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Oracle/SUN SPARC T5x20

您所在的位置是: 小型机租赁 > SUN小型机租赁   阅读:1740 次    发布时间:2012/5/8

第1章

芯片多线程(CMT)技术的发展
无论以何种尺度衡量,Sun 的第一代 CMT 处理器都是一次空前的成功。UltraSPARC T1处理器采用了酷线程(CoolThreads)技术,基于该处理器的Sun FireTM / Sun SPARC Enterprise T1000和T2000服务器赢得了热烈的赞扬,并成为Sun公司历史上产量增速最快的产品。这些系统的处理能力提高了5倍,而体积和功耗则降低到原来的四分之一,甚至还首次从一家电力公司获得了电费价格折扣1——这一趋势目前正在全球不断呈现。现在,CMT 技术正在快速发展,以满足各类Web应用和其他应用不断变化的需求。

Web 2.0 的业务挑战
以 Web 服务和面向服务的架构(SOA)的普及为标志,新兴的参与时代(Participation Age)将为更多的用户提供空前丰富的新内容和高带宽服务。通过这种转变,许多行业的企业希望涉足更大的市场,降低成本,并能够更好地了解客户。与此同时,日益增多的有线和无线客户端设备正在让网络计算进入无数人的日常生活中。尽管受到机房、功耗和冷却等基础设施的限制,但是这些趋势正在重新定义数据中心的可扩展性和性能要求。

 为Web应用而扩建
Web应用迫切需要加快基础设施的部署。企业必须在提供可扩展的高质量、高性能应用和服务的同时,缩短产品上市和提供服务的时间。许多企业必须从小规模应用开始,同时具有快速扩容的能力,新的客户和创新的Web 服务通常要求在数月内而不是数年内使容量翻倍。
 
同时,企业必须基于其现有数据中心的供电、冷却能力和空间来降低对环境的影响。另外,运营成本也要受到严格的审查,而系统管理成本可能占到IT预算的40%。简单和快速至关重要,它们使企业能够快速响应不断变化的业务环境。企业还在努力摆脱被供应商锁定的局面,以保护以前、现在和将来的投资。根据开放标准建立的开放平台有助于获得最大的灵活性,同时降低进入和退出的成本。

1 2006年8月,太平洋煤气与电力公司(PG&E)开始为采购和部署 Sun Fire/Sun SPARC Enterprise T1000 和 T2000 服务器的客户在能源价格上给予相当大的优惠。

 推动数据中心虚拟化,提高经济环保效益(eco-efficiency)
在需要不断扩大服务规模的同时,许多数据中心正认识到以较少的标准平台运行混合的商业和技术负荷更有效率。该过程采用了有助于增加业务灵活性、提高灾难恢复能力和降低经营成本的高效虚拟化解决方案,以整合利用率不高并且不断泛滥的服务器基础设施。通过提高数据中心的每瓦性能有助于降低能耗,并突破数据中心的容量限制。

经济环保效益能带来切实的好处。通过减少碳排放可满足法规要求和实现企业的社会责任目标,进而改善生态环境;同时,随着企业支付的电费减少,也就提高了企业的运营经济性。随着系统被整合到更密集、更强大的计算基础设施中,对数据中心机房的需求也相应降低。通过缜密的规划,这种方法还能够减少因过热而导致的硬件故障,从而增加服务的正常运行时间并提高可靠性。现在,高可靠性、可用性和可服务性(RAS)的服务器已经不可或缺。

 在保证速度的同时确保企业的安全性:
企业越来越关注如何才能确保与客户和合作伙伴安全地通信。由于存在风险因素,实施端到端加密是必不可少的,这样才能提高对安全性和保密性的信心。加密对存储的重要性也日益提高,它有助于确保存储和存档数据的安全性,同时提供了对数据篡改和数据破坏进行监控的机制。

不幸的是,不断增加的加密计算成本可能进一步加重本已过度使用的计算资源的负担。在保证安全性的同时提高速度也十分必要,不应该形成可能影响客户体验或降低事务处理速度的瓶颈。解决方案必须有助于保证客户机的安全和保密性,并使企业的业务开展符合法规要求,同时不影响性能或增加成本。

突破性的芯片多线程(CMT)技术
面对这些挑战,传统的处理器和系统已经无能为力,因此需要一种全新的方法。

摩尔定律,传统处理器设计的投资回报日益降低
经常被人们挂在嘴边的摩尔定律认为:每平方英寸集成电路上集成的晶体管数量大约每两年就要翻一番。30多年以来,摩尔定律一直在发挥作用,不断推动处理器性能达到新的高度。以指令级并行(ILP)为目标,处理器制造商长期以来充分利用芯片有效面积具有的这些优势,制造了日益复杂的处理器。今天,这些传统处理器采用了极高的频率,以及下列各种复杂的策略来提高单指令流水线(pipeline)的速度,包括:

 大缓存
 超标量设计
 乱序执行
 极高的时钟速率
 深流水线
 推测性预读取

虽然这些技术产生了具有数千兆赫频率的更快速处理器,但这些处理器大部分都非常复杂、温度高而且功耗大,不适合处理现代数据中心常见的工作负荷类型。实际上,许多数据中心的工作负荷根本无法利用这些处理器中来之不易的ILP技术优势。那些具有高度共享的内存、高度并发的用户或事务数量的应用,通常更集中于处理大量的并发线程(线程级并行,TLP),而不是尽可能快地执行单线程(ILP)。

更糟糕的是,现有应用中大多数ILP潜力都已经被充分挖掘了,这方面进一步改进的可能性很小。另外,由于微处理器的功耗问题,其频率提高本身也已经达到极限。新一代处理器的时钟速率更高,它们都比上一代处理器需要更高的功率,因此,微处理器的频率提高一般是在2-3GHz的范围内。部署超标量流水线处理器需要更高的功耗,而为处理器散热的能力限制了这种方法。

采用多核处理器的芯片多处理技术
为了解决这些问题,微处理器行业的许多厂家采用了摩尔定律提供的晶体管预算,在一个物理内核上排列了2个甚至4个常规的处理器核心,从而形成了多核处理器(或称单芯片多处理器,CMP)。许多CMP设计中采用的单个处理器核心,其性能并没有超过以往的单芯片处理器。实际上,人们已经观察到,这些处理器核心在运行单线程应用程序时比以往的单核心处理器版本要慢得多。但是,由于可以并行处理多个程序(即多线程),芯片的总体性能提高了。
 
