2011年12月15日,北京798艺术园区仁艺术中心,一场有趣的IT比赛正在进行。比赛现场以实际应用场景出发,演示IBM Power虚拟服务器和x86物理机对于典型应用的性能评比。本次比赛特别邀请了北京汉铭通信科技有限公司和广东省潮州卫生局两个典型用户进行实际业务应用的PK 测试,包括性能测试、系统弹性测试、能耗测试、空间对比以及综合性能分析。
在大家都熟悉的电信增值业务“手机报”应用上,一台IBM Power710服务器,配置8 核32G RAM 配置,使用PowerVM将710 分成3 台2核 和一个1.5核的虚拟机作为手机报的发送端,另外0.5核 作为虚拟I/O 服务器。对手则是4 台x86 物理服务器,每台配置为4 核8G RAM,作为发送端发送到模拟电信机房网络终端。
对50KB 和300KB 手机报彩信包发送的条数多少和速度快慢来进行性能对比测试。50KB 彩信包环节中,结果显示2核4G RAM 的Power 虚拟机每秒发送2200 条彩信,而一台x86 物理机,每秒钟所发送的条数平均在500 条,双方差距基本上是4 倍,而以300K 的彩信包的测试结果显示,双方发送的速度也有约4 倍差距。
社区医疗应用PK也体现出相似的结果,将一台Power710 服务器划分了4 个虚拟分区,每分区配置2核、6GB RAM,部署4 套区域医疗应用。另一方则选用7 台x86物理服务器。结果显示,每个Power虚拟分区相当于4 台x86 服务器,而一台Power 710服务器则 相当于14 台x86 服务器。
通过对整个采购和运营成本的比较,可以发现x86 会应用到商业中间件就造成x86 整体采购成本比Power 高出很多。同时Power 做到40% 的性能节省。空间方面,Power 能做到86%节省。所以,无论在性能、功耗、成本、空间方面Power 都有着明显的优势
显然,IBM Power 虚拟机在完胜x86 物理机的同时,也体现出两个问题。
#p# X86性价比肯定优于Power?
首先,“X86 性能/ 价格比一定优于Power ”的观念在普偏意义上已经深入人心,而通过本次测试,也显示出相同性能下Power 虚拟机和X86 物理机的成本是相当的,而在空间、能耗、管理等方面的优势则会让Power系统在TCO总体拥有成本上领先与X86。
PowerVM——取胜功臣
其次,Power以虚拟机的方式去迎战X86的物理机,显然是IBM多年技术积淀的体现,因为虚拟机需要用到的Hypervisor会在应用与处理之间再增加出一层架构,而在X86架构上,由于虚拟软件与硬件架构的分离,造成了X86在应用部署虚拟化上明显的资源损耗,X86处理器通常需要为虚拟化增加负担5%~10%的占用率,甚至有数字指出***造成的占用率可能是30%。
对于未来,在服务器市场取胜的关键是厂商实现虚拟化技术的能力,作为IBM***的虚拟化技术体现者,IBM POWER7 在TPC-C、SAP ERP、SPEC等的测试成绩在业界均取得了***,而这些测试环境通常是基于Power VM虚拟环境的,IBM相关人员对51CTO记者表示PowerVM对于性能的影响甚至小于1%。
Power VM是在基于IBM Power处理器的硬件平台上提供的具有行业领先水平的虚拟化技术家族。它是IBM Power System虚拟化技术全新和统一的品牌,包含了一系列IBM引以为傲的技术,如:逻辑分区,微分区,Hypervisor,虚拟I/O服务器,APV,PowerVM Lx86,Live Partition Mobility等。
微分区和共享处理器逻辑分区(Micro partitioning and Shared Processor Logical Partitioning,SLPAR)——微分区允许虚拟分区只占用一部分的CPU资源,最细的颗粒度可以只到一个CPU核心的1/10。虚拟服务器可以在任何物理服务器上运行,因为物理处理器是完全共享的。而共享的处理器逻辑分区可以在微分区的基础上,通过使用一种称为未封顶分区的特性来扩大CPU数量和它们的授权容量(Entitled Capacity,EC),授权容量在创建CPU的配置文件时配置。这是一项重要特性,因为允许系统在突发的CPU密集时期,从一个共享的处理器池的其他逻辑分区中分配未使用的CPU资源,这些资源在其他时间是空闲的,这样,能够够以一种动态方式简化工作负载管理。则CPU资源的调整单位可精细到1/100核心,方便精确性管理。
