1、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 System 360，System 360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
2、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,单机性能,出货量,小型机定义,小型机泛指各个计算机厂商生产的基于RISC （Reduced Instruction Set Computer 精简指令集）或者EPIC技术的CPU，运行UNIX
3、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,超高
4、端,K1 910,K1 930,K1 950,P780,P770,P760,P750,P740,P730,P720,P710,K1产品线,IBM Power,Superdome2,Rx9900,SD 2 8s,Rx9800,HP 动能系列,Rx2800 i4,CAMP,SPARC T5-2,SPARC T5-8/M10-4S,SPARC T5-4/M10,Oracle T5,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,K1 950,K1 930,K1 910,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 K1 9
5、10灵动迅捷，关键应用系统的高效整合平台 K1 930坚若磐石，关键应用系统的护航基石 K1 950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
6、，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,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-IBM 770,IBM 小型机770由四个4U机架服务器组成，
7、多个节点服务器之间通过SMP Flex线缆按照一定的规则顺序连接起来。,小型机构成-IBM 770,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-HP Super Dome2,惠普的小型机Super Dome2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-HP Super Dome2,以下为Superdome 2刀片上的主要组成单元。其中每个CPU通过4颗Memory Buffer（内存缓冲）芯
8、片连接到16个DDR3-RDIMM（Registered ECC）内存插槽。2颗Itanium处理器与sx3000 Agent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-HP Super Dome2,小型机产品Oracle篇,小型机构成-Oracle T5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。,Oracle T5-1B、T5-2、T5-4、T5-8系列处理器,小型机构成-Oracle T5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T5 CPU处理器互
9、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。,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 IBM POWER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Super Dome 2采用的是NUMA结构。CPU直连：Oracle T5系列小型机采用的体系结构,天梭 K1,P795
10、,Superdome2,SPARC M6-32,Fujitsu M10,服务器体系架构-SMP,SMP (Symmetric Multi Processing)：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。,服务器体系架构-SMP,SMP (Symmetric Multi Processing)，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。,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
