英特爾Bensley平臺(tái)
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Intel Xeon 5000處理器
2006年5月23日英特爾公司發(fā)布了“Bensley”平臺(tái),該平臺(tái)包括代號(hào)為Dempey的雙核Xeon DP處理器和代號(hào)為Blackford的芯片組。Dempsey處理器將會(huì)啟用新的命名方式,被稱之為Xeon 5000系列,根據(jù)主頻、前端總線、緩存容量等進(jìn)一步細(xì)分為不同的型號(hào),Blackford芯片組的名稱也相應(yīng)被命名為Intel 5000芯片組,也是根據(jù)功能、規(guī)格分為P、V、Z等不同的型號(hào)。
聯(lián)想在國內(nèi)率先發(fā)布了應(yīng)用了英特爾雙核Xeon平臺(tái)的服務(wù)器T280 |
不僅僅是對(duì)于英特爾,對(duì)于英特爾的緊密合作伙伴也一樣,Dempsey出現(xiàn)的意義重大——這意味著英特爾陣營終于有了真正可以同AMD Opteron雙核心處理器相抗衡的產(chǎn)品線。其實(shí)早在2006年英特爾春季信息技術(shù)峰會(huì)上,英特爾發(fā)布了很多關(guān)于Bensley平臺(tái)乃至下一代 Xeon平臺(tái)的技術(shù)細(xì)節(jié),這同以往英特爾在發(fā)布新品之前三緘其口的態(tài)度大相徑庭。顯然,近一年的時(shí)間里,英特爾承受的來自競爭對(duì)手的巨大壓力同這種迫不及待的態(tài)度是有著密切關(guān)系的。本文將會(huì)根據(jù)英特爾正式公布的資料向讀者公布更多介紹性資料。
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根據(jù)英特爾目前的規(guī)劃,雙核Intel Xeon 5000系列處理器將會(huì)是它最后一個(gè)沿用NetBurest架構(gòu)的系列產(chǎn)品,它將兩顆NetBurst微架構(gòu)的處理器封裝在一起,可用于 32bit/64bit雙路服務(wù)器和工作站。
自從Netburst微架構(gòu)發(fā)布以來,英特爾每一款基于該微架構(gòu)的產(chǎn)品都會(huì)被或多或少的進(jìn)行修改、優(yōu)化。這次的Xeon 5000系列處理器也不例外,它們?cè)诒3謱?duì)于傳統(tǒng)IA-32軟件兼容的同時(shí),對(duì)于NetBurst微架構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化— —主要涉及到超管線技術(shù)(Hyper Pipelined Technology)和執(zhí)行追蹤緩存(Execution Trace Cache)。其超管線技術(shù)支持多級(jí)管線深度,可以允許處理器工作在更高的頻率上。
型號(hào) | 5080 | 5070 | 5060 | 5063(MV) | 5050 | 5040 | 5030 | 5020 |
sSpec | SL968 | SL969 | SL96A | SL96B | SL96C | SL96D | SL96E | SL96F |
主頻 | 3.73GHz | 3.46GHz | 3.2GHz | 3.2GHz | 3.0GHz | 2.83GHz | 2.66GHz | 2.5GHz |
CPUID string | 0F64 | 0F64 | 0F64 | 0F64 | 0F64 | 0F64 | 0F64 | 0F64 |
封裝類型 | 771pin | 771pin | 771pin | 771pin | 771pin | 771pin | 771pin | 771pin |
核心電壓 | 1.25-1.40 | 1.25-1.40 | 1.25-1.40 | 1.25-1.40 | 1.25-1.40 | 1.25-1.40 | 1.25-1.40 | 1.25-1.40 |
總線速度 | 1066MHz | 1066MHz | 1066MHz | 1066MHz | 667MHz | 667MHz | 667MHz | 667MHz |
Thermal Guideline | 130W | 130W | 130W | 95W | 95W | 95W | 95W | 95W |
Core stepping | C1 | C1 | C1 | C1 | C1 | C1 | C1 | C1 |
Thermal Spec | 78℃ | 78℃ | 78℃ | 68℃ | 68℃ | 68℃ | 68℃ | 68℃ |
L2 Cache Size | 4MB | 4MB | 4MB | 4MB | 4MB | 4MB | 4MB | 4MB |
