【IT168 专稿】众所周知，今天CPU的速度远远超过了内存、磁盘、网络等I/O系统的发展，使得I/O瓶颈在实际应用中越来越突出。特别是对于虚拟化、数据库等内存密集型的应用而言，更是如此。过去，为了减小内存瓶颈，获得更大的内存容量，用户往往需要购买多台服务器来满足需求，使得服务器越买越多，但CPU利用率都徘徊在20%以下。而今天，随着虚拟化、云计算等应用的发展，随着网络互联设备越来越多，随着数据量、交易量越来越大，服务器需要更多更快的内存，这一点已经成为包括IBM、英特尔、思科等厂商的共识。

　　3月3日，IBM公司在北京举行了其面向下一代X86服务器的eX5体系架构发布会，并现场展示了即将在月底英特尔Nehalem-EX发布之后推向市场的三款eX5服务器新品：4路服务器System x3850 X5、双路服务器System x3690 X5和刀片服务器BladeCenter HX5。［新闻］

eX5体系架构发布仪式

　　重新定义X86

　　IBM全球System x服务器总经理Adalio Sanchez出席了发布会。他谈到，今天X86服务器面对的整个应用环境正在发生前所未来的深刻变化，世界变得越来越智慧，数据量不断激增，工作负载不断增长，过去那种添加更多服务器的方法已经不能解决问题，IT基础架构必须也变得更加智慧，否则就无法满足未来的发展。因为x86服务器的蔓延已经带来了许多严峻的挑战，如85%的计算容量闲置未用，电力和冷却成本是12年前的8倍，管理成本更是占据了用户IT预算的七成。

IBM系统与科技部System x全球总经理Adalio Sanchez

　　他表示，基于x86的PC架构已经有28年的历史，虽然形式上从个人电脑发展到塔式PC服务器，再从机架式服务器到刀片服务器，但x86服务器的本质还是PC，这一架构必须得跟上时代的步伐。为此，在过去三年间，IBM投入了全球的研发力量，总共花费了8亿美元，最终研制成功了新一代的企业级X架构:eX5！而且首次将这一架构扩展到了刀片服务器和双路服务器上，不再局限于四路以上的高端产品。

　　据了解，eX5架构主要价值体现在三个方面：实现最大的内存容量、降低成本和简化部署。IBM大中华区System x服务器品牌经理徐行现场介绍了eX5架构的五大创新之处，下面我们就来一探究竟：IBM是怎样重新定义X86的。

　　eX5创新之一：MAX5内存扩展技术

　　内存是虚拟化、云计算和数据库等应用的关键瓶颈，但现有的X86服务器架构却限制了内存的扩展。以至强7000系列处理器为例，虽然每一代处理器的内核、缓存、主频，甚至微处理器架构都有发生变化，但每个内核所能访问的内存DIMM数却相当保守，如下表所示：

　　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。

IBM MAX5内存扩展单元，上有32个内存DIMM

现场展示的MAX5内存扩展单元

MAX5的关键技术就在于这个散热器下面的eX5芯片，其中包含内存控制器和探听过滤器

　　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。

　　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!

　　eX5创新之二：eXFlash固态存储子系统

　　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。

　　光解决了内存问题还不够，磁盘I/O也得跟上。eX5架构的第二大创新就是用更快的固态硬盘技术(SSD)来取代传统的机械硬盘。不过，跟其他厂商不同的是，IBM在eX5架构中不是简简单单把普通硬盘换成SSD硬盘了事，而是重新构建了一个包括8块SSD硬盘和带RAID功能的控制器在内的存储子系统，IBM将其命名为eXFlash。