11、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-Uniform Memory Access)：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,Cray推出 Cray 6400,Compaq推出GS320,HP推出 Superdome,INSPUR推出 K1,Sequent提出定义,IBM推出NUMA-Q,NUMA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
12、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(Local Node)、邻居节点(Neighbour Node)和远端节点(Remote Node)三种类型。,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
13、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,NUMA体系结构优点,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用的技术，可分为物理分区、虚拟分区。 在小型机分区技术里：物理分区可分为固定式分区、静态分区以及动态分区三种虚拟分区可分为逻辑分区、微分区。,APP1,HW1,
14、OS1,APP2,APPn,虚拟分区,物理分区,OS2,OSn,IBM POWER服务器应用模式,System P 服务器在一般的计算环境中，都是以虚拟化的方式出现。HMC(Hardware Management Console，硬件管理控制台 ) 和 IVM(Integrated Virtualization Manager，集成虚拟化管理器 )、Systems Director 为实现服务器的虚拟化提供了强有力的支持。,通过HMC管理服务器,通过IVM管理服务器,通过Director管理服务器,POWER System分区技术LPAR、DLPAR、VPAR,逻辑分区（LPAR）就是将单台服
15、务器划分成多个逻辑服务器，彼此运行独立的应用程序。每个 LPAR 拥有自己的 CPU、内存和 I/O 设备分配。此类分区是在固件级别而不是在物理资源级别进行的。每个 LPAR 包含自己的操作系统。然而，逻辑分区也有些限制，如要增加或删除资源，必须停止逻辑分区的运行，然后重新引导分区。 动态逻辑分区 (DLPAR)则允许在不中断应用操作的情况下，增加或减少分区占用的资源，为计算环境提供了很大的灵活性。 微分区也是一种逻辑分区，是在 Power 5 及以后处理上使用的技术，它对 CPU 的划分粒度更细了，每颗CPU 可以等分成多个具有相同处理能力的 Entitle Unit，而每个分区最少可以分配
16、 0.1 个 Entitle Unit。使用微分区技术对 CPU 资源的划分更加灵活了，提高了 CPU 资源的利用率。POWER 系统管理程序(Hypervisor)控制分配物理处理器资源给每个共享的处理器分区。,LPAR的问题,逻辑分区/微分区的原理和问题 IBM的虚拟化在系统最底层使用Hypervisor实现分区资源的划分，一个mini的AIX操作系统，逻辑分区下，其CPU/内存资源在一个资源池中进行分配，而IO板卡和内置存储资源也需要统一由Hypervisor进行管理。因此，从体系架构上无法做到真正的分区之间的电气隔离，在分区的安全性和稳定性上存在风险。因一个分区的故障导致整机宕机的情况
17、在电信、银行行业中也有发生。 微分区的部署模式下，需要额外使用1-2个逻辑分区安装VIOS(虚拟IO服务器)，用于处理微分区之间的IO资源的共享使用，但内存/CPU资源由Hypervisor统一管理调配，如果用于存储VIOS核心的内存出现物理故障，有很大可能导致VIOS分区宕机，从而导致所有微分区的IO出现故障而宕机。,单点故障风险,非电气隔离，分区故障容易引起整机宕机,浪潮天梭K1系统分区技术,硬件分区：浪潮天梭K1系统可选择硬件分区技术，单一分区（节点）装载单一操作系统，各个分区拥有独自的资源。 应用容器：浪潮天梭K1系统可以实现在同一操作系统内将不同应用隔离起来，实现不同应用之间的隔离。