遗憾的是,大多数已有的(或即将上市的)的单芯片多处理器仅复制了多个现有的(单线程)处理器设计的核心。由于这种方法忽视了内存速度和硬件线程上下文切换等关键性能问题,因而总体性能提高不多。虽然这些设计的吞吐量和可扩展性都有所提高,但是它们的功耗和产生热量也相当高,与其总体性能的提高不成比例。

采用酷线程(CoolThreads™)技术的芯片多线程(CMT)
Sun 的工程师率先认识到了处理器速度和内存存取速度不一致的问题。 虽然处理器速度仍然是每两年提高1倍,但是内存速度却每6年才能提高1倍。因此,现在内存延迟制约着许多应用的性能,抵消了时钟速率惊人提高而带来的优势。这种不断拉大的差距,是内存供应商把密度和成本而不是把速度作为其设计核心的结果。

遗憾的是,这种处理器和内存速度之间的相对差距使超快的处理器在85%的时间内处于闲置状态,以等待内存事务处理的完成。具有讽刺意味的是,随着传统的处理器执行流水线变得越来越快和越来越复杂,内存延迟的影响越来越大——快速、昂贵的处理器在越来越多的处理周期内无事可做。更糟的是,处于闲置状态的处理器仍在耗电和发热。显而易见,频率(千兆赫)无法显示实际的性能。

率先在UltraSPARC T1处理器中推出的芯片多线程技术利用了CMP的优势,但是增加了一个关键能力,即能够按线程而不是按频率进行扩展。与传统的单线程处理器甚至最新的多核(CMP)处理器不同的是,当其他线程停顿等待内存时,硬件多线程处理器核心能支持活动线程之间的快速切换。图1显示了CMP、细粒度多线程(FG-MT)和芯片多线程之间的差别。这种方法的关键之处在于,一个CMT处理器中的每个核心将在每个时钟周期内在多个线程之间进行切换。因此,当停顿线程的存储操作继续以并行方式进行时,处理器的执行流水线仍处于活跃状态,做有用的工作。

 
图 1. 芯片多线程技术结合了CMP和细粒度硬件多线程技术

Chip Multiprocessing (CMP): 芯片多处理(CMP)
(n cores per processor): (每个处理器n个核心)
Fine-Grained Multithreading (FG-MT): 细粒度多线程(FG-MT)
(m strands per core): (每个核心m个指令串)
Chip Multithreading (CMT): 芯片多线程 (CMT)
(n x m threads per processor): (每个处理器 n x m 个线程)
Memory Latency: 内存延迟
Compute: 计算

由于芯片多线程技术提高了执行流水线在任何特定的时钟周期内进行实际工作的能力,因而具有真正的价值。随着多个执行线程共享处理器流水线的资源,处理器流水线的利用率得到了极大提高。由于处理器和内存子系统保持活跃状态而且并行于处理器执行流水线,因而有效地屏蔽了内存延迟的负面效应。由于各个处理器核心执行更简单的流水线,这些流水线随线程而不是随频率扩展(注重ILP上的TLP),因此处理器核心的工作温度要低得多,而且工作功耗也低得多。这种创新的方法产生了酷线程(CoolThreads)处理器技术——多条物理指令执行流水线(每个核心一条流水线),同时每个核心有多个活跃线程的上下文。

采用酷线程(CoolThreads)技术的UltraSPARC ® T2 处理器
与复杂的单线程处理器不同,CMT 处理器利用可用的晶体管集成度,在一个芯片内核上实现了多个硬件多线程处理器核心。UltraSPARC T2 处理器使 CMT 模型更上一层楼,提供多达8个核心,每个核心通过两条独立的流水线支持多达8个线程,有效地使UltraSPARC T1 处理器的吞吐量翻倍。另外,UltraSPARC T2 处理器使用这种晶体管集成度,推出了行业中第一个大规模线程的片上系统(SoC),一个处理器内核包含了:

• 每个处理器多达64个线程(最多8个核心,每个核心支持8个线程)
• 片上1级和2级缓存
• 每个核心的浮点计算单元
• 每个核心的加密加速单元
• 两个片上10Gb 以太网接口
• 片上 PCI Express 接口

采用这种 SoC 设计,UltraSPARC T2 处理器通过内置8个浮点计算单元(每核心1个)显著提高了CPU的通用性。增强的浮点计算能力使UltraSPARC T2既能处理计算密集型应用,也适于处理传统的 CMT 友好型数据中心应用。片上的每个核心的流加速器提供零成本的安全和加密加速能力。另外,集成的 PCI Express 接口和双10Gb以太网接口显著提高了处理器的数据输入输出能力。

Sun SPARC ® Enterprise T5120 和 T5220 服务器
Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器(图2)能够以经济高效的通用平台方式,利用UltraSPARC T2 处理器的大量资源。这些系统的吞吐量是其前几代产品的两倍,同时,在性能、每瓦性能和 SWaP 性能方面领先于竞争对手(在本节的后面部分中将详细说明按空间、功耗和性能指标进行的评估)。这些系统还把 CMT 的优势,从多线程商业工作负荷扩展到浮点运算密集型的技术工作负荷。

这些服务器支持64个线程、大容量内存、加密加速以及集成的片上10Gb以太网联网和I/O技术,从而颠覆了传统的系统设计。当对功耗、冷却和空间都有重大限制时,1U Sun SPARC Enterprise T5120 服务器是提供高处理能力的理想之选,它将64线程的 UltraSPARC T2 处理器安装在一个节省空间和功耗的1U机架中。作为一个具有大规模水平扩展环境的计算节点,Sun SPARC Enterprise T5120 服务器能够为应用级、Web 服务、甚至高性能计算(HPC)基础架构,提供重要的模块。网络基础架构应用(例如门户、目录、网络标识、文件服务和备份等)都很适合采用这种服务器。

