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

IBM或許是從ARM開放處理器使用許可，在移動領(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準走向開放創(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)有機會利用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)器不再是小型機的代名詞，以后將會有基于Power芯片的國產(chǎn)服務(wù)器上市。

二、Power8以一當十

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)計思路將決定協(xié)處理器、加速器、內(nèi)存、主板、服務(wù)器整機等產(chǎn)品的目標市場首先是大規(guī)模云計算和互聯(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8線程，***支持 96 個線程，四級緩存容量達到128MB(充當每個內(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 性能強大的另一個殺手锏SMT并發(fā)多線程技術(shù)，這是IBM 從Power5芯片開始實現(xiàn)的新技術(shù)，它支持一個CPU內(nèi)核同時處理多條指令，因此可以***達到單一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)器進行性能測試。也就是這臺服務(wù)器總數(shù)達到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服務(wù)器可多達到96 x 2=192線程，那么2米高的機架(42U)可以安裝10臺這樣的服務(wù)器，所以非常適合高性能計算和數(shù)據(jù)密集型計算應(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(每一時間點只能執(zhí)行一條指令)，在X86平臺某個時間點執(zhí)行占據(jù)運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)，大部分寄存器實際上處于閑置。那么Power8中新加入的特性SMT8，就表示一個Core可以處理8個線程的指令，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平臺的性能。

圖4 Power8服務(wù)器整體性能以一當十

一臺高效利用的 POWER8 服務(wù)器可以取代 10 臺甚至更多臺 x86 服務(wù)器(按照業(yè)內(nèi)平均利用率計算)。這樣你虛無建設(shè)大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，甚至采用移動數(shù)據(jù)中心就可以向用戶提供數(shù)據(jù)計算服務(wù)，我公司很早就開始要求企業(yè)各部門推廣節(jié)能減排，堅持走低碳環(huán)保的路線。從利用率和經(jīng)濟性上，以一當十的超強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,例如一個擁有500臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心，服務(wù)器每年電費達到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)中心的電費將達到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

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

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)向云計算發(fā)布了自己的Red Hat Enterprise Linux OpenStack 平臺，Suse也發(fā)布了完整的OpenStak方案-Suse Cloud，因為這是專門針對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)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。IBM針對Power8處理器對KVM進行了深度優(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，我舉個例子，假設(shè)服務(wù)器上面只有一個物理CPU核，4個虛擬機，各虛擬機在微核模式下工作，采用微核模式后，4個虛擬機可同時被分配至一個物理CPU核，每個虛擬機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的影響。當虛擬機數(shù)量遠遠超過物理CPU核(CPU過載)，微核應(yīng)該會比整核性能要好。實際應(yīng)用中，在虛擬機大量過載的情況下，無論是虛擬機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，運行更多的虛擬機承載用戶的業(yè)務(wù)。

我們知道在私有云平臺的體系架構(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)系著整個云平臺的穩(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

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(從共享OpenStack代碼數(shù)量看，IBM要略遜與HP和Redhat)、推廣力度貢獻(包括各種OpenStack會議的贊助)和文檔資料貢獻綜合比較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、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)集團運營的IT系統(tǒng)是一個典型的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，前年開發(fā)了基于 OpenStack云計算管理平臺(包括云桌面平臺)，應(yīng)用效果良好，下面總結(jié)了該套OpenStack 的運維平臺及云桌面服務(wù)平臺的幾個亮點：

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機器明顯減少，從而降低了運維成本。

3)基于PowerKVM的虛擬化管理平臺使得虛擬機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，做到了隨時按需上下線。

4)降低了學習成本，以往我們企業(yè)需要專人維護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平臺下，大量Linux高手，無需培訓就能直接操作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。