18、,APP1,HW1,OS1,硬件分区,APP2,APPn,应用容器,硬件分区、应用容器技术优势,最高级别可靠性：分区与分区之间完全电气隔离，一个分区出现的软件或者资源故障对其他分区没有任何影响，最高级别的可靠性。 降低总体拥有成本：分区的功能降低了总体拥有成本。,硬件分区,应用容器,一定级别的可靠性：实现在同一操作系统上不同应用的隔离。 更高程度的灵活性：硬件资源可被所有应用程序共享，资源配置更灵活。,目录,小型机历史及定义 各厂商小型机内部构造 小型机体系结构及分区技术 小型机CPU介绍 小型机操作系统 小型机与x86服务器对比,复杂指令集- CISC(Complex Instruction
19、 Set Computer） X86系统 IA-32、 EM64T、AMD64 精简指令集- RISC（Reduced Instruction Set Computing ） Power 、SPARC处理器（IBM 、oracle小型机） 专用平台、专用系统 大型应用后台密集集中处理 显式并行指令集-EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computers） IA-64 安腾 处理器（Hpsuperdome、浪潮K1关键应用计算机） 大型应用后台密集集中处理 专用平台、专用系统,CPU指令集分类,CPU指令集比较,如今CISC和RISC/EPIC指令集之间也
20、相互学习，CISC 指令也不随意增加，大部分指令也能在一个时钟周期内完成。RISC也设计了一些复杂的指令，允许在更多时钟周期内完成。,各厂商小型机CPU,浪潮和惠普使用的为Intel的安腾系列CPU IBM 主要为POWER系列CPU Oracle主要为SPARC的T系列和M系列CPU,安腾CPU产品定位及应用场景分析,Intel安腾系列处理器的市场定位是在于企业级服务器与高效能运算系统。面向商业智能分析、数据库、大型内存应用、云计算等最繁重的应用领域。,商业智能分析,数据库,云计算,大型内存应用,安腾CPU产品亮点,关键业务顶级计算能力 针对UNIX与大型主机系统优化设计 采用安腾CPU的U
21、NIX操作系统运行数据库、数据仓库、大型ERP 等应用测试，证实了安腾CPU的超级计算能力,关键数据终极保护 安腾CPU集成了多种容错技术，处理器可自动检测并从多种错误中恢复 另外安腾CPU在设计过程中始终将错误预防放在首要位置，很多错误在电路设计层面就被避免 安腾CPU具有一系列的RAS特性，保证了数据完整性,功耗智能管理 Intel独有的睿频加速技术提供了先进的功耗监控和管理功能，最大化平衡了处理器性能和功耗 支持内存动态时钟，降低了系统功耗,Intel Itanium 9500: 迄今为止最出色的Intel处理器,Common Enterprise Benchmarks,相对于9300系
22、列处理器有了巨大提升 整体性能提高2.4倍 2倍的核数，2倍的指令吞吐量 主频提升40%，I/O速率提升33% 功耗降低8%，待机功耗降低80% 关键创新技术 Intel 指令重试 Intel 超线程技术, 增强的双域多线程支持 Intel Itanium 处理器新指令,增强的企业级表现,53,4 bundle, 12-wide issue pipeline,Intel Itanium 处理器新指令 自适应预加载,8核心总共54MB高速缓存,Intel 超线程技术，双域多线程支持,线程并行,核心并行,内存并行,指令并行,Itanium 9500 无处不在的并行技术,高端的可伸缩性,54,大量的
23、内存访问,64b可寻址能力 50b 物理寻址,目录一致性 目录缓存,有效的可伸缩性,Itanium 9500 支持大型企业系统,领先的系统可用性,55,增加或减少系统容量,高效的 CPU, IOH, Memory 维修和升级,Electrically Isolated Partitions,硬件分区,热插拔,动态容量改变,业务连续性永不停顿,+ -,世界级的RAS,56,更完整的错误处理-HW/SW 恢复机制,缓存线路错误预测处理,扩大保护-增加误差修正功能,重试指令自动恢复,Intel 指令重试技术,端到端的错误检测,Intel 缓存安全技术,完整的固件错误处理-MAC,Itanium RA
24、S 有助于提供不间断的弹性,Intel 指令重试技术,指令重试特性可显著改善系统的可用性 在不同阶段能够侦测到更多的错误 在指令缓存池里的错误的指令会被重新执行以使系统从严重错误中恢复过来,57,Intel 指令重现技术能够避免系统宕机和数据崩溃,指令缓存池,重试路径,增强的Intel 超线程技术,支持双域多线程可显著增强处理器性能 最小化了传统安腾多线程实现过程中线程转换的成本 并行指令的执行最大化提高了指令执行的效率,58,后端,前端,Instruction Buffer,特有的EPIC架构增加了整体指吞吐率,指令缓存池,Poulson 的架构和新指令为安腾计算的未来打下基础,安腾CPU的
