X86架構小機以何應對核心業務

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      隨著近期華為發布基於X86架構的小型機Kunlun，X86小型機在業內引發很多不同聲音。我最近剛好參加了一次Kunlun發布會並看了Kunlun在金融等行業方案簡單介紹，今天也正好利用周末時間，談談我個人對開放架構小機的看法和理解。

      話題還得從小型機發展開始說起，儲存和伺服器的發展相當類似，都是從高端開始，當然高端儲存是配套大型主機(高端伺服器)而出現，所以高端伺服器出現的更早。IBM發明大型主機並先後推出IBM system/ 360、system/Z系列等產品。大型主機作為高端貴族產品當然一般匹配高大上的情境應用。隨後富士通等公司也推出相應的大型主機，但對一般客戶來講無論是成本還是營運都是難以接受的。

傳統封閉架構小型機

      由於大型主機存在功能不足、介面封閉(如FICON和ESCON等)、群體受限和成本高昂等問題，所以IBM、HP和SUN等公司推出了各自架構封閉的小型機來緩解這些問題。

      IBM 小型機是小型機的典型代表，目前已經曆Power4、5、6、7和8等，處理器可以支援到擴充到16和32路。近幾年，IBM發布Open Power和Power Linux等項目，標誌開始由封閉轉向開放架構。

      HP開始發布基於PA-RISC架構的小型機，後來處理器架構轉向Intel Itanium處理器，並推出Superdome和Superdome2產品，其中Superdome2最高可以支援64路處理器。但是HP最新的產品SuperdomeX已經轉向X86平台，處理器可以支援擴充到16和32路。

      Sun/Oracle基於SPARC架構的系列小型機目前也主要用在Exadata一體機和ZFS儲存系統，Oracle通過SPARC架構小型機拉通伺服器和儲存硬體平台。目前Solaris OS 開始支援 x86伺服器走向開放。

      DEC 基於Alpha處理器推出了RISC架構伺服器，支援Digital UNIX作業系統，隨後推出的產品支援Linux、Windows和BSD等開放作業系統。

      SGI也是一家RISC架構的小型機公司，併購了RISC晶片廠家MIPS公司。後來推出Fahrenheit計劃與Microsoft和Intel結成戰略聯盟，SGI也推出基於Intel架構UV300、UV30EX伺服器，支援Windows、Linux作業系統。

小型機向Intel處理器轉移

      由於封閉架構的小型機依然存在系統相互不相容、業務創新能力弱、資料移轉能力差和維保費用高等問題，所以小型機也經曆了從封閉式架構向Intel Itanium處理器轉移的階段。

      浪潮起初推出基於Intel Itanium處理器的天梭K1系列小機，但從天梭TS系列開始轉向X86架構。HP推出Superdome和Superdome2 Itanium處理器伺服器產品，其中Superdome2最高可以支援64路。但是最新的產品SuperdomeX已經轉向X86平台，處理器可以支援到16和32路。

      隨著Intel X86處理器效能和RAS特性慢慢趕超上幾代Itanium(EPIC)處理器，Intel把處理器支援重心轉移到X86 Xeon E7系列上，針對Itanium處理器支援的路標也不清晰。像虛擬化領導廠商VMware對安騰從一開始就沒有提供支援(當然也可能因為小型機配套自己作業系統，作業系統自身提供了虛擬化支援，如IBM AIX作業系統提供PowerVM)，甚至連Oracle等主流應用廠商對Itanium處理器的支援也是不溫不火。

小型機向X86處理器轉移

      從前面的分析可以看到，HP SuperdomeX和浪潮天梭TS系列應把處理器切換到X86平台，目前主流的儲存系統(除了IBM DS系列、Oracle ZFS系列等)，都已經切換到X86處理器。這樣在系統相互相容，資料移轉、系統維護、系統開發和業務創新方面都能給客戶帶來更大價值。

      HP superdomeX和Huawei Kunlun在RAS設計上都參照小型機的標準要求，如記憶體可靠性設計(故障檢測、故障記憶體定位、故障隔離)、Cache保護、QPI鏈路保護、IO可靠性(PCIe熱插拔、進階錯誤報表)、系統模組、OA管理板冗餘、Kernel和關鍵記憶體鏡像等關鍵RAS特性。

      Kunlun採用硬分區技術實現多分區特性。通過使用硬分區技術，可以提升伺服器業務負載的靈活性，客戶可以根據實際需要來設定管理員的工作模式。

      硬分區相比邏輯分區有一些優勢，如通過CMC管理介面可以實現系統工作模式的一鍵式切換，不需要硬體組件更改，也不需要軟體版本升級。支援均等硬分區，硬分區多系統工作模式下，CPU、記憶體、本機存放區等資源都是均勻劃分。各硬分區間電氣物理隔離實現物理故障完全隔離。

      Huawei Kunlun系統比較開放，支援開放的Linux和Windows系統，支援開放的VMware、KVM和Hyper-V等虛擬化軟體，支援X86通用版本的SAP HANA、Oracle和DB2等資料庫應用，便於資料靈活遷移、防止廠商綁定和異構遷移帶來的高昂服務費用。

Kunlun開放式小型機

      相比HP superdomeX和浪潮天梭TS系列，Huawei Kunlun是最近發布的產品，其主要情境包括大型核心資料庫伺服器、逐步替代小型機情境，SAP HANA大記憶體計算情境，以CAE模擬 、生命科學、石油勘探、氣象等領域高效能運算領域。

