2010年8月31日 星期二

2011 新一代 CPU及伺服器發展趨勢 (4)

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新一代主流伺服器類型與技術一覽 伺服器的發展,除了因為各種不同應用與使用環境,而發展出各種不同硬體規格之外,也會因為處理器的變革而隨之改變,例如,Dell與HP的伺服器產品型號,就會隨著每一個新世代的處理器面市,而有所改變。

新一代主流伺服器
伺服器廠商隨著Intel Nehalem Westmere與AMD Opteron Magny-Cours推出,也隨之發表新款伺服器。例如Dell的PowerEdge系列在去年Nehalem 5500系列處理器推出時,Intel平臺的產品就進入10G(第10代)系列。而今年初,他們也因應Nehalem Westmere的更新,而推出了11G的產品。而HP在AMD平臺的產品,也隨著Magny-Cours的6100系列處理器,推出了G7(第七代)的 產品,因此可以看出處理器的更新,也促使伺服器的推陳出新。


採用Nehalem 5500系列的伺服器,最多可支援18組記憶體插槽,容量達144GB,適合用於虛擬化環境。

目前,Intel平臺的伺服器在銷售上,可說是遙遙領先AMD平臺的伺服器數量。若從伺服器廠商的產品線來看,也能看出兩家處理器廠商在市場上的銷售情況。

大多數的廠商都有AMD平臺的伺服器產品,但是從產品數量來看,即可知道AMD平臺少於Intel平臺的產品數量。例如,HP採用 AMD平臺的機架式伺服器系列,目前僅有DL 165、DL 385與DL 585等3個系列產品,而且隨著AMD平臺的更新,這3個系列還分別有G5、G6與最新的G7等3種規格,與Intel平臺伺服器的數量相比,明顯較少。 而且在直立式伺服器產品線,不論是Dell或是HP,都是使用Intel平臺的處理器。

這樣的現象,在我們與廠商聯繫以及產品借測的過程中即可得到證實。以往我們在產品借測的過程,或是製作採購特輯的,Intel平臺伺服器的數量就比AMD平臺伺服器多,甚至指定借測AMD平臺的產品時,伺服器廠商也時常無法提供測試設備。

依應用而發展出不同取向的伺服器
伺服器的規格,隨著各種不同需求而有不同的設計取向,例如近來受到重視的虛擬化伺服器,因為在單一實體伺服器內安裝多臺虛擬伺服器,因此需要大量的記憶 體,所以一般以虛擬化為目的的伺服器,主機板上記憶體插槽數量,也都會以處理器可支援的最多插槽數為主,而且有些廠商為了加裝虛擬化管理系統,在主機板上 還會設計記憶卡或USB插槽。因此這類伺服器在主機板規格的設計上,便與一般伺服器規格有所差異。

工作站與網站建置
依照Intel處理器產品線的分類,Xeon 3000系列(3400/3500)系列處理器鎖定的伺服器種類,是僅能安裝一顆處理器的1路伺服器,而AMD的Lisbon 4100系列處理器,也是針對1路與2路伺服器所設計的處理器。


使用Xeon 3400系列處理器的單路伺服器,適合網站建置,直立式伺服器還可加裝繪圖卡當工作站使用。

在市面上使用1路架構的的伺服器,一般常見於1U機架式與直立式伺服器。

1路機架式伺服器很適合用於網站建置,因為網站應用程式一般都沒有太高的運算需求,而且網路流量如果增加,因為1U的體積較小,需要增加應用服務,或是擴充時,都可將伺服器堆疊起來,快速架設、部署。

而直立式伺服器,通常都習慣稱為工作站。這類伺服器與一般網站、資料庫或是虛擬化等伺服器應用不同的地方,在於它所提供的是高速的繪圖運算,而不是處理器 的高效能運算。因此可加裝繪圖卡便是這類伺服器的首要考量。因此這類型設備的機身大小一般都無法壓縮至1U或2U的高度,至少都有4U或5U的高度,也因 此這類型設備許多都改用直立式設計,看起來與一般個人電腦主機差不多。

另一方面,由於繪圖卡(GPU)的運算能力,尤其是浮點運算的速度越來越快,除了可以高速繪圖運算之外,也可提供系統額外的運算效能。使用繪圖卡加強運算 的應用,目前已經有所謂的通用運算型GPU(General Purpose Graphics Processing Unit,GPGPU)架構出現,這類型應用就是將一般運算工作,轉換為GPU的計算方式,藉由繪圖晶片內大量的運算核心協助計算,借此提高整體的運算效 能。

而且目前市面上,許多繪圖卡也都可串接,藉由兩張繪圖卡協同運算提高系統的繪圖能力,這樣的應用同樣可套用在GPGPU的架構之中,因此加裝1張或是多張 繪圖卡的系統,只要軟體支援,他們的運算效能便會提升許多。繪圖卡的擴充方式都是透過PCI-E介面加裝,只要空間許可,便可加裝更多的繪圖卡。