25、新指令,Individual Poulson Core,Buffers,Floating Point Execution,Integer Execution,1st level Cache,1st level Cache,Branch Predict,Interface Logic,1st level Cache,Mid-Level Inst. Cache,Pipe Line Control,Mid-Level Data Cache,Instruction Queues,Buffers,Integer Register,Floating Pt RF,BR CTL,线程控制 hintpriori
26、ty,整数运算 mpy4 mpyshl4 clz,扩展软件预取 ifetch.count,扩展的据访问提示 mov dahr,Poulson 继承并优化了以往安腾系列CPU的代码，没有重新编译 新指令简化了常见任务和分支操作帮助未来安腾性能更上一层楼,59,Intel 睿频加速技术不断提升,Core0,Core1,Core7,Core0,Core1,Core7,Frequency,All cores operate at rated frequency,All cores operate at higher frequency,8C Turbo,Normal,Core0,Core1,Core7
27、,Core0,Core1,Core3,Core5,Core6,Activity Level,All cores operate at highest activity level,Independent core control for highest overall performance,Optimizing varying demands,Normal,Core2,Core4,Core7,智能睿频加速技术,普通的睿频加速,Itanium 9300,Itanium 9500,智能睿频加速技术提供更加细粒度的性能优化，能够使任意指定的核心的性能最优,Itanium 关键价值总结,61,世界领
28、先的系统弹性,可扩展的性能,系统级别创新,Intel 指令重试技术, 端到端错误检测和固件错误处理 支持硬件分区的先进的虚拟化技术 基于内置冗余的自动错误检测和恢复技术的soft-Error保护,Itanium 9500 系列高达2.4倍的性能提升 先进的EPIC架构 支持大内存寻址(50/64 PA/VA) 可伸缩性的节点控制,世界领先的Unix平台 先进的系统提供无缝的故障迁移和系统重新配置 集成管理和固件故障预测分析和根源分析支持,安腾9500 提供企业级的性能和系统弹性,安腾CPU配置主推及注意事项,对于K1 930 950，由于每节点有四颗CPU，因此在配置CPU时以四颗为单位。 K
29、1 910支持9500系列处理器，支持2路、4路、6路、8路配置，2路配置时只支持6个PCIE插槽。,9300和9500系列处理器中，主推 9500系列处理器，9500系列处理器中，9540性价比最高，主推9540CPU，对于主频和性能要求较高的应用，推荐9560CPU。,POWER7(+) 处理器,POWER7+ 处理器的性能扩展到了新的水平，最高提供 64 个 4.4 GHz 核心处理器，或在单系统中提供 128 个 3.7 GHz 的核心处理器速度，以便在企业基础架构中支持最高要求的应用程序，包括新兴的公有或私有云环境,POWER8处理器,POWER8 处理器使用IBM 22纳米绝缘硅(
30、SOI)技术。每个处理器芯片649平方毫米,包含42亿个晶体管。 POWER8处理器的增强功能: POWER8内存控制器支持DDR3芯片和DDR4内存内存缓冲区，提升内存交换效率。 每个内存板CDIMM提供16 MB L4缓存芯片，降低了本地访问内存的内存延迟，L4缓存的对POWER8处理器上运行的应用程序完全透明。每个POWER8处理器最大支持128 MB的L4缓存。 支持硬件事务内存。 支持芯片上的加速器，包括加密，压缩以及随机数加速器。 自适应电源管理。,Power CPU,POWER是Performance Optimization With Enhanced RISC的缩写,SPAR