L2 Cache Speed | 3.73GHz | 3.46GHz | 3.2GHz | 3.2GHz | 3.0GHz | 2.83GHz | 2.66GHz | 2.5GHz |
Manufacturing Technology | 65nm | 65nm | 65nm | 65nm | 65nm | 65nm | 65nm | 65nm |
Bus/Core Ratio | 14 | 13 | 12 | 12 | 18 | 17 | 16 | 15 |
英特爾此次一共發(fā)布了Xeon 5080、Xeon 5070、Xeon 5060、Xeon 5063、Xeon 5050、Xeon 5040、Xeon 5030和Xeon 5020等8款處理器,這些處理器均配置了4MB L2緩存,其中每個(gè)核心獨(dú)享2MB L2緩存,其前端總線為1066MHz或者667MHz,可以提供8.5GB/s或者5.3GB/s的傳輸帶寬。
我們還記得英特爾曾經(jīng)于去年10月份發(fā)布一款基于Paxville DP核心的雙核處理器,它同樣是將兩個(gè)Netburst微架構(gòu)的處理器封裝在一起,每核心2MB L2緩存,800MHz FSB前端總線,具有6.4GB/s的帶寬,看上去會(huì)比5050/5040/5030/5020等FSB667處理器更“高級(jí) ”。實(shí)際上Intel 5000系列芯片組采用了雙獨(dú)立總線架構(gòu)(DIB),因此每顆處理器同芯片組之間采用一條1066MHz或者667Mhz總線通訊,總帶寬達(dá)到了 17GB/s或者10.6GB/s,新的Xeon系統(tǒng)將會(huì)更加平衡。
Xeon 5000系列處理器不再采用Socket604封裝,而是采用了類似現(xiàn)在桌面處理器LGA775的封裝形式:FCLGA6 LGA771。新的封裝形式更利于功率傳導(dǎo),更加符合高主頻的處理器的需求。65nm制程也終于應(yīng)用到了Xeon DP處理器中,這可以在一定程度上抑制英特爾處理器持續(xù)走高的發(fā)熱量。不過在實(shí)際使用中Xeon 5000系列處理器發(fā)熱量依然偏高。
從上面的表格,我們可以了解到前端總線為1066MHz的處理器的TDP大都為 130W,前端總線為667MHz的處理器的TDP均為95W,同之前的Nocona核心的Xeon處理器基本持平。其中的Xeon 5063比較特別,它的前端總線為1066MHz,但是TDP為95W,而并非130W。Xeon 5000強(qiáng)化了熱量和功率管理,主要包括TM1(Thermal Monitor)和EIST(Enhanced Intel SpeedStep technology)。應(yīng)用于企業(yè)環(huán)境的雙路服務(wù)器將會(huì)從這些技術(shù)中受益。TM1可以在高溫環(huán)境小有效的降低處理器溫度,EIST則為服務(wù)器和工作站提供了有效的功率管理能力。
這個(gè)系列的處理器依然支持超線程技術(shù)(Hyper-Threading Technology),這樣每個(gè)核心可以處理2個(gè)線程,每顆雙核心處理器可以并行處理4個(gè)線程,雙路配置的處理器則能可以同時(shí)處理8個(gè)線程。下一代的 Xeon處理器將會(huì)采用Core微架構(gòu),代號(hào)Woodcrest的Xeon處理器將不再支持超線程技術(shù)。
當(dāng)然,這款處理器依然會(huì)沿襲Netburst微架構(gòu)處理器的一些功能,比如高級(jí)動(dòng)態(tài)執(zhí)行機(jī)制(Advanced Dynamic Execution)、高級(jí)傳輸緩存(Advanced Transfer Cache)、增強(qiáng)浮點(diǎn)和多媒體單元和SSE3。
Xeon 5000系列處理器同樣支持英特爾擴(kuò)展64位技術(shù)(Intel EM64T),從而可以運(yùn)行利用了64位擴(kuò)展技術(shù)的優(yōu)勢(shì)的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。此外,這個(gè)系列的處理器也支持XDbit技術(shù)(Execute Disable Bit),通過對(duì)于內(nèi)存標(biāo)記為可執(zhí)行狀態(tài)或者非可執(zhí)行狀態(tài),放置某些通過內(nèi)存溢出錯(cuò)誤來破壞系統(tǒng)的病毒——這個(gè)功能是需要操作系統(tǒng)支持的。