資料庫與虛擬化
資料庫伺服器在使用上,由於需要高速的運算,並且會使用大量的暫存資訊,因此處理器的快取記憶體便十分受到重視,而每顆處理器內建的快取記憶體又十分有 限,因此採用多路伺服器的架構,就會是資料庫伺服器的絕佳選擇。例如Intel Xeon 2路的5600系列與4路的7500系列處理器,或是AMD的同時支援2路與4路的Opteron 6100系列,都很適合這類伺服器的應用。

另外,由於儲存重要資料的資料庫需要備份,以防硬碟損壞,或是資料的遺失,因此磁碟陣列也是這類型伺服器的基本配備。

因此針對資料庫應用的伺服器在外觀上,與其他伺服器最大的差別,在於硬碟的數量明顯多於其他種類伺服器。一般而言,1U尺寸的伺服器,最多可安裝4臺 3.5吋SATA或是SAS硬碟,若搭配的是2.5吋硬碟,最多可安裝8臺硬碟。隨著機身尺寸增加,可安裝的硬碟數量也隨之增加,有的甚至將光碟機的空間 取消,以便多放一臺硬碟。

由於這類型伺服器的硬碟數量非常多,而且目的是資料的備份與保護,因此這類型伺服器一般都會內建磁碟陣列卡,或是另外加裝可以提供較多磁碟陣列模式的磁碟陣列卡。

在虛擬化伺服器環境需求上,主要考量就是需要大量記憶體,提供多臺虛擬環境使用,因此這類處理器可支援的記憶體容量非常驚人。例如Intel Xeon 5500系列處理器,就支援一臺2路伺服器最高144GB的記憶體,而5600系列則將記憶體總數提升一倍,達到288GB。而AMD Opteron所支援的記憶體,每顆處理器可支援最多12 DIMM,而2路即可裝24 DIMM,記憶體的擴充性非常明顯。

而且,以往虛擬機器在存取實體環境如網路資訊時,須透過很多層的傳輸,例如虛擬環境的驅動程式、VMM(Virtual Machine Manager),以及虛擬設備模擬器(Virtual Device Emulation)等,才能讓虛擬環境可讀取,或傳送到實體環境的設備中,這對於大量資料傳輸的伺服器來說,都會耗費不少效能在這過程,因此透過處理器 對虛擬環境的直接存取支援便能節省不少效能。

新一代的伺服器處理器,都有支援虛擬環境直接存取實體環境裝置的設計,例如Intel的VT與AMD的AMD-V技術,都是為了讓虛擬環境可以直接存取實體設備,減少效能的耗費,加強虛擬化的整體效能。

高密度運算
以往的高密度運算環境,大家最熟悉的可能就是刀鋒伺服器,不過刀鋒伺服器售價不僅不便宜,而且許多情況並不一定需要如此多的伺服器架構,因此近年也有許多廠商在1U機身內容納2臺,或是在2U機身內置入4臺伺服器,在單一機箱中容納更多實體伺服器。

一般高密度運算的伺服器都使用1路或2路架構,而且還有個很重要的目的,就是降低耗電量並且節省空間。

這類伺服器有一些共同特色,例如共用的電源供應器與散熱風扇,而且記憶體插槽數量與容量都不多。由於這類型伺服器的特色,就是在原本單一伺服器的機箱內容 納更多臺實體伺服器,因此每臺伺服器可用的機身空間有限,可安裝的記憶體與擴充介面等都有限,因此這類伺服器的PCI-E與USB等擴充介面都很少。

另外,這類伺服器也很適合用於虛擬化環境,由於這種密集的機箱設計,雖然擴充機能受限,但是記憶體插槽卻可使用更緊湊的排列,而無損最高記憶體容量,而且 共用的電源供應器與散熱模組,對強調節能,且集中管理的大量伺服器環境來說,除了虛擬化之外,使用高密度設備也是節省耗電量與空間的方法之一。

目前在市面上,還有另一種高密度伺服器的設計,在空間的使用率上更為緊湊,例如Dell XS11-VX8專用伺服器,它與一般高密度伺服器不一樣的地方,在於2U的機箱內可容納12臺伺服器模組,每個模組都擁有1臺硬碟、一個記憶體插槽與一 顆處理器,另外還有2個網路埠,因此功能也是相當完整。由於這類型伺服器的運算效能不是很高,因此是針對網站應用環境所設計,而如此高密度,且大量的伺服 器,主要是給主機代管業者所使用。

由此,我們可以看出高密度伺服器的應用範圍十分廣泛,不論是虛擬化環境或是網站架設等,都可使用高密度伺服器建置。

CIO 3種高密度伺服器機箱
隨著虛擬化應用越來越普及,伺服器透過這種方式整併,已是大勢所趨。另外還有一種可將多臺伺服器整合在同一個機箱內的做法,就是利用高密度伺服器,這類型 設備較早出現的便是刀鋒伺服器,近年還有多主機板與今年Dell推出的機房專用伺服器。高密度與虛擬化的目的相似,企圖節省多臺實體伺服器所占用的空間, 同時還可降低耗電量。


特製型多主機板伺服器 Dell XS11-VX8


一般型多主機板伺服器 Dell PowerEdge C6100


刀鋒伺服器 Dell PowerEdge M1100(機箱)+M710(刀鋒伺服器)