Sun SPARC Enterprise T5220 服务器既具备高处理能力又具备可扩展性,而且通过2U机架提供了额外的I/O和内部磁盘选件。采用更大的I/O和内部磁盘后,典型的工作负荷包括:要求苛刻的中级应用服务器、Web和应用级整合、虚拟化,以及要求最长的开机时间并在将来能够扩展和集成到各种环境的整合项目。Sun SPARC Enterprise T5220 服务器还是部署OLTP数据库的理想产品。
 
图2. Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器
Sun SPARC Enterprise T5120 server: Sun SPARC Enterprise T5120 服务器
Sun SPARC Enterprise T5220 server: Sun SPARC Enterprise T5220 服务器

Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器,以及Sun的其他服务器产品线互为补充,可满足现代数据中心不断变化的需求。

 高效、可预测的扩展性
Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器支持64个线程和大容量内存,率先利用了由UltraSPARC T2 处理器芯片直接提供的10Gb 以太网、I/O和加密加速能力。这种方法提供了领先的性能和可扩展性,以及极高的能效、散热和空间效率。

 缩短上市时间
Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器运行 Solaris 操作系统,提供了与以前的 UltraSPARC 系统全面的二进制兼容性,能够保护投资,并缩短产品的上市时间。Sun的SPARC CoolTools 有助于加快在CMT 系统上进行应用选择,以及配置、测试、调优、调试和部署关键的应用。

 简化管理
每台 Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器提供集成的无人职守管理(ILOM)服务处理器,与Sun的 x64 服务器兼容。ILOM 提供命令行接口(CLI)、基于 Web 的图形用户接口(GUI)、以及智能平台管理接口(IPMI)功能,有助于带外监控和管理。在这些系统上的 ILOM,还为熟悉Sun Fire/Sun SPARC Enterprise T1000 和 T2000 服务器的管理员,提供高级无人值守管理(ALOM)的向后兼容模式。

 业界最开放的平台
Sun SPARC Enterprise服务器是业界最开放的平台,提供了GNU通用公共许可证(GPL)下唯一的主流处理器和Hypervisor(hypervisor)。这些系统支持多种操作系统,包括Solaris OS、Linux和不同版本的BSD。Solaris OS是免费和开放的,提供全面的二进制兼容性和企业级功能。Sun Java™ Enterprise System中间件是预装的。

 业界领先的虚拟化和整合工具
Sun 的芯片多线程(CMT)技术是整合应用的理想产品,在技术堆栈的每一层上提供对虚拟化的低级多线程支持。Sun 逻辑域利用 UltraSPARC T2 处理器的64线程能力,支持多个客户操作系统实例,而 Solaris Container在单个 Solaris OS 实例中提供虚拟化能力。高级 ZFS 文件系统提供存储虚拟化以及相当高的可扩展性。

 继续保持领先的经济环保效益
Sun Fire/Sun SPARC Enterprise T1000 和 T2000 服务器,是业内首款经济环保型服务器。Sun SPARC Enterprise T5120和T5220服务器为各类商业和技术工作负荷,提供了更高的总体性能和每瓦性能,从而秉承了Sun注重经济环保效益的传统。另外,UltraSPARC T2 处理器是首款、也是唯一的在处理器的核心和内存级采用了独特的电源管理技术的处理器。

 系统和数据中心的可靠性
可靠性是确保应用可用性和降低成本的关键。SoC 设计使Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器具有更高的集成度,显著减少了组件数量,并提供更高水平的可靠性、可用性和可服务性(RAS)。更低的功耗和更高的每瓦性能显著减少了产生的热负荷以及由此导致的相关问题。Solaris预测性自愈(Predictive Self Healing)等技术与硬件相互集成,有助于提高系统的可用性。

 零成本安全性
由于电子入侵和盗窃总是非常猖獗,提供安全通信和数据保护空前重要。而每个 UltraSPARC T2 处理器上集成有多达8个加密加速器,因此根本不必在网络中发送或在存储系统中存储纯文本内容。与竞争处理器和专用的加密加速卡相比,Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器支持每秒更多加密操作,同时最大限度地降低了对系统开销的影响。

表 1 对Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器的特性进行了比较。

表1 Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器的特性
特性 Sun SPARC Enterprise T5120 服务器 Sun SPARC Enterprise T5220 服务器
CPU 4核、6核或8核1.2GHz 或1.4GHz UltraSPARC T2 处理器 4核、6核或8核1.2GHz 或8核1.4GHz UltraSPARC T2 处理器
线程 最多64个 最多64个
内存容量 最多64GB(1、2或4GB FBDIMM) 最多64GB(1、2或4GB FBDIMM)
最大内置硬盘数量 最多4个SFF 2.5英寸SAS 73GB或146GB硬盘,RAID 0/1 最多8个SFF SAS 2.5英寸SAS 73GB或146GB硬盘,RAID 0/1
可移动/可插拔的I/O 薄型DVD-R
4个USB 2.0端口 薄型DVD-R
4个USB 2.0端口
PCI  一个x8 PCI Express 插槽
两个x4 PCI Express 或 XAUI 组合插槽a 2个x8 PCI Express 插槽
2个x4 PCI Express
2个x4 PCI Express 或 XAUI 组合插槽a
以太网 4个板载千兆以太网端口(10/100/1000)
通过XAUI组合插槽可插置两个10Gb以太网端口 4个板载千兆以太网端口(10/100/1000)
通过XAUI组合插槽可插置两个10Gb以太网端口
电源 2个热交换交流650瓦电源或直流660瓦电源(N+1冗余) 2个热交换交流750瓦电源(N+1冗余)
风扇 4个热交换风扇盘,每个盘中2个风扇,
N+1冗余 3个热交换风扇盘,每个盘中2个风扇,N+1冗余
尺寸 1 U 2 U
a. 需要可用的 XAUI 适配卡,以接入UltraSPARC T2处理器上的双10Gb以太网端口。

SWaP 指标:空间、功耗和性能
Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器在各种多线程工作负荷和基准测试中都表现出了领先的性能。但是,考虑到能耗和机房方面的成本和压力,单单衡量性能还是不够的。在固定的空间和供电条件下提供所需的处理能力至关重要。传统的“系统对系统”基准测试是进行系统间对比的一个有效方法,但是,在了解了被比较系统的功耗和密度特性后,就能发现这种方法存在局限性。为此,Sun 开发了SWaP指标,它代表着Space(空间)、Watt(功耗)和Performance(性能)。SWaP为衡量服务器的总体效率提供了一种简单、透明的度量标准,它的计算公式如下:

