CoolThreads处理器架构创造网络计算新规则

2006-05-13 07:16:08来源: 新浪科技

  5倍性能、1/5能耗、1/4空间、1/3价格

  “CoolThreads(酷线程)”是Sun公司为适应当今及未来网络计算环境新需求而研发的新型CPU架构。在此基础上,Sun推出了第一个具有8个内核、支持32个并发线程的UltraSparc T1处理器和全新的Sun Fire T1000及T2000服务器

  实际测试表明,这两款新型服务器不负众望,与竞争对手相比,性能超过了5倍,能耗只有1/5,占用空间只有1/4,而价格只有1/3(详细数据见文后注释),从而使它们成为业界首创并且速度最快的“环保型”服务器。

  以UltraSparc T1处理器为核心的Sun Fire T系列服务器能够取得如此令人惊叹的成绩,完全是因为它采用了适用于网络环境中企业业务需求的计算架构,这就禁不住让我们想去探究——网络环境与传统计算架构究竟存在着什么样的矛盾与冲突?而“CoolThreads(酷线程)”取得成功的奥秘又在哪里?

  坚持“网络就是计算机”

  对于许多人来说,“网络就是计算机”,这个简单的判断句意味着理念和决心,但是对Sun公司来说则更多的是“身体力行”。早在20多年前,他们在自己的第一款计算机中就内置了TCP/IP功能。在整个业界,很少有人像Sun公司那样深刻地理解网络计算的真正要义,并且在自己的每一款产品中体现出来。如今,Sun公司在业界首先提出,“多线程”是网络计算最明显的特征,向传统处理器架构提出了挑战。

  传统处理器架构必需面对这样的现实:处理器的速度与存储器的速度之间存在着巨大的差异,而存储器的速度才是整个服务器性能的瓶颈。多年来,处理器的速度每2年提高一倍,而存储器的速度每6年才提高一倍。根据测算,传统处理器运行时间中常常有85%是处在等待存储器提供数据。花很大的代价去提升处理器中单线程或者一两个线程的速度,对服务器整体性能的提高并不明显。

  网络计算所带来的新环境、新挑战,要求我们重新思考原有的处理器架构是否具备足够的适应性。网络IT工作负载复杂多样,但是都有一个共同的特征——这些工作负载更多依赖于多线程并发操作。

  一般来说,Web应用负载是典型的多应用负载。当用户浏览或者点击网页时,就会引发服务器运行一个线程。成千上万的用户,每次浏览或者点击都会引发无数的线程,每个线程仅占用服务器的一点点资源。数据库应用负载则是单个应用产生多个线程的典型,把分类或者检索的工作分散到多个线呈上,可以显著提升得到结果的速度。

  在传统上,服务器的设计都是在指令的层次上实现并行,由编程人员来安排程序的分支、数据的分块,从而实现若干进程的并行执行,这就是“指令级并行”。这与网络环境所产生的负载类型大相径庭。“线程级并行”采取了不同于传统的方法,软件分割的“颗粒”更加细小,并且同时考虑到软件开发与运行的环境。例如,Java技术就被设计成可支持高质量多线程工作负载的执行环境。

  网络计算需要多线程架构,是整个IT业界的共识。但是并不是每个厂商都采取了富于创新的架构。有些处理器厂商在一个芯片中放入两个内核,每个内核只能支持一个线程,但也为自己的产品冠上了“多核”的名称。Sun公司采用了“CoolThreads(酷线程)”技术,可以在一个处理器中放入8个内核、支持32个并发线程,什么是真正的“网络计算架构”,看这一点就一目了然了。也正是“CoolThreads(酷线程)”技术,使得Sun Fire T系列服务器可以取得如此傲人的成绩。

  富有责任感的“SWaP”

  “CoolThreads(酷线程)”是网络环境中IT设施的真正出路,不仅体现在它的高性能,而且体现在它的节能环保。Sun公司认为,计算性能的获得不应该以高额的能源和空间消耗为代价。而采用多线程架构,处理器的结构就可以更简单,时钟频率也不必太高,从而降低了处理器的电能消耗。在同一个处理器芯片中处理更多的线程,就大幅度压缩了服务器的所占用的机房空间。