Xeon 5000系列處理器支持英特爾虛擬化技術(shù)(Intel Virtualization Technology)。虛擬化并非新技術(shù),比如很多VMware、Xeon等產(chǎn)品的用戶早已經(jīng)在PC或者服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)了虛擬化,英特爾虛擬化技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是通過專門的硬件更好的支持虛擬化應(yīng)用。
Intel 5000系列芯片組
英特爾發(fā)布了三款芯片組用于支持雙核Xeon 5000系列處理器,它們是Intel 5000P、Intel 5000V和Intel 5000X,其中的前兩者主要定位于服務(wù)器應(yīng)用,而后者是定位于工作站應(yīng)用。我們將會(huì)在本章節(jié)主要了解Intel 5000P、Intel 5000V這兩款芯片組。
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Intel 5000P、Intel 5000V這兩款芯片組的關(guān)系就如同現(xiàn)在的Intel E7520和Intel E7320芯片組的關(guān)系,Intel 5000P定位相對(duì)較高,Intel 5000V定位略低。Intel 5000P和Intel 5000V芯片組的主要區(qū)別在于MCH芯片,它們均可以搭配新的6321ESB芯片或者6700PXH芯片。相對(duì)于上一代芯片組E7520/E7320, Intel 5000 MCH芯片在處理器和內(nèi)存方面做了重大的改進(jìn)。
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Intel 5000P芯片組功能示意圖 |
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Intel 5000V芯片組功能示意圖 |
Intel 5000系列芯片組通過獨(dú)立的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)總線支持兩個(gè)處理器,完全不同于之前的芯片組采用的共享總線的方式,這被英特爾稱之為雙獨(dú)立總線(DIB)。每條總線運(yùn)行頻率為266MHz(1066MTS),那么安裝了FSB1066處理器的系統(tǒng)的前端總線的總帶寬最高可達(dá)17GB/s,安裝了FSB667處理器的系統(tǒng)的前端總線的總帶寬為10.6GB/s。其實(shí)從規(guī)格表上,我們可以看出Intel 5000芯片組已經(jīng)為FSB1333做好準(zhǔn)備,下一代的Woodcrest核心的處理器可以在現(xiàn)有平臺(tái)上平滑升級(jí)。
FB-DIMM內(nèi)存模組 |
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FB-DIMM內(nèi)存模組
近年來從并行向串行轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)非常明顯,F(xiàn)B-DIMM內(nèi)存技術(shù)也是其中之一,它采用了多條并聯(lián)的串行線,將內(nèi)存模組上的每個(gè)芯片同AMB芯片連接,然后整個(gè)內(nèi)存通道中的所有內(nèi)存模組也是串接在一起,這樣的設(shè)計(jì)方式可以系統(tǒng)更加容易獲得大容量、高頻率的內(nèi)存系統(tǒng)。Intel 5000系列芯片組開始支持FB-DIMM(fully buffered DIMM)內(nèi)存,英特爾計(jì)劃讓這種新型的內(nèi)存全面取代現(xiàn)有的ECC Register DIMM,因此在新的Intel 5000系列MCH的datasheet中我們發(fā)現(xiàn)它并不兼容現(xiàn)有的內(nèi)存規(guī)范。
Intel 5000P MCH支持36bit尋址能力,總共可支持64GB物理內(nèi)存。MCH支持4個(gè)FB-DIMM內(nèi)存通道,每個(gè)通道最高支持4個(gè)雙bank FB-DIMM DDR DIMM。因此在非鏡像模式下,MCH最高可支持16 DIMM或者最大64GB物理內(nèi)存,在鏡像模式下最大可以支持32GB物理內(nèi)存。Intel 5000V MCH則僅支持2個(gè)FB-DIMM內(nèi)存通道,每個(gè)通道最高可支持4 DIMMs,總共可支持8 DIMM,那么最高內(nèi)存容量可達(dá)16 GB。目前主流的E7520 MCH最高可支持16GB DDR2內(nèi)存或者32GB DDR266內(nèi)存。