31、C T5 CPU,相对于SPARC T4的40nm工艺，8核心以及3.0GHz，4MB三级缓存等关键特性，新的SPARC T5采用了28nm工艺制造，乱序双发射架构，16级整数流水线，16个浮点单元，16个加密单元，拥有多达16个S3核心，每个核心都支持1-8路动态同步多线程(最多128线程)，主频也高达3.6GHz。缓存方面，每核心搭配16KB四路关联指令和数据缓存、128KB二级缓存(总计2MB)，所有核心共享8MB三级缓存。,SPARC CPU,SPARC 全称为“可扩充处理器架构”（Scalable Processor ARChitecture）,RAS是什么?,68,有一种关于RAS
32、的定义: Reliability 服务器出现错误或者缺陷的频率Availability 系统或者应用的性能受到错误或缺陷的影响Serviceability 错误和错误造成的影响及时传递给用户或者服务以及错误在不影响业务的情况下被修复的效率,RAS 是为了最小化停机时间,各厂商 RAS对比,目录,小型机历史及定义 各厂商小型机内部构造 小型机体系结构及分区技术 小型机CPU介绍 小型机操作系统 小型机与x86服务器对比,UNIX操作系统诞生于60年代末期的Bell实验室 美国电话电报公司(AT&T)在70年代中期开始发行UNIX的非商业许可证 从70年代末开始在市场上出现了不同的UNIX商品化版
33、本,UNIX历史,Unix是什么？,Unix：一个强大的多用户、多任务操作系统，支持多种处理器架构，属于交互式分时操作系统。目前它的商标权由国际开放标准组织所拥有，只有符合单一UNIX规范的UNIX系统才能使用UNIX这个名称，否则只能称为类UNIX（UNIX-like）。,multi-user：多用户（允许多个用户同时使用计算机的能力） multi- processor：多任务（为每个用户同时执行多个任务的能力） 分时操作系统：（UNIX系统就采用剥夺式动态优先的CPU调度）：分时操作系统将CPU时间划分为多个时间片,每个用户一次只能运行一个时间片，时间片一到就让出处理机供其他用户程序使用。
34、由于CPU速度很快，而时间片相对较短（为毫级），所以，每个用户在自己的终端上操作时感觉不到其他用户的存在，就象他在独占整个计算机系统一样）,Unix操作系统的组成,Unix操作系统主要分成三个主要部分,操作系统的核心，直接控制着计算机的各种资源，能有效地管理硬件设备、内存空间和进程等，使得用户程序不受错综复杂的硬件事件细节的影响。,Unix内核与用户之间的接口，是Unix的命令解释器。目前常见的Shell有Bourne Shell（sh）、Korn Shell（ksh）、C Shell（csh）、Bourne-again Shell（bash）,UNIX提供了很多工具软件和应用程序供用户使用，
35、包括各种开发工具，编译器，网络通讯处理程序等，所有应用程序都在Shell的管理和控制下为用户服务,UNIX内核体系结构,74,整个UNIX系统可分成两大部分： 1. 由用户程序和系统提供的服务构成的所谓核外程序，形成了良好的系统环境； 2. 操作系统，又称为核心，其中两个主要的部分是文件子系统和进程控制子系统。进程控制子系统负责进程的创建、结束、同步、通信和进程调度以及存储器的管理。文件子系统用于有效地管理系统中的所有文件、并提供高速缓冲机制。核外程序通过引用两组被明确定义的系统调用与核心交往： 1）一组用于与文件子系统的交互作用； 2）另一组则用于与进程控制子系统的交互作用。,Unix,技术
36、成熟，可靠性高,可移植性好,网络和数据库功能强大,开放性， 安全机制完善,良好的开发环境,Unix特点,Unix是目前性能最高、稳定性最好的操作系统,主流操作系统,K-UX,浪潮K-UX操作系统,国内唯一通过Unix03标准认证的操作系统 国内唯一通过国家信息系统安全等级保护三级认证的Unix系统,中国操作系统发展道路中的里程碑,TCSEC(Trusted Computer System Evaluation Criteria : 美国防部系统安全测评标准),操作系统安全分级,K-UX 操作系统容错机制,驱动程序虚拟运行环境为设备驱动提供隔离运行环境，从根本上解决了不良驱动对系统的潜在威胁,操
37、作系统核心级进程同步高可用机制，失效切换时间缩短至微秒级,内核多副本技术保证操作系统核心状态意外改变时系统稳定运行,浪潮K-UX 操作系统在硬件抽象层、驱动程序层、内核功能层和应用支撑层具备了多种有效的容错特性，实现了完备的整体容错机制，全面支撑核心关键应用,内核多副本与共享库多副本技术,面向体系结构的创新优化，解决节点间访存效率不一致引发的性能问题 在各节点建立核心及共享库副本，保证应用程序总是访问本地的操作系统内核及共享库，显著提高系统整体性能 多级调度域，多副本，DMA局部化等优化技术提升系统性能近270%,以性能基准测试LMbench为例： 每秒调用SysCall约 21000 次，库
