小型机技术基础概述及各厂家小型机介绍

小型机技术基础概述目录小型机历史及定义各厂商小型机内部构造小型机体系结构小型机分区技术介绍小型机CPU介绍小型机操作系统小型机与x86服务器对比第一代计算机和大型机世界上第一台现代电子计算机“埃尼阿克”(ENIAC)，长30.48米，宽1米，高2.4米，占地面积约170平方米，30个操作台，重达30英吨，耗电量150千瓦，每秒执行5000次加法或400次乘法。1964年，IBM推出了划时代的大型机System360，System360成为第一部具有硬件扩充弹性化的特点的大型主机。小型机名字由来1965年DEC公司的PDP-8的小型计算机发布上市，此时伦敦街头正流行“迷你裙”，因此这款当时小巧玲珑的机器被称为“Minicomputer”，产品一经推出，由于其小巧的外形和具有竞争力的价格受到市场青睐，并引发了当时计算机市场的小型化革命，小型机的名字由此而来。小型机定位目前市场上按体系架构分类，服务器可分为：X86服务器、小型机、大型机大型机小型机X86服务器厂商：IBM厂商：IBM、HP、Oracle、浪潮厂商：浪潮、Dell、联想、曙光、华为等小型机定义小型机泛指各个计算机厂商生产的基于RISC（ReducedInstructionSetComputer精简指令集）或者EPIC技术的CPU，运行UNIX一类操作系统（每个厂商都有自己“改良版”的UNIX）的服务器，此类服务器一般用于商业领域计算、处理的应用。CPU操作系统厂商目录小型机历史及定义各厂商小型机内部构造小型机体系结构小型机分区技术介绍小型机CPU介绍小型机操作系统小型机与x86服务器对比各厂家小型机产品小型机属于中高端服务器产品，有研发能力的各大厂商为维持在服务器市场的战略地位都会推出自己的小型机产品，目前拥有小型机产品的厂商主要有IBM、HP、Oracle和富士通及中国浪潮小型机采用的是主机/哑终端模式,并且各家厂商均有各自的体系结构,彼此互不兼容。各厂家小型机产品线中端高端低端超低端250万15-25万25-50万50-100万100-250万超高端K1910K1930K1950P780P770P760P750P740P730P720P710K1产品线IBMPowerSuperdome2Rx9900SD28sRx9800HP动能系列Rx2800i4CAMPSPARCT5-2SPARCT5-8/M10-4SSPARCT5-4/M10OracleT5浪潮国产小型机产品线旗舰型32路256核核心型32路128核灵动型8路64核K1950K1930K1910整机RAS特性增强计算性能提升K1产品线实现关键应用主机高中低端市场全面覆盖K1910——灵动迅捷，关键应用系统的高效整合平台K1930——坚若磐石，关键应用系统的护航基石K1950——卓越超群，关键应用系统的最佳部署平台配合K-UX、K-DB，满足全部关键行业客户需求下一代千核级关键应用主机小型机构成-天梭K1系统浪潮天梭K1系统采用模块化设计，包括计算模块、互连模块、管理模块等，其中计算模块为主要模块，包含CPU、内存等部件，互联模块用于各个计算模块的连接计算模块互连模块管理模块散热模块I/O模块电源模块各个模块小型机构成-天梭K1系统计算模块内部结构浪潮天梭K1系统硬件系统互连拓扑如右图所示：主要由8个计算模块和4个NR板组成，每个计算板上两个NC芯片，每个NC芯片有4个高速NI端口，每个NI端口的速率达到8.5GB/s，16个NC和4个NR实现全互连。小型机构成-天梭K1系统计算模块内部结构CPU3CPU2CPU1CPU0NCNCSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPISPISPISPIFullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPILPCSATAUSBBMCboardRS232X2SATAX4USBFullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPISerialbusIOH0IOH1ESIICH10FullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPITwoHalfwidthQPITwoHalfwidthQPIDDR2RDIMMSATAHDDLPC8Xlanes8Xlanes16Xlanes8XlanesPCIE8XCONNHDDSPI8XlanesX2SPIFLASHSIODDR2RDIMM16XlanesCPLDCK410B+DB1200DB1200DB1200DB800MK3807AirmaxAirmaxZplineZplineZplineZplinePowerconnPowerconnPowerconnPowerconnAirmax计算模块为系统提供强大的计算能力，以及多种设备接口，是系统的核心模块小型机构成-天梭K1系统K2芯片国际先进的自主知识产权的处理器协同芯片16端口的高阶交叉开关实现32路系统的单级网路跳步连接通过高带宽冗余链路分别与各处理模块相连,构成多平面网络结构中国成为世界上第三个掌握此核心技术的国家小型机产品——IBM篇小型机构成-IBM770IBM小型机770由四个4U机架服务器组成，多个节点服务器之间通过SMPFlex线缆按照一定的规则顺序连接起来。小型机构成-IBM770每个4U机架式服务器包括一个Power7处理器卡，封装了两个Power7芯片插槽和16个DDR3内存插槽。小型机产品-HP篇小型机构成-HPSuperDome2惠普的小型机SuperDome2定位为关键业务服务器，为刀片架构，主要由I/O扩展柜、刀片机箱和存储单元三部分组成。每个刀片机箱可插8个刀片，每个刀片可支持两颗安腾CPU。小型机构成-HPSuperDome2以下为Superdome2刀片上的主要组成单元。