每個(gè)安裝了DDR533 FB-DIMM內(nèi)存的FB-DIMM通道的讀取帶寬為4.25 GB/s,所以4個(gè)通道最高可以提供17GB/s的內(nèi)存帶寬,這正好同F(xiàn)SB1066 DIB總線的帶寬相匹配。FB-DIMM采用了非對(duì)稱設(shè)計(jì),其上行信號(hào)線為10bit,下行信號(hào)線為14bit,此時(shí)4通道FB-DIMM可以提供 8.5GB/s的寫入帶寬。在雙通道配置的Intel 5000V平臺(tái)上,這些數(shù)字都將減半,讀取帶寬為8.5GB/s,寫入帶寬為4.25GB/s。
Intel 5000P MCH和Intel 5000V MCH另外一個(gè)重要區(qū)別是對(duì)于PCI-Express總線的支持,5000P MCH支持3個(gè)x8 PCI-Express通道,每通道可以進(jìn)一步配置為2個(gè)x4通道,其中1個(gè)x8通道(或者配置為2個(gè)x4通道)將用于同ESB2通訊。5000V MCH則僅提供1個(gè)x8(或者配置為2個(gè)x4通道)將用于同ESB2通訊。5000P MCH對(duì)于PCI-Express總線的支持同現(xiàn)有的E7520是相似的。
6321ESB | 6311ESB | |
1st x 4 PCI-Express | yes | yes |
2nd x 4 PCI-Express | yes | yes |
2 x 1 PCI Express(1st pair) | yes | yes |
2 x 1 PCI Express(2nd pair) | yes | yes |
PCI-X | yes | yes |
6SATA | yes | yes |
Dual GbE | yes | no |
Intel I/O AT | yes | no |
SERDES | yes | no |
英特爾還發(fā)布了新的I/O控制器Hub芯片Intel 6311ESB/6321ESB,這兩款芯片相對(duì)于6300ESB進(jìn)一步強(qiáng)化了高帶寬連接總線,它可以提供2個(gè)64bit/133MHz PCI-X通道,而6300ESB則只能支持1個(gè)64bit/66MHz PCI-X通道。
Intel 6311ESB和6321ESB最大的區(qū)別在網(wǎng)絡(luò)方面,6321ESB整合了雙千兆網(wǎng)卡控制器,主板廠商只要再為其配置PHY芯片即可實(shí)現(xiàn)低成本的雙千兆網(wǎng)卡輸出。而且6321ESB還支持最新的Intel I/O加速技術(shù),它可以進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)對(duì)于處理器資源的占用。
Intel 6311ESB/6321ESB芯片通過帶寬為2GB/s的ESI(Enterprise South Bridge Interface)總線同MCH通訊,ESI總線的本質(zhì)也是PCI-Express技術(shù)。前面我們也提及到,MCH和ESB之間除了ESI總線之外,還會(huì)通過1條x8 PCI-Express進(jìn)行輔助通訊,以確保南北橋之間的通訊暢通。Intel 6311ESB/6321ESB芯片還另外提供3個(gè)獨(dú)立的x4 PCI Express通道,其中的一個(gè)用于LAN控制器,另外兩個(gè)可以被配置為2x4或者1x8。
Intel 6311ESB/6321ESB都整合了一個(gè)Ultra ATA 100控制器、六個(gè)SATA控制器端口、一個(gè)EHCI控制器、四個(gè)UHCI控制器(可提供8個(gè)USB 2.0端口)、LPC接口控制器和一個(gè)Flash BIOS接口控制器。為了確保各種系統(tǒng)接口的運(yùn)行效率,保證整個(gè)系統(tǒng)的性能,Intel 6311ESB/6321ESB提供了數(shù)據(jù)緩沖和接口仲裁功能。
Intel 6311ESB/6321ESB兼容ACPI規(guī)范,可以支持Full-on、Stop Grant、休眠到內(nèi)存、掛起到磁盤和軟件關(guān)機(jī)電源管理狀態(tài)。利用整合的LAN功能,Intel 6311ESB/6321ESB也支持用于遠(yuǎn)程管理的ASF規(guī)范。
我們將Intel 5000系列芯片組主要規(guī)格整理為下表:
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熱量管理
