué)習(xí)成本，以往我們企業(yè)需要專人維護(hù)AIX系統(tǒng)及上面的應(yīng)用，然而現(xiàn)在基于Power8的應(yīng)用完全構(gòu)建在Linux平臺(tái)下，大量Linux高手，無需培訓(xùn)就能直接操作Power8服務(wù)器。

本文出自 “李晨光原創(chuàng)技術(shù)博客” 博客,發(fā)布于2015年4月29日。