SWaP = 性能 / (空间 * 功耗),其中:
• 性能按行业标准的基准测试程序测量,例如由系统性能评估公司(SPEC)提供的基准测试程序。
• 空间指服务器的高度(机架单元)
• 功耗为系统所用功率,从实际基准测试过程中获取,或者从厂商的现场规划手册中得到。

若希望获得各种基准测试程序的最新SWaP结果,请参考 sun.com/servers/coolthreads/benchmarks。

Sun SPARC Enterprise T5120 服务器概述
Sun SPARC Enterprise T5120 服务器在紧凑的低功耗1U机架中提供了强大的计算能力。这种服务器具有很高的性价比和较低的购置成本,非常适合于提供水平扩展型的事务处理和 Web 服务,可以作为高性能计算(HPC)的计算节点。该服务器在设计上极大地降低了功耗和占地空间,能够满足现代数据中心的要求。根据所选的具体型号,Sun SPARC Enterprise T5120 服务器可带有1个4核、6核或8核 UltraSPARC T2 处理器。

机箱
1U Sun SPARC Enterprise T5120 服务器的机箱可在标准的19英寸机架中使用(表3)。

表3. Sun SPARC Enterprise T5120 服务器的尺寸和重量
尺寸 美国单位 国际单位
高度 1.75英寸(1RU) 44.45毫米
宽度 18英寸 457.2毫米
深度 28英寸 711.2毫米
重量(粗略值,不包括PCI卡或机架固定件) 20.5磅 9.3千克

Sun SPARC Enterprise T5120 服务器包括下列主要组件:

 1.2GHz或1.4GHz的4核、6核或8核 UltraSPARC T2 处理器
 16个FBDIMM插槽,最多可达64GB内存(支持1GB、2GB和4GB FBDIMM)
 主板上集成4个10/100/1000Mbps 以太网端口
 专用的薄型 PCI Express 插槽(x8)
 2个可供 XAUI 或薄型PCI Express x4 公用的插槽
 4个 USB 2.0端口(2个在前,2个在后)
 4个硬盘驱动器,支持SAS通用硬盘
 集成的无人值守管理(ILOM)系统控制器
 2个(N+1)热交换高效650瓦交流/直流电源
 4个风扇组(每个可安装2个风扇),最多可安装8个风扇,取决于环境的监测和控制要求,N+1冗余。风扇可通过专用的顶板门进行操作。

前视图和后视图
图10显示了Sun SPARC Enterprise T5120 服务器的前、后面板。

 
图 10. Sun SPARC Enterprise T5120 服务器的前、后面板
System status indicators: 系统状态指示灯
Component status indicators: 组件状态指示灯
DVD drive: DVD驱动器
USB ports: USB端口
Hard disk drives: 硬盘驱动器
Redundant (N+1) power supply units: 冗余(N+1)电源
PCI Express or XAUI slots: PCI Express 或 XAUI 插槽
PCI Express slots: PCI Express 插槽
Serial and network management ports: 串行和网络管理端口
10/100/1000 Ethernet ports: 10/100/1000以太网端口
USB ports: USB端口
Serial port (ttya): 串行端口(ttya)

Sun SPARC Enterprise T5120 服务器的外部特性包括:

 前后系统/组件状态指示灯,它们为系统提供定位器(白色)、所需服务(琥珀色)和活动状态(绿色)指示。
 4个热交换SAS硬盘,可通过系统的前面板插入。
 1个薄型、插槽安装型 DVD-R,可通过前面板操作。
 提供4个 USB 2.0 端口,2个在前面板上,2个在后面板上。
 2个热交换/热交换(N+1)电源,带有内置风扇,可从后面插入。
 后面的电源指示灯显示每个电源的状态。
 每个热交换/热交换电源上带有一个交流插头。
 提供4个10/100/1000Base-T自动检测以太网端口。
 提供一个用于串行设备的DB-9 TTYA 串行口(不连接到 ILOM 系统控制器串行口)。
 共提供3个 PCI Express 卡插槽,其中2个可交替支持连接到 UltraSPARC T2 10Gb 以太网接口的 XAUI 卡。
 提供2个与 ILOM 系统控制器一起使用的管理端口。 RJ-45串行管理端口向 ILOM 控制器提供默认连接。网络管理端口支持与ILOM系统控制器的可选 RJ-45 10/100Base-T连接。

Sun SPARC Enterprise T5220 服务器概述
可扩展的 Sun SPARC Enterprise T5220 服务器为事务处理和 Web 服务而优化,包括 Java 2 Platform、Enterprise Edition(J2EE™ 平台)技术应用服务、企业应用服务(ERP、CRM和SCM),以及分布式数据库。Sun SPARC Enterprise T5220 服务器具有强大的扩展能力和集成的虚拟化技术,是面向整合的1级和2级工作负荷的理想平台。

机箱
Sun SPARC Enterprise T5220 服务器具有紧凑、但可扩展的2U机架机箱(见表4),使企业能够根据处理和I/O需求灵活地进行扩展,而不会浪费宝贵的空间。

表4. Sun SPARC Enterprise T5220 服务器的尺寸和重量
服务器/尺寸 美国单位 国际单位
高度 3.44英寸(2RU) 87.37毫米
宽度 16.75英寸 425.45毫米
深度 28.12英寸 714.24毫米
重量(不包括PCI卡或机架固定件) 40磅 28千克

Sun SPARC Enterprise T5220 服务器包括下列主要组件:
 1个4核、6核或8核 UltraSPARC T2 处理器
 16个FBDIMM插槽,最多可达64GB内存(支持1GB、2GB和4GB FBDIMM)
 4个板载10/100/1000Mbps 以太网端口
 4个专用薄型 PCI Express 插槽
 2个可供XAUI 或薄型PCI Express x4 公用的插槽
 4个 USB 2.0端口(2个在前,2个在后)
 8个硬盘驱动器,支持SAS通用硬盘
 集成的无人值守管理(ILOM)系统控制器
 2个高效的(N+1)热交换/ 热交换750瓦电源
 3个风扇组(每个可安装两个风扇),共可安装6个风扇,取决于环境的监测和控制要求,N+1冗余

