IDF预览：今年的x86服务器会很“牛”

　　服务器趋势：内存足够大，I/O足够快

　　在一个向上扩展的多核系统中，数据存取的层次是CPU、缓存、内存、硬盘，越往外层，I/O越慢，因此，随着CPU的核心数量越多，CPU喂不饱的现象会更加严重，I/O因此成为多核计算之路上最重要的因素。因此，我们也会关注本届IDF上服务器内存和I/O设计上的新变化。

　　为了满足多核CPU系统的均衡发展，对内存容量、I/O带宽也提出了更高的要求。因此，一方面，CPU厂商已全面抛弃传统的前端总线架构，改用直连架构，并将内存控制器从北桥搬到了CPU里，片上三级缓存也越做越大; 如从至强5500开始，英特尔就已经引入QPI总线，集成内存控制器，以满足CPU与CPU之间、CPU与内存之间的快速数据传输，QPI传输带宽高达6.4GT/s，以完全取代过去一直制约服务器I/O的前端总线架构。而在至强5600中，一方面将L3缓存由上一代的8MB增加到了12MB，可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。

　　另一方面，新系统设计中大内存容量成为必需。有测试表明，一般每个CPU内核需要配备2-4GB内存才能保证平衡，不然会影响到数据存取的速度。此外，外围的I/O加速技术也不断有所突破，如用更快的SSD取代传统的机械硬盘，万兆以太网技术受到青睐。在目前处理器核心越来越多、性能越来越强的情况下，大部分服务器系统却仍然局限在1Gb的网络带宽，性能无法得到充分的发挥，如果使用10GbE技术，系统的IO瓶颈有望得到解决。在本届IDF中，SSD、万兆以太网、PCI-E 3.0等技术都会有专门的技术课程。

　　最让笔者感兴趣的是双路和多路服务器的内存扩展性。这方面的创新案例已经越来越多，列举如下：

　　1) 思科Cisco UCS 5100系列刀片服务器系统：一个最重要的创新技术是“内存扩展技术”(Cisco Memory Extension)。其关键是在主板上使用了名为Catalina的缓冲芯片，可以将CPU每通道DIMM数从原来的2-4个扩展到8个，由于每个至强5500 CPU有3个DDR3内存通道，每台刀片有两个CPU，这样就一共有了48个DIMM插槽;如果出于成本考虑使用4GB内存条，内存容量为192GB，如果使用8GB内存条，最大内存容量就达到了384GB。内存容量的提升使得每台物理服务器所能托管的虚拟机数量也可以成倍数增加，同时降低了每个虚拟机承担的能耗和制冷成本，用户不需要仅仅为了更大内存容量去购买更贵的4路刀片。

　　2) IBM最新的HS22v刀片服务器：跟前一代产品相比，HS22v的内存DIMM数量从以前的12条摇身变成了18条之多!由于配置了18个8GB DDR3 DIMM内存，其最高可达到144GB内存。这么大的内存可扩展性，对于高计算密度和虚拟化的应用环境是非常有帮助的。跟上一代的HS22相比，每个HS22v刀片所能支持的虚拟机数量可以增加50%。

　　3) IBM配合Nehalem-EX推出的第五代企业级X架构eX5：在这一代架构中，使用了MAX5内存扩展技术。由于英特尔在Nehalem处理器中开始集成内存控制器，这可以大幅提升性能，但对于内存扩展也带来了一些新的挑战，比如扩充内存先要添加处理器，远端内存的访问性能显著降低，在某些情况下必须使用昂贵的大容量内存。为此，IBM对X86服务器架构进行了大胆的创新：将内存从传统的与服务器处理器紧密捆绑的局限位置中解脱出来，让内存的扩展可以独立于处理器!其方法就是eX5架构中最重要的一块：MAX5内存扩展技术。比如，一台双路的x3690 X5机箱里本身就可以支持上下两块带有16个DIMM的内存板，即共有32个内存DIMM，如果再配上MAX5内存扩展单元(上有32个内存DIMM)，即一台x3690 X5最终可以扩展到64个DIMM;而如果通过QPI线缆将两台x3690 X5连在一起，形成四路系统，总共内存DIMM数就可以达到128条! MAX5内存扩展带来的好处是显而易见的：支持的最大虚拟机数量是竞争产品的两倍，支持更高的数据库性能，提高服务器利用率，允许用户用更便宜的内存硬件来满足特定内存容量需求，这么多的内存可以灵活发分配给多个CPU使用或者汇聚成一个内存池，软件许可证费用大大减少，另外，由于MAX5芯片中还集成了探听过滤器，可以更好的管理多个CPU内存与多个内存之间的数据冲突和延迟，提高内存访问性能。

　　4) Nehalem-EX平台的内存扩展性：Nehalem-EX是英特尔最新推出的智能高可扩展服务器平台，主要面向四路以上的系统。一颗Nehalem-EX处理器可以支持16根DIMM内存条。如使用8GB容量的内存条，双路Nehalem-EX平台最多32个DIMM，内存容量可达256GB;4路Nehalem-EX平台最多64个DIMM，内存容量可达512GB;8路Nehalem-EX平台，最多128个DIMM，内存容量可达1TB。值得一提的是，Nehalem-EX在CPU内存控制器和内存之间设置了一个芯片，起到缓冲的作用。其实就相当于把过去FB-DIMM内存上的缓冲芯片集中起来放到一个桥接芯片中，达到一种平衡，既要节省一部分能耗，又要保证过去FB-DIMM带来的好处，提高内存容量，保证内存工作主频和带宽不降低。不过，为了保证系统的稳定，目前Nehalem-EX平台的内存速率最高只有1066MHz，预计以后会升级到1333MHz。

　　5) Nehalem-EX中的至强6500系列：英特尔Nehalem-EX家族分为两个系列：支持四插槽以上系统的至强7500与支持双插槽系统的至强6500。后者的推出主要是考虑到了部分应用对于大容量内存扩展的需求——它可以扩展到32根内存DIMM，而至强5600一般最多只有18根DIMM(思科UCS和IBM eX5由于使用了独特的内存扩展技术，属例外)。比如，有一些高性能计算用户只需要两颗处理器，但需要极大的内存带宽和I/O带宽，过去的双路服务器提供不了那么大的内存，无奈之举是买台配两颗CPU的四路服务器，但由于四路服务器售价高出许多，从而造成了投资浪费。为此，英特尔在新一代的Nehalem-EX中，提供了至强6500的双路平台，可以满足这些内存密集型用户的需要。

　　可见，上述创新技术的推出都注意到了包括虚拟化、数据库、高性能计算在内的内存密集型应用的特点。相信在本届IDF上，这些可以实现海量内存扩展的服务器将成为一道新的亮丽风景。