38、函数约 9000 次 使用多副本技术后该应用每秒减少近 30000 次远程内存访问，提升性能近 160%,技术突破K-UX操作系统容错机制,内核级进程冗余技术,将现有高可用系统的失效切换时间由分钟级大幅缩短至微秒级 识别关键应用，透明地构造进程冗余 特定同步点对比主进程与冗余进程的执行状态和数据，精确维护其一致性,技术突破K-UX操作系统容错机制,驱动程序虚拟运行环境,为设备驱动提供隔离运行环境，从根本上解决了不良驱动对系统的潜在威胁 在驱动程序和操作系统内核间构建驱动隔离层，对内核区域进行严格的访问控制 支持驱动程序故障检测及恢复，能够自动识别和重新初始化失效的驱动模块,技术突破K-UX操作
39、系统容错机制,进程管理子系统,进程: 执行中的程序. 包括处理器状态,资源集，核心内部数据,内存地址空间及映射以及执行线程. 进程管理: 向应用程序提供虚拟的CPU资源. 对应用而言,如同其独占处理器;对用户而言,如同多个程序并行执行. 内核中的进程管理包括进程调度,负载均衡及进程间通信CPUSET：提供多种功能，可以用来设置进程的与CPU的绑定关系，迁移进程至指定的CPU上执行，指定一个程序在某个CPU上运行等。,故障管理子系统,Fault Manager System（简称FMS）：提供了一套完整灵活的体系结构，用于错误检测，自动诊断，代理响应（包括隔离、恢复和修复），拥有结构化的事件驱动
40、机制，实现预测性自我修复能力。FMS实现对系统组件（包括CPU，内存和I/O子系统）有效管理，当检测到错误后，能够及时诊断并处理。从而，保证系统可以在出现某些底层故障的情况下继续运行。,应用容器子系统,应用容器是由操作系统管理的、具有特定资源的虚拟运行环境。容器技术有效地将由单个操作系统管理的资源灵活地划分到独立的虚拟运行环境中，以实现高效地资源分配和故障隔离。 K-UX操作系统应用容器已经实现了处理器占用率、内存总量等多种系统资源的动态设置。与虚拟机技术不同，所有应用容器直接运行在同一操作系统，无需虚拟监控层的管理，容器向应用程序提供虚拟的操作系统视图，而非物理机器。 应用容器仅消耗极少的系
41、统资源，使用K-UX操作系统应用容器带来的性能损失不超过3%。,目录,小型机历史及定义 各厂商小型机内部构造 小型机体系结构及分区技术 小型机CPU介绍 小型机操作系统 小型机与x86服务器对比,小型机与x86服务器比较,体系结构：通常小型机为了提供更快的处理速度、更稳定的系统，在进行设计的时候比低端考虑更多，例如为了支持更多的最大CPU数量、更宽的总线、更多的热插拔设备支持、更高的设备冗余度。低端服务器在设计的过程中，相应的标准降低了很多。,小型机与x86服务器比较,CPU： 小型机CPU采用的指令集是RISC或者EPIC指令集，此类指令集特点为指令执行效率更高，速度更快，一般此类CPU更适
42、合OLAP和OLTP类应用。 在CPU的RAS特性方面，Intel至强CPU和Intel安腾及IBM Power CPU所支持的RAS特性数量方面基本持平，但在“逻辑数据完整性检测”、“不可纠错数据恢复”等关键性指标方面，Intel至强CPU仍存在一定差距。,小型机与x86服务器比较,扩展性：目前普通的x86服务器由于CPU架构和芯片组限制，最大支持8颗CPU处理器，小型机目前市场上普遍最大支持32颗CPU，这种超级的并行能力把X86服务器远远抛在后面。另外小型机支持更多I/O接口，为小型机提供IO支持，可以提供足够的带宽将处理结果从网络发送出去或者保存到磁盘，更适合OLTP类应用。,小型机与
43、x86服务器比较,操作系统： 现在各个厂家的小型机都会装载特有的UNIX操作系统，因此厂家可以针对硬件对操作系统进行优化，充分发挥每颗CPU的能力，这本身需要非常复杂的技术。 另外操作系统还可以对内存的进程进行管理，如果某个进程有问题（比如死循环），可能会把系统的资源耗尽。UNIX在设计之初就是为更好地协调多用户、多进程之间的调度而设计的，通常可以更好地控制这些耗资源的进程，在各个进程之间合理地分配CPU处理能力。最后，UNIX一般不提供很复杂的多媒体、图形界面、而这些绚丽的用户界面却是CPU和内存消耗大户。,小型机优势与x86服务器比较,整机稳定性： 处理器RAS 内存RAS 整机RAS 操作系统RAS,CPURAS,内存RAS,整机RAS,操作系统RAS,小型机与x86比较,服务：由于小型机性能、可靠性和扩展能力的原因，更多地被用在一些要求苛刻的商业环境里，例如银行、通信的记账/账务部门、生产流水线控制。在这些领域，要求7*24小时连续运行，单机达到全年99.999%的可用性。因此小型机厂家一般提供三年的7*24小时的服务,小型机与x86比较总结,谢 谢 !,
