2006年服務(wù)器技術(shù)展望

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2006年將發(fā)布的新品和新技術(shù)有不少，例如AMD的多核皓龍、Intel的雙核安騰、Sun的全系列Niagara服務(wù)器、IBM的Power6、HP的HP-UX 11i v3、微軟的集群操作系統(tǒng)等，那么在新的一年中，最值得關(guān)注的技術(shù)與產(chǎn)品是哪些？

通常認(rèn)為1945年是現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明年，而按照中國(guó)的習(xí)俗，60年為一甲子，也就是是一個(gè)輪回。實(shí)際上，60年后看來(lái)，代表計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新核心的服務(wù)器技術(shù)，的確經(jīng)歷著一個(gè)技術(shù)與應(yīng)用的新輪回。

CPU篇

從計(jì)算機(jī)被發(fā)明之日開始，工程師和用戶對(duì)計(jì)算性能的追求就從未停止，雖然在2004年由于功耗、制程和材料等問(wèn)題造成了一些停滯，但隨著新工藝、新材料和多核架構(gòu)的出現(xiàn)，緩解了上述矛盾，于是2006年里，我們將能看到從CPU、服務(wù)器系統(tǒng)到高性能計(jì)算機(jī)性能的再次躍升。

從AMD和英特爾的2006年技術(shù)藍(lán)圖上可以看到，在x86架構(gòu)上的服務(wù)器CPU性能競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈。

雖然AMD直到2007年才會(huì)推出四核的皓龍?zhí)幚砥?，?006年它們也會(huì)對(duì)皓龍進(jìn)行一些相對(duì)較小的改動(dòng)，例如增加對(duì)DDR2內(nèi)存的支持；還有一種叫做M2的新型接插技術(shù)，該技術(shù)所使用的針腳結(jié)構(gòu)與皓龍目前使用的939針插座有較大的區(qū)別，這也意味著，未來(lái)的皓龍插口與現(xiàn)在的不同，會(huì)帶動(dòng)服務(wù)器主板廠商的研發(fā)與銷售。此外，2006年推出的Opteron還將引入AMD的Pacifica虛擬技術(shù)及Presidio安全技術(shù)。由于采用了專用的晶體管，Pacifica技術(shù)（上期的回顧介紹了一些Pacifica的資料，但目前該技術(shù)的細(xì)節(jié)不多）可以改善虛擬硬件的性能，而Presidio則可以創(chuàng)建出一個(gè)受保護(hù)的區(qū)域，專門供處理器存儲(chǔ)一些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。

英特爾2006年的計(jì)劃看起來(lái)很明顯，即進(jìn)一步增強(qiáng)在制造工藝和產(chǎn)量上的優(yōu)勢(shì)。英特爾在除成功進(jìn)入65納米制造工藝領(lǐng)域外，還正加緊對(duì)45納米及32納米工藝的產(chǎn)品研發(fā)工作，其中一些新產(chǎn)品開發(fā)代碼已被外界曝光。英特爾正在其俄勒岡州芯片工廠加緊新產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)，并認(rèn)為該公司目前正在研制多款基于65納米、45納米工藝的處理器，總量達(dá)21款，其中17款將于2006到2008年期間投放市場(chǎng)。一些正被考慮的開發(fā)代碼可能為Kentsfield、Penryn、Yorkfield等。至強(qiáng)平臺(tái)由于秋季IDF上宣布的改版，在2006年并沒有太大的動(dòng)作，而推遲到明年中的Montecito由于缺乏更新信息，只能觀望了。不過(guò)個(gè)人對(duì)于英特爾的跳票倒是沒什么“額外”的聯(lián)想，畢竟第一次設(shè)計(jì)高端的雙核，難度之大是超乎想象的，就例如IBM的Power4，1999年便發(fā)布，但真正上市是2001年。不過(guò)自從那次的跳票后，Power家族就一帆風(fēng)順起來(lái)，不知道安騰2能否靠著雙核的完美設(shè)計(jì)來(lái)擺脫目前的窘境？