其中每个CPU通过4颗MemoryBuffer（内存缓冲）芯片连接到16个DDR3-RDIMM（RegisteredECC）内存插槽。2颗Itanium处理器与sx3000Agent芯片组之间的连接，是通过每个CPU提供的3条QPI来实现的。小型机构成-HPSuperDome2小型机产品——Oracle篇小型机构成-OracleT5系列服务器Oracle的T5系列处理器，其中T5代表此类服务器所用CPU为T5系列处理器，T5-x中的x代表CPU数量。OracleT5-1B、T5-2、T5-4、T5-8系列处理器小型机构成-OracleT5系列服务器Oracle系列服务器支持1/2/4/8颗CPU互联，其中两颗T5CPU处理器互联如下图。本章小结总而言之，小型机有着有普通服务器不一样的内部构造，这是由于各厂商为提高小型机的整机性能和高可靠性而进行整体优化的结果。CPU3CPU2CPU1CPU0NCNCSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPIFlashSPISPISPISPIFullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPILPCSATAUSBBMCboardRS232X2SATAX4USBFullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPISerialbusIOH0IOH1ESIICH10FullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPIFullwidthQPITwoHalfwidthQPITwoHalfwidthQPIDDR2RDIMMSATAHDDLPC8Xlanes8Xlanes16Xlanes8XlanesPCIE8XCONNHDDSPI8XlanesX2SPIFLASHSIODDR2RDIMM16XlanesCPLDCK410B+DB1200DB1200DB1200DB800MK3807AirmaxAirmaxZplineZplineZplineZplinePowerconnPowerconnPowerconnPowerconnAirmax目录小型机历史及定义各厂商小型机内部构造小型机体系结构小型机CPU介绍小型机分区技术介绍小型机操作系统小型机与x86服务器对比小型机体系结构SMP结构：目前IBMPOWER系列处理器采用的是SMP结构，在CPU设计、操作系统架构等方面进行优化，可实现最大32路CPU互联。NUMA结构：目前浪潮天梭K1系统及惠普的SuperDome2采用的是NUMA结构。CPU直连：OracleT5系列小型机采用的体系结构天梭K1P795Superdome2SPARCM6-32FujitsuM10服务器体系架构-SMPSMP(SymmetricMultiProcessing)：全称是对称多处理技术，是指在一个计算机上汇集了一组处理器(多CPU),各CPU之间共享内存子系统以及总线结构。CPU0CPU1CPU2CPU3存储器I/O服务器体系架构-SMPSMP(SymmetricMultiProcessing)，并行处理技术，应用比较广泛，单处理器很难满足实际应用需求，厂商开始采用对称多处理来解决问题，常规的是4-8个CPU。CPU内部必须内置APIC单元。相同的产品型号，同样类型的CPU核心尽可能保持相同的产品序列编号SMP架构遵循的基本规则完全相同的运行频率SMP体系结构适用性可用性较差能承担一般性系统业务，在对应核心业务时，难以保障用户投资扩展能力有限每个CPU通过相同的内存总线访问，造成内存访问冲突，降低CPU效率NUMA体系结构介绍NUMA(Non-UniformMemoryAccess)：为了突破SMP在扩展能力上的限制，来构建大型系统，NUMA技术顺势而生。NUMA（非一致性访问存储架构）由多个CPU模块组成，每个CPU模块由多个CPU组成，并且具有独立的本地内存、I/O槽口80末-90初90年代2000年20002001至今Cray推出Cray6400Compaq推出GS320HP推出SuperdomeINSPUR推出K1Sequent提出定义IBM推出NUMA-QNUMA体系结构介绍——发展历程NUMA体系结构介绍访问速度：本地节点邻居节点远端节点远端节点邻居节点本地节点对于某个节点中的所有CPU，此节点称为本地节点与本地节点相邻的节点称为邻居节点非本地节点或邻居节点的节点，称为远端节点NUMA具有多个节点(Node)，每个节点可以拥有多个CPU(每个CPU可以具有多个核或线程)。节点可分为本地节点(LocalNode)、邻居节点(NeighbourNode)和远端节点(RemoteNode)三种类型。具有多个CPU模块，每个模块又几个CPU组成，分别有独立的内存、I/O、总线NUMA系统既能访问本地内存又可以访问远程内存。良好的伸缩性NUMA体系结构特点摆脱超大总线对多处理器的束缚，增强单一操作系统可管理的处理器、内存和I/O插槽让处理器快速的访问在同一单元的内存NUMA体系结构优点提供内存互联的硬件系统在保持系统规模高扩展的前提下，实现处理器带宽与网络带宽相对平衡，并同时保持较低的互连网络平均延迟。NUMA体系结构优点NUMA系统的带宽较宽，适合多线程、多事务的并发处理模式高负荷下，保障系统高性能、稳定性、可靠性银行设备税控设备互联网站机场进出港系统证卷交易其他设备和终端存储系统存储系统存储系统关键应用主机电信通讯设备NUMA体系结构优点性能SMPNUMA操作性★★★★★★★稳定性★★★★★★★★安全性★★★★★★★★可扩展性★★★★★★★开放性★★★★★★★灵活性★★★★★★★可维护性★★★★★★★NUMA结构与SMP结构对比目录小型机历史及定义各厂商小型机内部构造小型机体系结构小型机分区技术介绍小型机CPU介绍小型机操作系统小型机与x86服务器对比分区概念所谓分区,就是将一台物理上的服务器划分为多台机器来使