前视图和后视图
图11显示了Sun SPARC Enterprise T5220 服务器的前、后面板。
 
图 11. Sun SPARC Enterprise T5220 服务器的前、后面板
System status indicators: 系统状态指示灯
DVD drive: DVD 驱动器
USB ports: USB 端口
Disk drives: 硬盘驱动器
Component status indicators: 组件状态指示灯
Redundant (N+1) power supply units: 冗余 (N+1)电源
PCI Express or XAUI slots: PCI Express或XAUI插槽
PCI Express slots: PCI Express插槽
Serial and network management ports: 串行和网络管理端口
10/100/1000 Ethernet ports: 10/100/1000以太网端口
USB ports: USB端口
Serial port (ttya): 串口(ttya)

Sun SPARC Enterprise T5220 服务器的外部特性包括:

 前后系统/组件状态指示灯,它们为系统提供定位器(白色)、所需服务(琥珀色)和活动状态(绿色)指示。
 8个热交换 SAS 硬盘,可通过系统的前面板插入。
 1个薄型 DVD-R 驱动器,可通过前面板操作。
 提供4个 USB 2.0 端口,2个在前面板上,2个在后面板上。
 2个热交换/热交换 N+1 电源,带有集成插头和风扇,可从后面插入(后部的电源指示灯显示每个电源的状态)。
 提供4个10/100/1000Base-T自动检测以太网端口。
 提供1个用于串行设备的DB-9 TTYA 串行口(不连接到 ILOM 系统控制器串行口)。
 共提供6个PCI Express卡插槽,其中2个可支持连接到 UltraSPARC T2 10Gb 以太网接口的 XAUI 卡。
 提供2个与 ILOM 系统控制器一起使用的管理端口。RJ-45串行管理端口向 ILOM 控制器提供默认连接。网络管理端口支持与 ILOM 系统控制器的可选 RJ-45 10/100Base-T连接。

系统管理技术
随着企业的系统数量不断增加,基础设施的生命周期管理正变得越来越复杂。有效的系统管理需要能够感知和更改关键系统组件行为的集成硬件,以及能够自动执行主要的管理任务的高级工具。

集成的无人值守管理(ILOM)系统控制器
Sun的许多x64服务器提供ILOM服务处理器,它作为系统控制器,有助于对Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器进行远程的管理和监控。该服务处理器具有多种特性,其实施与用于Sun其他的模块化和机架式x64服务器中的处理器类似。因此,Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器很容易与现有的管理基础架构相集成。

ILOM 服务处理器对于有效的系统管理至关重要,它:
 采用了符合 IPMI 2.0 规范的服务处理器,向服务器的固件、操作系统和应用程序,以及基于IPMI的管理工具(通过ILOM以太网管理接口访问服务处理器)提供 IPMI 管理功能,并为服务器模块和机箱上的环境传感器提供可视化。
 为服务器管理资源和环境控件,包括CPU、DIMM和电源,并支持通过HTTPS/CLI/SNMP 访问这些数据。
 提供远程文本控制台接口。
 下载程序以升级全部的系统固件。

ILOM 服务处理器还支持管理员独立于运行在平台上的操作系统,对服务器进行远程管理,而且不干扰任何系统活动。它还能够对硬件故障和警告,以及与每个服务器相关的其他事件发送电子邮件警报。ILOM的电路独立于服务器,使用服务器的备用电源。因此,当服务器操作系统离线时,或当服务器断电时,ILOM 固件和软件仍能继续工作。ILOM 监视 Sun SPARC Enterprise 5120 和 5220服务器的下列状况:

 CPU温度
 硬盘状态
 机箱温度
 风扇转速和状态
 电源状态
 电压状况
 Solaris看门狗、引导超时和自动的服务器重启事件

Sun Management Center软件
Sun Management Center软件是监视和管理Sun环境的组件管理系统。Sun Management Center软件与领先的企业管理系统集成,为客户提供了统一的管理基础架构。基本软件包是免费的,提供了硬件监视能力。高级应用程序(插件)扩展了基本软件包的监视能力。Sun Management Center软件提供:

 用于管理 Solaris OS(SPARC 和 x64/x86平台)和 Linux 操作系统的代理
 深入的硬件和软件诊断
 CPU总体利用率报告
 针对成千上万个属性的事件和报警管理
 通过由报警门限触发的脚本,自动采取纠正措施
 用于远程动态重新配置的安全管理控件
 定制具有强大、易用的图形用户接口(GUI)的模块的能力

Sun N1™ 系统管理器
Sun N1™系统管理器是基础架构的生命周期管理软件,用于部署、监视、修补和管理各种规模的Sun系统。Sun N1系统管理器采用步进式方法来解决妨碍系统快速运行的问题:

 发现
当向管理网络添加系统时,管理员可根据特定的子网地址或IP范围,使用Sun N1系统管理器来发现裸机系统。

 分组
企业需要管理许多系统,而且经常要改变系统的用途,因而如何对资源分组变得至关重要。Sun N1系统管理器支持用户按逻辑方式对系统分组,并对一组系统进行操作时就像在单个系统上进行操作一样方便。根据企业的需求,系统可以按功能(Web服务器与网格计算)、管理责任或其他类别进行分组。

 部署
Sun N1 系统管理器能够为所选系统远程安装操作系统(Solaris OS、RedHat 或 SuSE Linux)。管理员可使用这个功能为裸机系统安装操作系统,或在现有的系统上重装操作系统。在基础架构的生命周期内,Sun N1系统管理器可为所选系统更新固件,并提供软件包和补丁。

 监视
在系统启动和运行时,管理员可以使用 Sun N1系统管理器监视系统的状况,有助于系统的所有组件以最佳状态运行。该软件对风扇、温度、磁盘和电压的使用,以及裸机系统的各种属性进行详细的硬件监测。Sun N1系统管理器还监视操作系统的属性,例如交换区、CPU、内存和文件系统等。管理员可以根据业务需求为每个被监测的组件定义特定的门限值,并设置喜欢的通知方法,包括电子邮件、寻呼机或简单网络管理协议(SNMP)陷阱等。