　　如上图，在x3850 X5中，一共提供了8个硬盘位，可以支持8个2.5英寸的SAS普通硬盘，也可以插16个1.8英寸的SSD，甚至可以混搭使用，在不同硬盘上跑不同的应用。

　　eXFlash能带来什么好处呢?比如，某企业的业务部门需要30个100GB的数据库，每个数据库每秒要执行1.5万次I/O运算，即总的每秒要执行45万次I/O运算。如果用传统的机械硬盘存储方案，需要大量的硬盘，3年的硬件、管理 、电力和维护成本算下来要230万美元。显然，随着数据量的继续增长，这种方案很难维持下去。而如果使用SSD技术，由于性能可以提高几百倍，功耗只有1%，TCO成本可以节约97%。

　　eX5创新之三：I/O虚拟化

　　在比硬盘更远离CPU的网络I/O层面，IBM的eX5架构也进行了创新：I/O虚拟化。

　　过去，X86服务器可选的网络带宽是1Gb或10Gb，没有第三种选择，而且10Gb还远没有普及，但在使用了IBM的Virtual Fabric技术之后，可以将10Gb网络带宽按应用负载进行灵活分配，每个10Gb端口可以虚拟出4个虚拟端口，而且支持以太网和光纤两种不同协议，从而不仅可以提升应用负载或虚拟机的网络性能，也可以大大减少适配器、交换机、线缆等数量，从而节省成本。

　　eX5创新之四：IBM OnForever的可靠性

　　对于企业级服务器而言，无论是跑数据库、ERP等关键业务，还是用来做虚拟化整合，可靠性、可用性都是系统的生命。据介绍，IBM的eX5架构在这方面的价值主要体现在三个层面：

　　一是预测性故障告警，涉及CPU、内存、硬盘、风扇、电源和QPI线缆，通过监控分析这些部件的运行数据，将出错的风险扼杀在摇篮里。

　　二是多重内存保护技术，包括Chipkill内存(能够在DRAM模块发生故障后有效恢复正常运行)、Memory Protexion(在 Chipkill的基础上，还能纠正 DIMM上更多的位错误，以便提高数据的完整性)、内存镜像和内存备份(能够在发生不可纠正的内存或内存插槽错误时维护数据内容)、内存擦洗(通过内存梳理及时检测并恢复数据错误，提高系统的正常运行时间)。

IBM工程师在介绍x3850 X5上的内存单元

　　三是Node FailOver技术，两块刀片或两个机架服务器组成一台多路系统，可以扩展性能，当其中一块刀片或机架宕机，另一个系统可以接管应用负载，避免了节点层面的单点故障。

　　eX5创新之五：灵活扩展能力

　　虽然IBM此次只公布了三款产品，但借助FlexNode节点互联技术和MAX5内存扩展技术，可以进行非常灵活的组合，从而针对不同应用负载的需求，提供更有针对性的产品，具体如下图所示：

面向工作负载优化的扩展系统

工程师介绍将两个节点连接起来的QPI线缆

FlexNode技术让系统的分分合合更灵活

　　三款eX5新产品

　　IBM此番还披露了三款即将推出的eX5服务器的规格，包括4路服务器x3850 X5、双路服务器x3690 X5和刀片服务器BladeCenter HX5。不过，由于英特尔的Nehalem-EX处理器要等到3月底才发布，因此，这三款服务器的正式发布和上市时间也将等到月底之后。

IBM eX5服务器新品

　　下面我们再来看看，IBM的三款eX5新产品如何借助上述五大创新技术，来帮助用户最大限度提高内存容量，最大限度降低成本和简化部署流程。

　　IBM System x3850 X5

　　4U高的四路机架服务器x3850 X5是IBM System x产品线中的旗舰产品，为计算密集型和内存密集型工作负载提供最大的利用率、可靠性和性能。

    系统规格：

　　——4颗下一代 Intel Xeon Nehalem EX CPU

　　——64个DDR3内存，借助MAX内存扩展单元，最多96个内存

　　——6个开放PCIe插槽 (外加 2个可选插槽 )

　　——最多 8个2.5" SAS HDD或16个 1.8" SSD

　　——标配 RAID 0/1，可选 RAID 5/6

　　——2个集成千兆以太网

　　——可选 2个万兆以太网，支持 Virtual Fabric和FCoEE .

　　——可扩展到 8颗处理器、192个内存插槽(通过QPI线缆级联两套x3850 X5和MAX5) .

　　——内部 USB支持内嵌的虚拟化系统管理程序 .