  不要小看电力消耗、机房冷却和空间的费用。根据IDC预计,美国从现在到2009年服务器的在用数量会增加50%,达到1400万台,一年所需电费将会达到50亿美元,其中还不包括空调所需的电力。在过去的几年中,服务器的体积的确在缩小,但其电力消耗和冷却需求却在增加,主要原因在于每台服务器中所安装的处理器数量在增加。近年来不断飙高的石油和能源价格更是让IT业界刮起了一阵“绿色计算(Green Computing)”的旋风。而Sun公司则提出了更具体的指标体系——SWaP(Space, Watts and Performance,空间、瓦特和性能),用来帮助企业用户衡量服务器是否能够贴上“绿色计算”的标签。

  IDEAS International的研究分析师Sarang Ghatpande指出:“SWaP是一个客观的三维方法,为当今服务器的评价提供了现实而且富有综合性的标准,因为它反映了企业实际应用环境中在空间、能源消耗等方面所受到的限制。”

  当然,仅仅拥有多线程处理器并不能解决企业计算所遇到的全部问题。Sun公司倡导的“吞吐量计算”战略,针对当今典型的商业应用负载类型,把处理器、服务器、操作系统和应用软件开发技术有机地整合起来,提供了有效的解决方案。概括起来,这个解决方案具有以下几个方面的优势:

  1.采用“酷线程(CoolThreads)”的UltrSPARTC T1处理器,在一个处理器芯片中支持32个线程并行执行,与采用传统技术的处理器相比性能提高达7倍之多;

  2.Sun Fire T1000和T2000服务器把UltraSPARC T1处理器安装在1U和2U的机箱之中,与竞争对手产品相比,占用更小的空间,消耗更少的电力,散发更少的热量;

  3.凝聚着众多创新成果的Solaris操作系统,支持更精细的并行单元分区和虚拟化,并且拥有更高的安全性和资源利用率,同时保持着Sun公司多年一贯的二进制兼容性;

  4.包括了编译器、开发工具和中间件的端到端系统化战略可以将“多线程”处理器的性能发挥的淋漓尽致,为用户的实际应用提供最高的性能。

  Sun Fire T1000和T2000服务器是Sun公司最先采用UltraSPARC T1处理器的产品,旨在帮助企业机构应对当今数据中心所面临的严峻挑战。这两款服务器针对网络负载做了专门优化,可以提供3倍于竞争对手产品的吞吐量,如果用综合表征空间、功耗和性能的SWaP指标来衡量,则是竞争对手产品的4倍。

  Sun Fire T1000 和 T2000 服务器预装了Solaris 10操作系统,其效率、安全性和资源利用率都是首屈一指的。Solaris 10本身就是多线程设计的,可以充分发挥这种服务器的“芯片内多线程(CMT)”优势,实现高吞吐量和高效率。Solaris Containers (容器)将多种先进技术融合起来,高效率地管理UltraSPARC T1处理器中的丰富资源,同时提供了一个完整、独立、安全的环境,在单一服务器中支持多种应用,实现了环境的虚拟化。Solaris 10既可防护外部恶意攻击,也可防止内部的不当数据访问。当然,基于 UltraSPARC T1的服务器一定与其他基于SPARC的Solaris产品保证二进制兼容和源代码兼容,可以很好地保证投资保护。

  UltraSPARC T1处理器以及Sun Fire T1000 和 T2000 服务器的推出,为整个IT业界带来了一阵清新的“绿色计算”风潮。

  注:5倍于竞争对手的性能是Sun Fire T系列服务器在客户现场实测结果。Sun Fire T2000可以在30分钟内完成891k 个Java事务,而在同一时段IBM 3.06GHz 和 3.2GHz Xeon系统仅完成了150k个Java事务;1/5的电力消耗是与Dell PowerEdge 6850相比,Sun Fire T1000仅仅需要300瓦电源;1/4空间占用是1RU 高度的Sun Fire T1000 与4RU高度的Dell PowerEdge 6850相比较而言;1/3价格是入门级配置的Sun Fire T2000与IBM x366的$7,795美元相比较而言(根据2005年12月1日报价)。

关键字:服务器  负载  架构

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/news/control/200605/3817.html
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