 管理
企业要求基础架构的生命周期管理应该不只局限于系统的部署和监视。Sun N1 系统管理器具有电源系统的通断电、远程串行控制台的访问等无人值守管理能力,帮助IT企业从远程地点管理其IT基础架构。利用Sun N1系统管理器软件具有的基于角色的访问控制(RBAC)特性,企业可授权特定用户执行特定的管理任务。

 混合用户接口
Sun N1系统管理器为用户提供一个可从 Web 访问的混合用户接口(UI),它把图形用户接口(GUI)和命令行接口(CLI)集成到一个控制台中。采用这种混合用户接口,在图形用户接口(GUI)中执行的操作会同时反映到命令行接口(CLI)中,反之亦然。

第4章

企业级软件
新技术常常需要等待相应的工具和应用程序。利用可用资源提供敏捷、高可用性的服务时,需要稳定的开发工具、操作系统、中间件和管理软件。幸运的是,虽然 UltraSPARC T2 处理器技术实现了突破,但 Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器与较早的 SPARC 系统在二进制级别上完全兼容,凭借预装的工具和稳固的 Solaris OS 基础,这些服务器可随时投入使用。而且,这些系统配有大量成熟的工具,使企业能够在整合和管理工作负荷时开发和调优应用程序,同时有效地利用 UltraSPARC T2 处理器的资源。

可扩展性和对酷线程(CoolThreads)技术的支持
Solaris 10 操作系统专为提供UltraSPARC T2处理器系统的大量资源而设计。实际上,Solaris 10操作系统为垂直和水平扩展的环境提供虚拟化的关键功能、最佳的利用率、高可用性、无可比拟的安全性和极高的性能。Solaris 10操作系统可运行在各种 SPARC 和基于 x86 的系统上,并保证与现有的应用程序兼容。

基于UltraSPARC T2 处理器的系统最引人注目的一个特性是,对于Solaris 操作系统和该操作系统支持的应用程序,它们就像是一个已经为人们所熟悉的SMP系统。另外,Solaris 10 操作系统还结合了下列许多提高CMT架构应用性能的特性:

 CMT智慧型
Solaris 10 操作系统知道 UltraSPARC T2 处理器的层次,因此调度程序能够在全部可用的流水线上有效平衡负荷。虽然它把 UltraSPARC T2 处理器显示为64位逻辑处理器,但是 Solaris 操作系统了解核心及它所支持的线程之间的关联,并提供快速高效的线程实施。

 细粒度可管理性
对于UltraSPARC T2 处理器,Solaris 10 操作系统能够启用或禁用各个核心和线程(逻辑处理器)。另外,标准的Solaris操作系统特性(例如处理器组)将提供定义一组逻辑处理器,并在这些处理器上调度进程或线程的能力。

 绑定接口
Solaris操作系统具有相当大的灵活性,可根据需要把进程和各个线程绑定到一个处理器或一组处理器。

 支持虚拟化联网、I/O和加速加密
Solaris操作系统具有在 UltraSPARC T2 处理器上支持和虚拟化组件和子系统的技术,包括对片上10Gb以太网端口和 PCI Express 接口提供支持。作为高性能网络架构的一部分,CMT感知设备驱动程序使运行在虚拟化框架中的应用程序能够有效共享I/O和网络设备。它通过 Solaris 加密框架支持加速加密。

 Solaris ZFS文件系统
Solaris ZFS 显著提高了数据管理能力,它能够自动化和整合复杂的存储管理概念,通过世界上首个128位文件系统提供无限制的可扩展性。ZFS基于事务处理对象模型,该模型消除了对I/O命令的大多数传统限制,使性能获得了显著提高。ZFS还能够确保数据完整性,通过64位校验位来检测和纠正静态数据的损坏来保证数据的完整性和安全性。

 安全、强健的企业级环境
Solaris 操作系统最大的优点是无需妥协。Solaris 二进制兼容性保证,有助于确保现有的 SPARC 应用程序不需要任何变更就可在 UltraSPARC T2 平台上运行,从而保护投资。经过认证的多级安全性能够保护Solaris 环境免受入侵。Sun 全面的故障管理架构意味着,Solaris 预测性自愈等功能能够与硬件直接通信,从而减少了计划内和计划外的停机时间。DTrace 等有效工具可帮助企业调优其应用,从而最大限度地利用系统的资源。

端到端虚拟化技术
随着企业努力把不同的工作负荷整合到较少的、更强大的系统上并提高利用率,虚拟化技术变得日益流行。Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器专门针对虚拟化而设计,能够以极细的粒度划分多种资源——从处理能力到虚拟化联网和I/O。最重要的是,Sun 的虚拟化技术是作为系统的一个组成部分提供,而不是作为一个昂贵的插件提供。

多线程Hypervisor(Hypervisor)
与 UltraSPARC T1 处理器一样,UltraSPARC T2 处理器也提供了一个多线程Hypervisor,这是一个很小的固件层,它提供与处理器紧密集成的稳定的虚拟机架构。由于该Hypervisor与底层的芯片多线程 UltraSPARC T2 处理器直接交互,因此多线程是至关重要的。该架构能够在单个核心的多个线程之间进行上下文切换,而在竞争对手的架构中,这个任务则需要额外的软件和相当大的开销。
 
图 12. Sun在技术堆栈的每一层上都提供并行化和虚拟化
Applications: 应用程序
Containers: Container
Multithreading at all layers: 全部层上都实现了多线程
Storage: ZFS Virtualization: 存储: ZFS虚拟化
Multi-threaded networking: 多线程联网
Hypervisor: Multi-threaded: Hypervisor:多线程型
Chip Multithreading: Multi-core/Multi-thread: 芯片多线程:多核心/多线程

如图12所示,在Hypervisor之上建立了相应的虚拟化技术层。Sun 的方法的强大之处在于,架构中的每一层都是完全多线程的,从处理器一直到使用完全线程化Java 应用模型的应用程序。这不是新技术,Solaris 操作系统从1992年就开始提供多线程支持。这种经验对其他层次上的技术决策起到了指导作用,最终形成了每层都实现并行化和虚拟化的系统。除了处理器和Hypervisor,Sun 还提供完全多线程化的联网和 ZFS 文件系统。Sun逻辑域(LDOM)、Solaris Container和多线程应用程序能够精确获得其所需的资源。