虚拟I/O服务器(VIOS,VirtualI/OServer)——这个服务器负责为虚拟分区提供I/O服务。它负责管理物理适配器供一个或多个VIO虚拟的客户分区共享。这有助于消除对专用网络和/或I/O的需求,从而减少了成本。IBM的实现方法使用了共享以太网和虚拟SCSI来支持共享网络和磁盘I/O。
动态分区迁移(Live Partition Mobility)——这个功能支持将正在运行的逻辑分区LPAR(等同于一个虚拟机,可以是AIX或Linux)从一个物理服务器移动到另一个服务器。
共享专用容量——允许专用处理器分区将空闲CPU周期捐献出来,以便在空闲处理器池中使用。
多个处理器池——允许在分配给共享池的分区之间均衡处理能力,从而提高吞吐量。
PowerVM Lx86——可以有效的整合基于x86的Linux应用服务器。通过在基于IBM Power处理器的服务器上产生一个虚拟的x86 Linux应用运行环境。大部分的32位x86 Linux上的应用可以不重新编译就可以运行在IBM Power System服务器上。这让开放系统的应用迅速迁移到TCO表现更佳的Power系统上成为了可能。
工作负载分区(Workload Partitioning,WPAR)与迁移——这是一个非常有用,且十分重要的特性,它的对象并不是一个完整的虚拟化区,而是相应的工作负载(Workload)。类似于Solaris容器/专区,它提供了将逻辑分区拆分为工作负载的能力。每个工作负载都具有自己的包含环境,但没有自己的内核。经过配置的WPAR是LPAR的一部分,它减少了需要维护的AIX映像的数量。WPAR在AIX实例**享系统资源:目录、CPU、RAM和I/O。而且可以像迁移LPAR那样,将WPAR进行迁移且不需要中断应用的运行(即Live Application Mobility),这个特性还允许执行多系统负载平衡,可以用来节约数据中心的成本。
活动内存共享(Active Memory Sharing,AMS)——与处理器池的概念相似,多个分区可共享一个物理内存池,而每个分区根据工作负载的情况可动态的调配内存资源。当然,管理员也可以为分区分配专一的内存资源以确保应用性能,而AMS的出现为灵活的运用内存提供了可能。
主动内存扩展(Active Memory Expansion,AME)——应用有需求的时候(比如SAP的ERP应用),通过内存压缩技术将现有的内存数据进行压缩,以腾出物理内存空间,最多可等效扩充50%的内存容量,用户也因此可以在部署相关应用时节省50%内存容量的成本。
绿色节能
POWER7能源管理技术已经被集成到从处理器到固件、PowerVM虚拟技术,操作系统支持,以及IBM Active Energy Manager软件和新的IBM Systems Director标准版和企业版中,这使得该系统能够基于策略实现能源使用、性能与系统利用的动态平衡。其结果是每瓦性能大幅提高,POWER7比相似的Intel x86系统提升2倍,比Sun SPARC服务器和相似的HP安腾服务器分别高出4倍和8倍。相比上一代的HP安腾Superdome,则有超过12倍的每瓦特性能优势。以往,由于对性能、安全、可靠性等需求,企业级服务器往往和能源之星认证无缘,而Power 750 是企业级服务器中唯一通过Energystar 认证的产品。
在POWER系统中,Power EnergyScale节能架构有两种高级模式,一种是偏向节能,另一种是偏向性能,但它们之间可以根据工作负载情况动态改变。
此外,还可以通过IT设备与供电和冷却设备关联,创建设备用电拓扑例如: UPS -> 分支电路-> PDU -> 服务器,更清楚地展现电源和冷却单元对IT设备的影响,制定更佳的用电和冷却策略,
工作负载优化
从POWER7系统开始,除了在IBM传统的强势领域,比如:数据库、ERP、商业应用等固有优势外,还对Web的应用做了优化,并通过系统整合,让用户有更好的选择。
结语:
开放的X86似乎代表着用户向往自由选择、不愿受约束的想往,也逐渐形成了如“X86系统性价比一定高于Power”的既定思维。通过一场公开的实际应用场景比赛,会让人认识到固有思维的与实际测试结果的差距。笔者也相信这场测试正是“开放”理念的一种体现,在一个成熟的IT市场中,我们需要这样的测试来证明一些问题,未来的服务器市场也会通过更多的类似的活动而变得更加精彩,当然,通过这些市场竞争,用户将成为真正的受益者,而非拜服于某种理念的信徒。