      Kunlun產品採用了NC單級雙平面互聯可擴充架構支援更多的CPU進行互聯(擴充Intel的QuickPath架構，通過介面QPI互聯)，並實現一系列增強RAS特性，追求傳統小型機的可靠性。

      包括NC鏈路層級的錯誤恢複能力和全鏈路冗餘設計等。

      帶外主動故障分析引擎能夠全面、自動的收集故障資訊，即時線上診斷，對風險組件預警，能夠轉移其上正  在啟動並執行任務到其它資源，提供即時線上維護能力。

      故障精確定位能快速找到問題根源，做到準確無誤的快速修複。

      多資料分割函數支援硬分區和軟分區，可根據業務需求選擇最合適的分區方式。

      CPU和記憶體可熱更換降低因CPU或記憶體故障引發的系統宕機時間，最大化線上時間。

X86小型機如何應對金融核心

      小型機應用的主要行業就是銀行、金融機構的交易、網銀等關鍵系統。IBM之所以深受這些行業的信任和親睞，主要原因是IBM通過Power小型機拉通伺服器和儲存硬體平台，在關鍵應用和可靠性要求很高的情境提供基於Power伺服器結合DS8000儲存豐富資料保護方案。關於IBM雙活方案和PowerHA功能的介紹請參考文章淺析PowerHA HyperSwap雙活方案和IBM PowerHA小型機中的戰鬥機，在有限篇幅裡就不在贅述。

      IBM針對銀行、金融和電訊廠商等核心系統，IBM提供了基於Power小型機和DS8000高端儲存的完備解決方案。從我最近瞭解的資訊來看，Huawei也提供了針對金融等行業核心應用的高容錯解決方案。產品採用剛發布的Kunlun開放小型機和18000高端儲存。

      華為高容錯解決方案是一套完整的端到端核心業務雙活方案，可基於儲存層、計算層、應用程式層、網路層、傳輸層和安全層的端到端高容錯部署。

      資料在儲存系統傳輸和處理過程中，經過了多個組件、多種傳輸通道以及複雜的軟體處理，其中任意一個錯誤都可能會導致資料錯誤。如果這種錯誤無法被立即檢測出來，而是在後續訪問資料過程中才探索資料已經出錯，這種錯誤被稱為靜默資料錯誤。

      由於靜默資料資料破壞無法即時檢測出來，導致被破壞的資料恢複難度很大、甚至不可恢複。所以該方案提供了資料端到端的一致性功能保證資料可靠性。

      目前EMC VNX/VMAX、Huawei 18000、HDS VSP、IBM DS系列和HP P10000儲存支援端到端資料完整性保護，能夠實現從資料庫主機到IO到儲存系統的全流程完整性檢查。

      但是端到端資料一致性對資料轉送的每個環境都是有要求的。首先陣列需要支援標準的T10 PI，其次需要特定配置的資料庫(Oracle 11g)、作業系統(Oracle Linux 5 or 6 with the UEK2-200 kernel)和HBA(Emulex、Qlogic特定型號)等組件支援。

      X86開放架構小型機目前的優勢在於其業界最完整和最成熟的產業鏈生態環境。Kunlun目前通過一些主流資料庫、中介軟體和OS廠商的相容性認證，進行效能調優和系統遷移驗證。

      下面我們看看Kunlun和18000V3組合在金融資料庫應用情境推出的解決方案，方案主要包含Oracle多執行個體租戶整合方案和基於分區技術的高可靠方案。

Oracle多租戶執行個體整合方案

      基於Oracle Multitenant多租戶架構的解決方案，租戶共用伺服器、作業系統和資料庫資源，實現更高效的資源管理。

      基於Oracle RAC、DB2 等叢集資料庫的DB Instance或Schema整合，高效能Kunlun 或FusionCube超融合資料庫一體機提供超強的資料庫整合能力和高可靠系統運行環境。

基於分區技術的高可靠方案

      該方案基於硬體邏輯分區或虛擬化技術應對不同應用需求，支援異構、多版本OS作業系統、資料庫軟體等提供更好相容性，實現OS級、資料庫級和硬體級安全隔離。

      這兩個方案可以進一步結合雙活和資料一致性等特性，實現跨資料中心的高可靠性和端到端資料一致性解決方案。這些方案和特性為Kunlun在銀行等行業核心業務系統應用做好了一些準備工作。

學習總結

      看過去，小型機架構發展越來越開放，Solaris OS 開始支援X86伺服器，IBM發布Open Power和Power Linux等項目開始由封閉轉向開放。開放趨勢會使得最終客戶從中受益，只有對使用者有價值的方案和產品才有可能走向成功。

      看現在，HP superdomeX、浪潮天梭TS和Huawei Kunlun已經在開放小型機取得一定積累，在技術上也在匹配小型機RAS要求提供端到端可靠方案。由於技術封閉和廠商綁定等原因，導致封閉小型機系統升級和資料移轉必須要的專業或原廠服務才能完成，如果採用開放X86架構小型機，這些服務費用就不會變得如此昂貴。資料格式、處理方式、應用軟體可以做到統一，從而進一步降低客戶營運成本。

      看未來，封閉和開放架構的小型機在未來必將並存很長一段時間，但整體趨勢肯定是開放。隨著技術發展，只要X86伺服器和封閉小型機的關鍵能力補齊，X86開放架構小型機的說法確實是無可厚非的，重點其實轉向客戶是選擇開放式X86架構還是封閉的RISC架構，這個最終還是交給客戶和市場來選擇吧。

 

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