POWER8何以创建更为高效和经济的云平台与大数据平台?在近期“POWER8极限性能挑战赛”发布会上,IBM系统与科技部大中华区Power Systems产品总监李红有料可曝。
秘技一:动态并行8线程
对于云平台建设而言,POWER8的SMT8技术最为惹眼。SMT8即动态并行8线程。相比x86的双线程,SMT8最多可以实现8线程同时运行,4倍于前者。这里需要凸显的是,相比其他多线程技术,SMT8的优势在于并行,即8个线程可同时执行,而非顺序执行。
SMT8的“动态”特性,使得其可以实现自适应。即并非始终以8线程运行,二是可根据应用需求,自动实现一线程、两线程、四线程和八线程的切换。
李红介绍说,云平台提供的是基础架构,而不同的应用需要不同的架构支持。例如一些应用在单线程下运行效果更好,它或许需要更高的主频、需要独占资源等;而有些应用编程时即采用双线程,这时双线程对于该应用更为合适;再有些应用会成对POWER8特别调优,就可能更适合8线程。
她强调说,在一台虚机内,线程的状态可混合,可自适应,这是POWER8针对云计算架构支持应用的特殊优势。
除性能优势外,POWER8借此也获得了更优的成本。考虑到很多软件都基于cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu/'>cpu数量收取授权费用,因此多线程运行会大幅减少授权费用的支出。这对于云平台基础架构的应用成本而言,优势明显。
秘技二:分核技术
SMT8是POWER8的专属特性之一。除此之外,分核技术(Microthread)是其另一大专属特性。该技术支持将一颗CPU的核心分成4个核,每个核上运行两个线程。这样一来,整颗CPU就可以实现运行8个线程。
李红介绍说,IBM的测试结果显示,在虚拟化环境中,该技术可以保证,当线程增加后,应用性能可以实现线性提升。因为对单个线程而言,它会“认为”分核技术下的每个核都是物理核,进而在线程间产生隔离,减少资源调配的冲突,并最终实现性能的线性提升。与此同时,虚机密度也可上升到4倍普通线程的密度——考虑到分出的虚机密度越高,则云平台的经济型越高——分核技术对提升云平台的经济性同样有高价值。
秘技三:芯片级控制器
芯片级控制器OCC(On-Chip Controller)是POWER8独有的第三项独门秘技。它通过对POWER8电源的管理,使得时钟的主频和耗能得以在芯片级便进行控制,最终实现能耗的降低。
李红介绍说,POWER8由于在一般的绿色节能技术上又增加了芯片级的控制器,去调整对电能的消耗,所以对于绿色云数据中心的建设大有裨益——“新发布的POWER8产品,能耗并没有随着性能的增长而增加。
秘技四:软件硬件化
针对大数据应用,POWER8同样以新技术实现了更佳的优化效果。其中“软件硬件化”是POWER8针对共享内存管理而提供的技术支持。
JAVA是大数据的基础工具和平台,类似的应用都需要借助加锁和解锁技术,去实现对共享内存的管理,以保持数据的一致性。之前,该技术需通过软件实现;而POWER8则通过提供Transaction memory技术,使得该技术得以“硬件化”。
李红强调,这种“硬件化”一方面可以简化程序员的编程,将过程交由硬件实施;另一方面加速了加锁和解锁的速度,在增强性能的同时,简化程序员的开发难度。这就为用JAVA开发大数据应用提供了便利。
秘技五:PCIe3与CAPI
除Transaction memory外,针对大数据应用对带宽的要求,POWER8还采用的PCIe3以增加带宽和减少I/O延时。这对于大数据应用中的计算密集型应用颇有帮助。而针对大数据应用中的数据密集型应用,IBM则提供了特有的CAPI,即虚拟寻址技术予以支持。
通常,在CPU到访问数据的过程中,一般要经过文件系统、逻辑卷,再到物理存储。CAPI技术将物理的I/O卡与内存统一寻址,即可以让处理器像中介访问内存一样,访问用户的I/O设备,缩短了中间的路径,消除了操作系统和设备的负担,并最终实现快速访问。事实上,这类技术正在配合OpenPOWER生态系统,加速对大数据的处理。