不過(guò)明年最值得業(yè)界關(guān)注的CPU，應(yīng)該是IBM的Power6處理器。

將于2006年2月5日到9日召開的“國(guó)際固態(tài)電路年會(huì)”上，IBM的三位工程師將宣讀關(guān)于Power6的論文，筆者從會(huì)前的文章摘要中看到，Power6將采用微處理器全局時(shí)鐘分配網(wǎng)絡(luò)（Microprocessor Global Clock Distribution Networks），即將處理器的內(nèi)部時(shí)鐘頻率分配到各個(gè)設(shè)備（如隨機(jī)存儲(chǔ)器等）以確定其運(yùn)行速率的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)5GHz的超高頻率和5.6GHz 64KB的雙通道片上緩存。Power6還具備在任務(wù)周期的執(zhí)行過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，修正的結(jié)果也可以實(shí)時(shí)反映出來(lái)，無(wú)須等待該周期結(jié)束后再修正。不過(guò)最令人驚奇的是，有消息稱Power6將是單核的（如此高的頻率，做多核恐怕散熱成問(wèn)題）。如果Power6真是單核高頻的模式，那就意味著在CPU的技術(shù)方向上，還有另外的道路可以選擇——看起來(lái)Power6的設(shè)計(jì)者具備相當(dāng)?shù)挠哪?，尤其是在其他廠商大肆宣傳多核的背景下。

操作系統(tǒng)篇

相對(duì)硬件上的風(fēng)起云涌，操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用服務(wù)器的更新沒有特別激動(dòng)人心的內(nèi)容，不過(guò)Windows Cluster Server 2003和Windows Server Longhorn還是值得用戶關(guān)注一下。

在11月中旬舉辦的2005國(guó)際超級(jí)計(jì)算大會(huì)（SC2005）上，比爾·蓋茨顯示了微軟進(jìn)入高性能計(jì)算領(lǐng)域的決心，并發(fā)布了Windows Cluster Server 2003的Beta2版本，筆者在11月底于北京召開的國(guó)際計(jì)算機(jī)創(chuàng)新大會(huì)（CI6016）上拿到了這一版本，由于沒有64位的集群環(huán)境因此無(wú)法驗(yàn)證其功能和性能。不過(guò)幸運(yùn)的是，在會(huì)場(chǎng)筆者采訪到了上海超算中心研發(fā)部的并行計(jì)算主管姚繼鋒博士，上海交通大學(xué)和上海超算中心在前期對(duì)Windows Cluster Server 2003的Beta1進(jìn)行了實(shí)測(cè)，姚博士認(rèn)為，從他的角度看，微軟的集群操作系統(tǒng)和Linux相比，盡管在并行任務(wù)的處理和支持集群的規(guī)模上較差，但部署容易無(wú)疑是其最大優(yōu)勢(shì)。這將直接降低小規(guī)模集群的實(shí)施難度，對(duì)于降低集群的使用門檻的確大有幫助。

Windows Server Longhorn和改名為Vista的Windows Client Longhorn從2003年以來(lái)跳票數(shù)次，終于明年微軟將發(fā)布Client Longhorn。而Server Longhorn也會(huì)推出更新的beta版。Server Longhorn將借鑒Unix和Linux的安全策略，實(shí)現(xiàn)基于角色（Role-Based）的訪問(wèn)控制，允許管理員選擇20個(gè)不同的功能級(jí)別（如打印服務(wù)器，DHCP服務(wù)器等），為系統(tǒng)設(shè)定和配置特殊的任務(wù)；Server Longhorn還具備增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)保護(hù)功能，該功能讓用戶對(duì)連接到網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)實(shí)施“健康檢查”，封鎖那些不能達(dá)到安全規(guī)則要求的計(jì)算機(jī)，例如沒有使用安全補(bǔ)丁和病毒簽名的計(jì)算機(jī)。此外，Longhorn還采用了高速緩存存儲(chǔ)技術(shù)、新錯(cuò)誤報(bào)告子系統(tǒng)（代號(hào)Crimson）和Indigo Windows通信子系統(tǒng)等新技術(shù)。

除了Windows之外，Linux和Unix上的更新也不少，不過(guò)由于Red Hat Enterprise Linux 5、IBM i5/OS V5R4和HP-UX 11i v3的資料還不夠詳細(xì)，故留待稍后報(bào)道。

硬件系統(tǒng)篇

毫無(wú)疑問(wèn)，Sun在11月份提前發(fā)布UltraSPARC T1無(wú)論從CPU制造技術(shù)上還是CPU的SPEC性能上，都能極大地吸引技術(shù)愛好者眼球。那么，2006年全線上市的Niagara系列服務(wù)器性能上能否與其他家族抗衡？