隨著處理器技術(shù)的變化,或者說隨著處理器發(fā)熱量越來越大,在構(gòu)建服務(wù)器系統(tǒng)的時(shí)候,熱量管理的重要性越來越突出。只有保持一個(gè)適當(dāng)熱量環(huán)境,系統(tǒng)才能長時(shí)間、可靠的運(yùn)行。一個(gè)完全的解決方案包括部件級(jí)熱量管理和系統(tǒng)級(jí)熱量管理。比如CPU所使用的主動(dòng)或者被動(dòng)式散熱器就是部件級(jí)熱量管理解決方案,系統(tǒng)風(fēng)扇、導(dǎo)流設(shè)計(jì)等方面則屬于系統(tǒng)級(jí)熱量解決方案。
處理器型號(hào) | TDP(W) | Minimum TCASE(°C) |
Maximum TCASE (°C)@TDP |
5080 | 130 |
5 |
Profile A:69
Profile B:78 |
5060 | |||
5063 | 95 |
5 |
67 |
5050 | 95 |
5 |
Profile A:61
Profile B:67 |
5030 |
英特爾對(duì)于對(duì)于構(gòu)建基于適用于Xeon 5000的系統(tǒng)給出了基本的要求,對(duì)于最低Tcase溫度的要求是相同的,都是5 °C,主要的區(qū)別在于對(duì)于最高Tcase溫度。5080和5060這兩款TDP為130W的處理器,其Tcase溫度不能超過69 °C(或者78 °C)。而5050和5030這兩款TDP為95W的處理器,其Tcase溫度不能超過61 °C(或者67 °C)。其中的Profile A和ProfileB代表不同的應(yīng)用環(huán)境。
除了對(duì)于處理器的外部運(yùn)行環(huán)境提出了要求之外,英特爾還通過熱量監(jiān)測(cè)功能(Thermal Monitor 1)來進(jìn)一步確保Xeon 5000系列處理器的安全。TM1功能并非英特爾處理器的新功能,我們?cè)谶@里再次介紹一下。
TM1功能主要是在處理器達(dá)到最大運(yùn)行溫度的時(shí)候通過熱量控制電路(TCC, Thermal Control Circuit)控制處理器溫度。TCC可以控制處理器內(nèi)部的核心時(shí)鐘,在處理器過熱的時(shí)候?qū)τ跁r(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,主要方法是通過交替的關(guān)閉和打開時(shí)鐘來限制處理器的工作從而減少發(fā)熱,以盡快的把溫度降低到安全范圍內(nèi)。TM1機(jī)制是處理器內(nèi)部的自我保護(hù)機(jī)制之一,并不能通過BIOS等方式進(jìn)行配置和調(diào)節(jié),也不需要處理器之外的硬件、軟件驅(qū)動(dòng)程序或者中斷等操作的支持。在正常的情況下,總線流量處于監(jiān)聽狀態(tài),當(dāng)TCC被激活之后,中斷請(qǐng)求則會(huì)被鎖定。另外,英特爾還提供了一個(gè)輔助機(jī)制允許系統(tǒng)軟件強(qiáng)制處理器按照12.5%的幅度降低或者升高其功耗,這被稱為“On-Demand(按需) ”模式,讀者應(yīng)該區(qū)分它同TM1功能的不同。
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隨著CPU、內(nèi)存、外部設(shè)備的性能越來越高,芯片組的負(fù)載也在不斷的提升,其發(fā)熱量也越來越不容忽視。在我們目前收到的送測(cè)服務(wù)器產(chǎn)品來看,其芯片組也均安裝了被動(dòng)式散熱器。上圖中是聯(lián)想T280服務(wù)器中所使用的Intel 5000V芯片組的散熱片。
Intel 5000 MCH整合了熱量傳感器,系統(tǒng)可以通過軟件對(duì)于其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,如果MCH出現(xiàn)過熱的情況,那么它可以通過控制各種接口(比如FSB、I/O)的流量控制其溫度。其溫度傳感器包括一個(gè)熱量二極管和8bit精度的逐次近似計(jì)算法A/D轉(zhuǎn)換電路,可以用于測(cè)量范圍在0-127.5 °C的溫度。
Dempsey核心的處理器的功耗并沒有明顯的降低,新引入的FB-DIMM卻是一個(gè)發(fā)熱大戶,在運(yùn)行期間其AMB芯片的表面溫度接近於百攝氏度是屬于“正?!钡?。對(duì)于服務(wù)器廠商來說,需要更加精心的進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)散熱設(shè)計(jì)。
英特爾虛擬化技術(shù)
近年來,英特爾也頻頻的提及虛擬化技術(shù),特別是2006年英特爾春季信息技術(shù)峰會(huì)上設(shè)置了專門的展區(qū)來演示基于英特爾平臺(tái)的虛擬化技術(shù)。那么虛擬化可以帶給我們什么?