　　——IMM、UEFI和 IBM Systems Director

　　最大限度地提高内存容量

　　. 支持 64个处理器线程和 1TB内存容量，数据库和虚拟化性能分别是2插槽 x86 (Intel Xeon 5500系列 )系统的 3.3倍和 3.6倍

　　. 采用 MAX5内存扩展技术，可以多支持 50%的虚拟机和提供领先的数据库性能

　　最大限度地降低成本

　　. 通过更多的内存插槽，使用成本相对低廉内存即可配置出需要的容量和性能

　　. eXFlash支持高达 48万内部 IOPS(每秒种输入输出操作 )，运行的本地数据库性能是采用传统硬盘的 40倍，而成本远低于磁盘系统

　　简化部署流程

　　. 灵活节点分区和节点自动故障切换技术，用于最大限度地提高灵活性并且延长应用的正常运行时间

　　. 预定义的数据库和虚拟化工作负载引擎，用于实现快速部署与创收

　　IBM System x3690 X5

　　高端 2路服务器、 2U、可扩展的服务器，内存容量是现有 2路服务器的 4倍，并且支持 2倍的处理内核，提供非常好的性能和内存容量。

　　系统规范

　　——2颗下一代 Intel Xeon Nehalem EX CPU

　　——32– 64个 DDR3内存插槽

　　——2个x8 PCIe插槽， 2个x8低位插槽

　　——最多 16个2.5" HDD或者 32个1.8" SSD

　　——标配 RAID 0/1，可选 RAID 5/6

　　——2个集成千兆以太网卡

　　——可选 2个万兆以太网卡，支持 Virtual Fabric和FCoEE

　　——可扩展到 4颗处理器、 64个或 128个内存插槽

　　——内部 USB支持内嵌的系统管理程序

　　——IMM、uEFI和 IBM Systems Director

　　最大限度地提高内存容量

　　. 与两路 Intel Xeon 5500系列产品相比，多33%的处理器内核和 5倍的内存容量，在线交易处理能力提高 1.7倍，虚拟机数量提高 2倍

　　. 使用 MAX5内存扩展技术，可以在原有的系统基础上多支持 46%的虚拟机，并且提供领先的数据库性能

　　最大限度地降低成本

　　. 只要支付 2颗处理器的软件许可与 2颗处理器购买成本，即可拥有只有在 4路系统上才能实现的内存容量

　　. eXFlash支持高达 72万内部 IOPS(每秒种输入输出操作 )，运行的本地数据库性能是采用传统硬盘的 40倍，而成本远低于磁盘系统

　　简化部署流程

　　. 灵活节点分区和节点自动故障切换技术，用于最大限度地提高灵活性并且延长应用的正常运行时间

　　. 预定义的数据库和虚拟化工作负载引擎，用于实现快速部署与创收

　　IBM BladeCenter HX5

　　可扩展的刀片服务器，让您在同一个平台上同时满足双路和四路处理器的需求，实施标准化管理以便加快创收，同时在高密度环境中提供非常好的性能和最高效率。

　　系统规范

　　——2个下一代 Intel Xeon Nehalem EX处理器

　　——16个 DDR3 VLP DIMM

　　——采用 MAX5内存扩展技术，可扩展到 2颗处理器、 40个内存插槽

　　——可以可扩展到 4颗处理器、 32个内存插槽，或者 4颗处理器、80个内存插槽

　　——每个节点最多支持 8个I/O端口和 2个 SSD

　　——可选的万兆 Virtual Fabric适配器，支持FCoEE

　　—— 内部 USB支持内嵌的系统管理程序

　　——IMM、uEFI和IBM Systems Director

　　最大限度地提高内存容量

　　. 性能是目前双路服务器 (Intel Xeon 5500系列 )的1.7倍

　　. 采用 MAX5内存扩展技术内存可在 60mm宽度下扩展为 320GB，与竞争对手相比，每个处理器多支持 25%的虚拟机

　　最大限度地降低成本

　　. 最多支持 80个内存插槽，可以使用成本更好的内存获得同样的容量，或者提供更好的性能

　　. 对于内存称为瓶颈的 VMware客户，大内存配置双路服务器可以帮助用户节省软件许可费

　　简化部署流程

　　. 通过单一平台来同时满足双路和四路服务器的需求，简化应用验证过程

　　. 无需更改物理配置，即可将 4路服务器分割成 2个双路服务器，或者提供自动故障切换