根據(jù)筆者了解， Niagara系列的前兩款產(chǎn)品是Sunfire T1000與Sunfire T2000，這兩款產(chǎn)品也可根據(jù)需要，對(duì)CPU上的核心進(jìn)行配置，最高配置的T1000（1GHz /8核心/16GB）與T2000（1.2GHz /8核心/32GB）售價(jià)分別是10995美元與25995美元，兩者完全沿用Galaxy系列架構(gòu)設(shè)計(jì)，兩款產(chǎn)品將在2006年1季度發(fā)布，Sun目前正在對(duì)兩款產(chǎn)品進(jìn)行內(nèi)測(cè)。

它們的性能如何？11月份中旬，在Sun的土耳其分公司網(wǎng)站上可以看到SPEC.org對(duì)Erie和Ontario所做的SPEC_web2005的測(cè)試結(jié)果。

從Web服務(wù)性能的測(cè)試來(lái)看，配置1顆8核UltraSPARC T1的Sunfire T2000基本上已接近雙Power5＋的IBM p5 550，但值得Sun的fans們高興的是，UltraSPARC T1的最大功耗是79W，而兩顆Power5+的最高功耗是360W，所以從價(jià)格和耗電量來(lái)看，T2000似乎占了點(diǎn)上風(fēng)。不過(guò)筆者也要提醒這些fans們，會(huì)有多少人買p5 550和Sunfire T2000來(lái)當(dāng)Web Server呢？所以還是等到TPC-C或TPC-H的測(cè)試結(jié)果出來(lái)后，再下結(jié)論不遲。

還有一個(gè)值得用戶注意的細(xì)節(jié)，就是Niagara的系統(tǒng)性能相當(dāng)倚賴高容量的內(nèi)存，這從T1000和T2000的性能差距可以看出——內(nèi)存翻番，性能增加50％。如果預(yù)算充足的用戶將內(nèi)存配置到Niagara系列的上限值128GB，系統(tǒng)性能應(yīng)該可以再增加100％左右。

另外值得關(guān)注的趨勢(shì)則是高性能計(jì)算機(jī)的低成本化。在11月30日到12月2日舉行的國(guó)際計(jì)算機(jī)創(chuàng)新大會(huì)（CI6016）上，來(lái)自中科院計(jì)算所、IBM、HP、微軟、美國(guó)陸軍部和美國(guó)能源部阿拉貢實(shí)驗(yàn)室的發(fā)言人都表達(dá)了相似的意思，即高性能計(jì)算的成本在逐漸降低，而且將進(jìn)一步降低，其中最為樂觀的微軟發(fā)言人甚至表示，5年后，1萬(wàn)美元將能買到1Tera Flops/s的高性能計(jì)算機(jī)，而目前實(shí)現(xiàn)相同性能的HPC，大概需要數(shù)十乃至數(shù)百萬(wàn)美元。

而且HPC成本降低的趨勢(shì)也能從IBM Blue Gene/L的研制看出，2000年IBM開始Blue Gene/L研制，項(xiàng)目成本預(yù)算是5億美元造出峰值計(jì)算能力到360Tera Flops/s的超級(jí)計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在IBM實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)，但總花費(fèi)大概在2億美元左右，比計(jì)劃減少60％。從某種程度上來(lái)看，Blue Gene/L的成功增強(qiáng)了開源軟件在高性能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)—全球幾乎85％以上的HPC都運(yùn)行著各種Linux。

除了低成本化，HPC對(duì)于性能的追求也在2006～2007年間實(shí)現(xiàn)突破，除了美國(guó)國(guó)防部和能源部的高性能計(jì)算機(jī)計(jì)劃，日本Riken高性能計(jì)算中心和NEC也將推出新的專有HPC系統(tǒng)——蛋白質(zhì)探索者—這一對(duì)外宣稱用于分析蛋白質(zhì)分子作用的專用機(jī)（實(shí)際上也可用于核爆模擬），將很可能成為世界上第一個(gè)千萬(wàn)億次（Peta Flops/s）量級(jí)的系統(tǒng)。

對(duì)于國(guó)內(nèi)的HPC用戶而言，2006年值得關(guān)注的除了HP、IBM、曙光、聯(lián)想等占據(jù)較大份額的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)廠商，今年底新進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的Linux Networx或許不可忽視。Linux Networx盡管成立沒幾年，但在北美的HPC市場(chǎng)上享有較好聲譽(yù)，是一個(gè)專業(yè)的Linux高性能供應(yīng)商—而且在石油物探、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和可視化計(jì)算上頗有經(jīng)驗(yàn)，這和上述廠商的優(yōu)勢(shì)頗有重合，相信明年的集群市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更加激烈。