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虛擬化可以將你的IT環(huán)境改造成為更加強(qiáng)大、更具彈性、更富有活力的架構(gòu)。比如它可以通過把多個(gè)操作系統(tǒng)整合到一臺(tái)高性能服務(wù)器上,最大化利用硬件平臺(tái)的所有資源,讓你用更少的投入實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用,還可以簡化IT架構(gòu),降低管理資源的難度,避免IT架構(gòu)的非必要擴(kuò)張。你還可以單個(gè)服務(wù)器上復(fù)制多個(gè)運(yùn)行相同應(yīng)用的虛擬機(jī),這樣當(dāng)所某個(gè)虛擬機(jī)上所運(yùn)行的程序出現(xiàn)問題的時(shí)候,可以快速的用另外一個(gè)虛擬機(jī)來代替,最大化保持業(yè)務(wù)的持續(xù)性,而不用增加太多的硬件平臺(tái)的投入。軟件開發(fā)者可以在同一個(gè)硬件平臺(tái)上的不同虛擬機(jī)上測(cè)試不同版本的軟件,虛擬技術(shù)通過通過復(fù)制環(huán)境而輕易的幫助用戶達(dá)成了節(jié)約成本的目的。
應(yīng)該說虛擬化并不算一項(xiàng)新的技術(shù),借助于多家軟件廠商已經(jīng)推出的成熟的軟件解決方案,它已經(jīng)應(yīng)用到從個(gè)人電腦到數(shù)據(jù)中心多年。英特爾利用自己在硬件設(shè)計(jì)方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì),將虛擬化應(yīng)用進(jìn)一步“普及”到了X86服務(wù)器和工作站上,并將其稱為英特爾虛擬化技術(shù)(Intel Virtualization Technology)。
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操作系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用來直接訪問硬件平臺(tái)的資源;它們一般不會(huì)共享對(duì)于硬件的控制。虛擬化技術(shù)則是在真正的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)之間插入一個(gè)VMM(虛擬機(jī)監(jiān)視器)層,它來模擬不同的硬件設(shè)備,使得每個(gè)虛擬機(jī)(VM)中的操作系統(tǒng)都認(rèn)為自己在同硬件通訊,而實(shí)際上是VMM負(fù)責(zé)中斷、資源的調(diào)配。具體的說,VMM主要的作用包括以下的4個(gè)方面:
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模擬完整的硬件環(huán)境,這是虛擬機(jī)最主要的也是必要的功能,理想的狀態(tài)下,操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序?qū)τ谧约壕烤故峭嬲挠布ㄓ嵾€是同虛擬機(jī)通訊并不知情
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隔離,不同的虛擬機(jī)位于不同的分區(qū)上,一個(gè)虛擬機(jī)上的錯(cuò)誤不會(huì)波及到另外一個(gè)虛擬機(jī),因此隔離的作用可以提供一個(gè)較高安全水平和可用性的虛擬環(huán)境。用戶可以對(duì)每個(gè)分區(qū)進(jìn)行單獨(dú)的控制,可以關(guān)閉或者停止某個(gè)虛擬機(jī)而不會(huì)影響平臺(tái)上的其它虛擬機(jī)。
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分配平臺(tái)資源(進(jìn)程、內(nèi)存、I/O、存儲(chǔ)等等)
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封裝軟件棧(包括操作系統(tǒng)和狀態(tài)信息),使得它們可以被方便的拷貝并且傳輸?shù)叫碌奶摂M機(jī)上
在IA-32架構(gòu)上,所有的軟件運(yùn)行在不同的層上(Ring -0 到 Ring-3)。操作系統(tǒng)運(yùn)行在Ring-0上,而獨(dú)立的應(yīng)用程序則一般運(yùn)行在Ring-3上,這個(gè)層受到的約束較多。當(dāng)在硬件平臺(tái)上運(yùn)行虛擬機(jī)的時(shí)候, VMM必須具有對(duì)硬件資源的控制權(quán),因此通常的做法是讓VMM運(yùn)行在Ring-0,而客戶操作系統(tǒng)運(yùn)行在Ring-1或者Ring-3。但是,當(dāng)今的操作系統(tǒng)已經(jīng)被設(shè)計(jì)是運(yùn)行在Ring-0上,所以VMM需要解決的是如何讓這些操作系統(tǒng)如何其控制。