Sun 逻辑域
采用 CMT 技术的全部 Sun 服务器都支持 Sun 逻辑域,Sun 逻辑域提供运行独立的操作系统实例的完整虚拟机,其中包含虚拟化的CPU、内存、存储器、控制台和加密装置。在 Sun 的逻辑域架构中,Solaris 10 OS 等操作系统被写入Hypervisor中,Hypervisor向每个逻辑域中的操作系统提供了底层服务器硬件的稳定的、理想的虚拟化映像。每个逻辑域是完全隔离的,一个平台上可建立的虚拟机的最大数量取决于Hypervisor的能力,而不是安装在系统中的物理硬件的数量。例如,采用1个 UltraSPARC T2 处理器的 Sun SPARC Enterprise T5220 服务器支持多达 64 个逻辑域1,每个逻辑域可运行一个自己的操作系统实例。

1 虽然可能,但是一般不推荐这种做法。

利用逻辑域,企业可以灵活地在单一平台上同时部署多个操作系统。另外,管理员可利用虚拟设备的能力,把一个逻辑域中的整套软件包从一个物理设备转移到另一个物理设备。逻辑域还可包含 Solaris Container,以获得由两种技术叠加起来提供的隔离能力、灵活性和可管理性。具有UltraSPARC T2 处理器和Solaris 10 操作系统的深度集成的逻辑域,能够提高灵活性,隔离工作负荷的处理,并最大限度地增加服务器的利用率。

逻辑域架构包括底层服务器硬件、Hypervisor固件、虚拟化的设备,以及客户域、控制域和服务域。Hypervisor固件在每个操作系统和服务器硬件之间提供的一个接口。由Hypervisor控制和支持的一个操作系统实例称为一个客户域。为了创建和控制客户域,控制域将负责处理与Hypervisor、硬件平台和其他域的通信。客户域通过服务域获得访问虚拟设备的授权,服务域控制系统、Hypervisor以及I/O的分配。

为了支持虚拟化联网,逻辑域利用一个虚拟2层交换机,以实现与其客户域的连接。 每个客户域可连接到多个虚拟交换机,多个客户域也可连接到同一个虚拟交换机。虚拟交换机可以与实际的物理网络端口关联,也可以没有关联的端口,而无论是何种情况,虚拟交换机仅提供同一个服务器内的域之间的通信。这种方法还为客户域提供了与网络直接通信的通道(见图13)。每个客户域认为自己拥有其提供的全部NIC(网络接口卡)和带宽,但实际上,仅是总带宽的一部分分配给了该域。因此,每个NIC可根据需求配置,而每个域则按需求获得带宽。

 
图 13. 数据直接在逻辑域和虚拟化的设备之间移动
Logical Domain 1: 逻辑域1  
Logical Domain 2: 逻辑域2
Logical Domain 3: 逻辑域3  
Service Domain: 服务域
User Application: 用户应用程序  
Virtual Ethernet Driver: 虚拟以太网驱动程序
Virtual Ethernet Bridge: 虚拟以太网桥  
Device Driver: 设备驱动程序
Virtual Network 1: 虚拟网络1   
Virtual Network 2: 虚拟网络2
Hypervisor: Hypervisor   
I/O Bridge: I/O桥 
Shared Network Interface: 共享的网络接口

Solaris™ Container
Solaris Container在操作系统级上提供虚拟化,它由一组相互协作的技术构成,从而高效地管理系统资源,虚拟化环境,并为应用程序提供全面的、隔离的、安全的运行时环境。Solaris Container包含了与公平共享(fair-share)调度程序相互协作的重要技术:

 Solaris分区
Solaris 10 操作系统提供一种称为 Solaris分区的独特分区技术,该技术可以为运行的应用程序提供隔离和安全的环境。一个分区就是在一个Solaris 操作系统实例中创建的一个虚拟化的操作系统环境。这些分区还可以把应用程序和进程与系统的其余部分隔离开来。由于这种隔离能够防止一个分区中的进程干扰运行在另一个分区中的进程,因此它有助于提高安全性和可靠性。

 资源管理
随着Solaris 操作系统一起提供的资源管理工具,有助于向特定应用程序分配资源(例如CPU)。在多处理器系统中的CPU(或UltraSPARC T2 处理器中的线程)可以在逻辑上分配到处理器组中,并与资源池绑定,而资源池可以分配给一个 Solaris分区。资源池具有分离工作负荷的能力,从而使CPU资源的消耗不存在重叠,还为处理器组和调度等级的分配提供了可持续的配置机制。另外,资源池的动态特性使管理员能够根据不断变化的工作负荷需求调优系统资源。

故障管理和预测性自愈能力
Solaris 10 操作系统引入了一个创建和部署系统与服务的新架构,该架构具有故障管理和预测性自愈能力。预测性自愈是 Solaris 10 操作系统的一种创新能力,它自动诊断、隔离多种硬件和应用程序故障,并能够从硬件和应用程序故障中恢复。因此,在出现软件故障、主要硬件组件故障、甚至软件配置错误问题时,业务关键型应用程序和基本的系统服务仍能够不间断运行。

 Solaris故障管理器
Solaris 故障管理器工具收集与硬件和软件错误相关的数据。该工具自动地检测和诊断底层问题,具有一组可扩展的代理,这些代理能够自动响应发生了故障的组件,将其置于脱机状态。简单明了的诊断消息与Sun知识库中的文章相链接,从而清晰地指导管理员如何完成需要人工干预的纠错任务。Solaris故障管理器工具的开放设计,允许管理员和现场人员观察诊断系统的活动。采用 Solaris故障管理器,能够显著缩短从发生故障到自动诊断以及任何必要的人工干预的总时间,从而增加了应用的正常运行时间。