一種方式是VMM實(shí)時(shí)的監(jiān)控硬件資源和客戶操作系統(tǒng)(GUEST OS)的運(yùn)行情況,確??蛻舨僮飨到y(tǒng)不會(huì)接收到錯(cuò)誤的指令??上攵@種方式會(huì)占用大量的系統(tǒng)資源,虛擬機(jī)的性能會(huì)受到明顯的影響。另外一種方法是對(duì)于操作系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)的修改,但是這需要操作系統(tǒng)廠商的配合,廠商即便是修改了,那么結(jié)果是運(yùn)行在物理平臺(tái)上的操作系統(tǒng)和運(yùn)行在虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)有諸多的不同,向虛擬機(jī)移植的過程依然可能會(huì)產(chǎn)生不少問題。
英特爾虛擬化技術(shù)的核心是通過提供一定程度的硬件支持,從而消除使用純軟件解決方案的諸多問題。首先,它依然允許客戶操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序運(yùn)行在最初所設(shè)計(jì)的層上,這樣這些程序就無需進(jìn)行修改,然后給予VMM更高的權(quán)限。其次,通過硬件支持 VMM和客戶操作系統(tǒng)之間的過渡(Hardware-Based Transitions),這大大降低了虛擬機(jī)運(yùn)行過程對(duì)于系統(tǒng)資源的占用。最后,提供基于硬件的內(nèi)存保護(hù),VMM、每個(gè)客戶操作系統(tǒng)的狀態(tài)系統(tǒng)都被保存在專用的內(nèi)存空間內(nèi),從而有效的確保了不同的進(jìn)程的完整性。
除此之外,英特爾虛擬化技術(shù)支持64bit軟件& mdash;—包括64bit操作系統(tǒng)和運(yùn)行其上的軟件。
更重要的是,英特爾正在試圖利用自己在業(yè)界的影響力,協(xié)同操作系統(tǒng)廠商(Microsoft)、虛擬機(jī)軟件開發(fā)商(Microsoft、VMware、XenSource)通過英特爾虛擬化技術(shù)將虛擬解決方案標(biāo)準(zhǔn)化,這樣可以大大降低IT架構(gòu)的復(fù)雜性,從而提升運(yùn)行效率。
英特爾I/O加速技術(shù)
目前有幾種技術(shù)在試圖提升網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的效能,降低網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)于系統(tǒng)處理器資源的占用。TOE(TCP Offload Engine,TCP卸載引擎)通過網(wǎng)卡上的專用處理器處理部分或者全部的封包,借此來降低對(duì)于系統(tǒng)處理器資源的占用,不過這種解決方案也只是對(duì)于具有某些特征的數(shù)據(jù)包有效;RDMA(Remote Direct Memory Access,遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問)是發(fā)送端系統(tǒng)直接將有效數(shù)據(jù)送至目的系統(tǒng)的指定的內(nèi)存中,無需移動(dòng)數(shù)據(jù)包的時(shí)間消耗,因此大大提升了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男?。但是這種技術(shù)需要專用的網(wǎng)卡,應(yīng)用程序也需要進(jìn)行修改,甚至還增加了一個(gè)RDMA層的封裝過程,而且這種操作風(fēng)險(xiǎn)較高,因此目前看來還并非一個(gè)吸引人的解決方案;Onloading技術(shù)將系統(tǒng)處理器作為處理網(wǎng)絡(luò)流量的第一引擎,盡可能的提升CPU處理器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的效率,這種思想已經(jīng)被英特爾I/O加速技術(shù)借鑒。
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上圖顯示了客戶端從服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)的一個(gè)典型過程,在這個(gè)過程中影響應(yīng)用程序響應(yīng)時(shí)間的因素很多,封包必須經(jīng)過接收、識(shí)別和處理才能將其中的數(shù)據(jù)提供給應(yīng)用程序使用,應(yīng)用程序根據(jù)所接收的指令向存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求,要求獲得指定的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)還要被分解為TCP/IP包傳回到客戶端。這個(gè)過程中解包、封裝包的過程對(duì)于處理器而言并不是一個(gè)復(fù)雜的過程,但是卻是會(huì)占用處理器的時(shí)間,特別是現(xiàn)在的千兆網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來越普及的今天。
英特爾I/O加速技術(shù)除了從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身方面進(jìn)行優(yōu)化之外,在整個(gè)系統(tǒng)的多個(gè)方面都進(jìn)行了與之配套的優(yōu)化,同已經(jīng)較為廣泛使用的TOE技術(shù)有較多的不同:
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我們?cè)谖④浘W(wǎng)站下載了系統(tǒng)補(bǔ)丁KB912222-x86- enu.exe并且進(jìn)行了安裝,然后升級(jí)“Base System Device”設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序,它會(huì)在支持I/O AT技術(shù)的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)包中找到自己的驅(qū)動(dòng),這個(gè)設(shè)備最后被識(shí)別為Intel 5000 Series Chipsets Integrated Device-1A38
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在查看該設(shè)備的屬性,會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)名稱為“ Setting”的標(biāo)簽,在這里用戶可以選擇是否啟用英特爾I/O加速技術(shù)。
我們分別在啟用和關(guān)閉英特爾I/O加速技術(shù)的情況下運(yùn)行一定的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)測(cè)試,然后記錄其處理器負(fù)載情況:
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未開啟I/O AT功能時(shí)處理器負(fù)載 |
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開啟I/O AT功能時(shí)處理器負(fù)載
啟用I/O AT | 關(guān)閉I/O AT | 處理器負(fù)載降幅 |
12.5% | 15.3% | 22.4% |
聯(lián)想T280服務(wù)器
在英特爾發(fā)布Bensley平臺(tái)的同時(shí),聯(lián)想也正式推出了其基于雙路雙核Xeon處理器的T280/R280服務(wù)器,其中的T280是一款塔式服務(wù)器,R280則是一款5U高度的塔式服務(wù)器。這兩款服務(wù)器因具有多種創(chuàng)新特性獲得了2006年美國IDF創(chuàng)新大獎(jiǎng)。
聯(lián)想T280服務(wù)器主板采用了Intel 5000V MCH和6321ESB芯片組,可以支持英特爾Xeon 5000系列處理器,送測(cè)樣機(jī)配置了兩顆Xeon 5050處理器,其主頻為3.0GHz,667MHz前端總線,2x2MB L2緩存。
這款服務(wù)器支持最新的FB-DIMM內(nèi)存技術(shù),其提供了6個(gè)FB-DIMM內(nèi)存插槽,可配置為雙通道模式,最高可以安裝24GB的內(nèi)存。另外還支持內(nèi)存冗余、內(nèi)存RAID、x4 SDDC、ECC等技術(shù)。送測(cè)樣機(jī)配置了4條英飛凌FB-DIMM 533MHz DDR2內(nèi)存,每條容量512MB,配置為雙通道模式,最高可以提供8.7GB/s的內(nèi)存帶寬。
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服務(wù)器主板板載了Adaptec Ultra 320 SCSI控制器,可支持HostRAID 0/1/1E等磁盤陣列模式。我們收到的送測(cè)樣機(jī)還配置了LSI MegaRAID 320-0 零通道RAID卡,并且配置了三塊FUJITSU MAT3073NC硬盤,我們?cè)跍y(cè)試期間用它們組建了RAID 5磁盤陣列。
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英特爾6321ESB芯片整合了雙千兆網(wǎng)卡控制器,配合主板板載的Intel 82563EB雙PHY芯片,實(shí)現(xiàn)了雙千兆網(wǎng)卡的功能。正確的安裝驅(qū)動(dòng)程序之后,在硬件管理器中這款網(wǎng)卡的名稱是Intel Pro/1000EB Network Connection with I/O Acceleration。
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T280的前面板上部安裝了一個(gè)52倍速光驅(qū)和一個(gè)軟驅(qū),另外還預(yù)留了一個(gè)3.5英寸擴(kuò)展位。在上部的一側(cè)是電源開關(guān)、復(fù)位開關(guān)、系統(tǒng)指示燈、磁盤指示燈、網(wǎng)卡指示燈和故障指示燈。前面板的下半部分是硬盤艙,可以安裝4塊SCSI硬盤,它們下方的空間還可以再安裝一個(gè)相同的硬盤艙,因此這款服務(wù)器最高可安裝8塊硬盤。服務(wù)器的前面板上還設(shè)計(jì)了前置VGA輸出和2個(gè)USB端口,方便服務(wù)器維護(hù)。
T280機(jī)箱內(nèi)