 Solaris服务管理器
Solaris 服务管理器工具可以把应用服务转变为第一类对象,使管理员能够以统一的方式观察和管理这些对象,从而为应用服务产生一种标准化的控制机理。如果这些服务被管理员意外终止,或者因软件编程错误而异常终止,或者被底层硬件故障中断,它们都可以自动重启。另外,Solaris 服务管理器软件通过按照服务的依存关系并行启动服务,能够把系统的引导时间缩短75%。“取消”(undo)特性支持方便的变更回退,有助于防止人为的错误。Solaris 服务管理器的部署也很简单;开发人员只需向每个应用程序增加简单的 XML 文件,就可以转换大多数现有的应用程序,以充分利用 Solaris 服务管理器的特性。

在 Sun SPARC Enterprise T5120/T5220 服务器上,预测性自愈和故障管理特性提供下列能力:
 CPU 脱机功能可以把发生故障的核心或线程置于脱机状态。脱机的CPU存储在资源缓存中,除非更换处理器,否则脱机CPU将在重启时保持脱机状态,在更换处理器后,脱机CPU将从资源缓存中清除。
 内存页面引退功能将回收已经标记为出错的内存页面。页面存储在资源缓存中,除非更换出错的DIMM,否则页面将在重启时保持回收状态,在更换出错的DIMM后,受影响的页面将从资源缓存中清除。
 I/O引退功能将记录错误和故障。
 fmlog主要记录由系统检测到的故障。

Solaris CoolTools for SPARC: 性能和快速上市
无论新的硬件或操作系统平台多么具有竞争力,都必须使企业相信,采用新硬件或操作系统平台的成本和风险与能够获得的回报相匹配。特别是,企业希望继续利用通用的商业软件和开源软件的许多优势。开发人员不希望必须转换编译器和基本的开发工具。管理员可能难以接受需要更复杂的支持,或花更多的时间,才能使应用程序有效地在新环境中运行。Sun 的CoolTools程序专门用于消除迁移Web级环境的成本和风险。在每台 Sun SPARC Enterprise T5120 和 T5220 服务器上都提供 CoolTools for SPARC。

应用程序选择
应用程序选择可以帮助我们确定能够从酷线程技术中获益的应用程序。酷线程选择工具(coolst)有助于确定应用程序是否同时适合 UltraSPARC T1 和 UltraSPARC T2 架构,加快对应用程序执行的理解,从而消除投资决策中的风险。该工具能够计算轻量级进程(线程)的数量,以确定潜在的并行处理能力。

开发
开发人员需要创建、测试和评估应用程序,产生最有效的代码,同时利用他们选择的工具来提高生产力。

• GCC for SPARC Systems(GCC4SS)— GCC4SS 专门针对SPARC 系统进行了调优和优化,可作为对通用的 GCC 编译器套件的补充,它使经过编译的应用程序的性能提高3倍,并获得更高的可靠性。同时,GCC4SS 与 GCC 100%兼容,支持全部 ABI、语言扩展和标记。
• Sun Studio 12 — Sun Studio 12 为开发人员提供了最新的记录设置、高性能、优化C、C++ 和 FORTRAN 编译器,以用于SPARC 和 x86/x64 平台的Solaris 操作系统。还为混合源语言应用程序的应用性能分析和调试,提供命令行工具和基于 NetBeans 的集成的开发环境(IDE)。除了提供多平台支持,Sun Studio 12 编译器还与 GCC、Visual C++、C99、OpenMP 和 FORTRAN 2003 兼容。
• 二进制改进工具(BIT)和简单性能优化工具(SPOT)—BIT用于代码范围分析,提供运行时的指令和调用次数数据,有助于显著提高开发人员的生产力和应用性能。BIT不需要源代码,它可直接用于可执行程序和库。SPOT 自动进行代码数据的收集和报告,有助于提高开发人员的生产力。
• Sun 内存错误检测工具(Discovery)— 内存存取错误可能是一类最难以检测的错误,因为它通常让人觉得错误离实际地点很远。Sun 内存错误检测工具(Discover)用于检测和报告常见的内存存取错误。报告的错误包括存取未初始化的内存、写入内容超出数组的末端,或者存取已经释放的内存。

调优和调试
管理员和开发人员都需要在实际条件下监视、分析和调优应用程序。 下列工具有助于调优和调试:

 Corestat — Corestat 提供监视 UltraSPARC T2 处理器的核心利用率的联机监测工具,与仅测量各个线程利用率的工具相比,它能提供更精确的处理器和系统利用率指标。Corestat 作为一种 Perl 脚本实现,并针对 UltraSPARC T2 处理器更新,它汇总由单个核心中的全部线程执行的指令,显示关键工作负荷每个指令的执行周期数,并说明需要进一步调优的地方。
 自动调优和纠错系统(ATS)— 为了自动调优应用程序,ATS自动地重新优化和编译二进制代码,而不需要源代码。ATS 能够确定优化不充分的地方,然后使用正确的优化选项自动重建应用程序。ATS 是 GCC4SS 和 Sun Studio 12 的一个插件。

部署
Cool Tools部署工具提供针对酷线程技术而优化的应用程序,能够节省为了性能和整合需要而配置系统的关键时间。部署工具包括:

 CoolTuner — CoolTuner 提供一个现场“虚拟”调优专家,通过自动应用当前的最佳实践(包括修补和调优)来提高系统性能。CoolTuner 能够为基于酷线程技术的服务器的调优工作节省数小时到数周的时间,这取决于管理员的经验。
 Cool Stack — Cool Stack 是一套最常用的免费和开源应用程序的集合,这些应用程序针对运行在 Solaris 操作系统上的基于酷线程技术的服务器进行了预先优化。其中包括 Apache、Perl、PHP、Squid、Tomcat 和 MySQL等流行应用程序,这些应用程序使用 Sun Studio 12 编译器进行了重新编译,与使用 GCC 编译的标准二进制代码相比,他们的性能可提高30%-200%。Cool Stack 应用程序还能够改进各种 SPARC 系统的性能。
 Sun Fire服务器的整合工具 — 强大的 Solaris Container提供了大量的整合机会,Sun Fire服务器的整合工具加速了它们的部署。这种工具具有向导型的图形用户接口(GUI),能够简化和自动实施整合应用程序的安装,甚至使初级管理员都能使用 Solaris Container产生完全虚拟化的整合环境。最终实现快速、高质量的整合部署。

 
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