自從IBM將并不賺錢的x86服務器業務轉手給聯想之后，從此IBM便開始了硬件轉型的新里程碑。伴隨此事繼續發酵的還有Power System Linux落戶北京，從此IBM硬件開放之路的步伐越邁越大。最鼓舞人心的要數OpenPower聯盟推出的Power8芯片全面開放這一消息，大家紛紛猜測藍色巨人真的能放下身段?下面我帶領大家一起見證Power8芯片的巨變。

一、Power8開放意義深遠

IBM或許是從ARM開放處理器使用許可，在移動領域取得成功中得到啟示，OpenPower聯盟推出的Power8，同樣開放Power處理器知識產權使用許可，允許聯盟成員自由選擇IBM等合作晶圓廠家這比Intel更加開放。IBM此舉意味著從專有標準走向開放創新，中國企業可以在Power 8架構基礎上進行自主創新，并可申請自主知識產權，根據OpenPower聯盟的要求，Power8取消了原先設計安全模塊，可接受我國安全審查，并將加載國產的安全模塊從而能用于到關鍵應用，這種開放力度***，使得Power8讓中國企業有機會利用OpenPower芯片技術拉近與國際***芯片廠商的技術差距。今后一提到Power服務器不再是小型機的代名詞，以后將會有基于Power芯片的國產服務器上市。

二、Power8以一當十

由OpenPOWER 聯盟宣布首批創新成果正式發布的全新 IBM POWER8 處理器。它是 OpenPOWER 聯盟的首代處理器產品，其設計思路將決定協處理器、加速器、內存、主板、服務器整機等產品的目標市場首先是大規模云計算和互聯網數據中心市場。

Power8采用22nm生產工藝，4GHZ主頻，最多12核，每核達8線程，***支持 96 個線程，四級緩存容量達到128MB(充當每個內核的數據緩存使用)。

那么“12核+96線程+1TB內存”將為Power8服務器帶來多大的爆發力呢?相比Power7來說，單線程性能***能提升60%。POWER8還采用了 IBM 獨有的 CAPI 總線(一致性加速器處理接口)，可以讓外設直接訪問 CPU 的內存空間，從而大大提高了外設的運行效率，即便是Intel***處理器Xeon E7v2也只能對此望洋興嘆了。

圖1 Power8芯片

Power8 性能強大的另一個殺手锏SMT并發多線程技術，這是IBM 從Power5芯片開始實現的新技術，它支持一個CPU內核同時處理多條指令，因此可以***達到單一CPU幾倍的處理速度。

下面我們采用的IBM S系列服務器采用了雙路，每CPU10 Core的服務器進行性能測試。也就是這臺服務器總數達到160線程，而對于Openstack而言每線程都看做1CPU。我們看一下htop的顯示結果。

圖2 160線程

注意,如果是雙路頂配每臺服務器可多達到96 x 2=192線程，那么2米高的機架(42U)可以安裝10臺這樣的服務器，所以非常適合高性能計算和數據密集型計算應用。Power8對開源編譯工具GCC也能夠***支持。為什么有如此強悍的性能，再為大家介紹一些基礎內容。

圖3

大家知道，CPU通常使是流水線方式(每一時間點只能執行一條指令)，在X86平臺某個時間點執行占據運算器的只有一條指令，其他并行的指令處于解碼、尋址等狀態，大部分寄存器實際上處于閑置。那么Power8中新加入的特性SMT8，就表示一個Core可以處理8個線程的指令，相比X86的單核雙線程，Power8中單核理論上是它的四倍，所以PowerKVM在這種并發多線程技術的支撐下可以得到優于x86平臺的性能。

圖4 Power8服務器整體性能以一當十

一臺高效利用的 POWER8 服務器可以取代 10 臺甚至更多臺 x86 服務器(按照業內平均利用率計算)。這樣你虛無建設大規模數據中心，甚至采用移動數據中心就可以向用戶提供數據計算服務，我公司很早就開始要求企業各部門推廣節能減排，堅持走低碳環保的路線。從利用率和經濟性上，以一當十的超強Power8 服務器 IBM Power Systems S很大程度降低了數據中心占地空間，相比之下，節省了70%的機架空間，80%的網絡連接以及70%的系統管理數量，降低了企業電力和冷卻等方面的成本，這可是一筆不小的開銷啊,例如一個擁有500臺服務器的數據中心，服務器每年電費達到200萬元，而用于服務器制冷的空調設備等設施耗電量幾乎等同于服務器本身的耗電，這樣每年數據中心的電費將達到400萬元，日益增加的耗電量，意味著有更多的碳排放量和更大的環境污染。

三、Power8-為云而生

云計算技術通過對計算資源的虛擬化來對資源進行整合，提高資源利用率和可管理性，但是對這種異構性的計算能力進行整合。

這款Power8處理器，是OpenPOWER 聯盟專門為 Linux用戶打造，除了能支持AIX系統以外，還支持主流Linux發行廠家Red Hat和Suse的Linux發行版：RHEL 6.5/7、Fedora 20、SLES11/12、Ubuntu 14，而且RedHat全面轉向云計算發布了自己的Red Hat Enterprise Linux OpenStack 平臺，Suse也發布了完整的OpenStak方案-Suse Cloud，因為這是專門針對OpenStack的發行版，可以直接安裝在Power8服務器，Power8服務器對Openstack 進行了專門的優化。

四、Power8虛擬化技術

大家所熟知的KVM(基于內核的虛擬機)虛擬化技術如今已經添加到Power8處理器架構，相對于 Xen 虛擬化技術，KVM 虛擬化技術與 Linux 內核聯系更為緊密，更容易維護。IBM針對Power8處理器對KVM進行了深度優化，用戶在PowerKVM服務器所支持IPMI2.0協議，可、采用ipmitool遠程管理服務器，這就是PowerKVM。

圖5 PowerKVM 工作流程

基于Power8的服務器上使用PowerKVM技術可以深度挖掘Power8的多線程性能，為了方便大家理解，我舉個例子，假設服務器上面只有一個物理CPU核，4個虛擬機，各虛擬機在微核模式下工作，采用微核模式后，4個虛擬機可同時被分配至一個物理CPU核，每個虛擬機可以確保獲得物理核四分之一的處理能力而不受其它虛擬機的影響。當虛擬機數量遠遠超過物理CPU核(CPU過載)，微核應該會比整核性能要好。實際應用中，在虛擬機大量過載的情況下，無論是虛擬機加滿壓力還是加半壓力，整核模式性能大幅下降而微核模式性能則不下降或平緩下降。微核使得PowerKVM能夠在性能損失不明顯的前提下，運行更多的虛擬機承載用戶的業務。

我們知道在私有云平臺的體系架構中， OpenStack 依賴一些底層軟件，如虛擬化軟件，虛擬化管理軟件和 Linux 內核。這些軟件的穩定性以及性能關系著整個云平臺的穩定性和性能。IBM開發了PowerKVM，這一系統性能穩定，操作簡單方便，它使用了一種基于 HTML5 的 KVM 管理工具 Kimchi對它進行管理。

圖6PowerKVM工作截圖

RedHat、SUSE與IBM在企業級虛擬化方面的新合作，使運行在Power系統上的企業組織可以虛擬化他們的核心任務，并在它們基于OpenStack發行版中都支持PowerKVM技術。

五、IBM對OpenStack貢獻

我們知道OpenStack是由NASA和RackSpace聯合發起，以Apache許可證授權的開源項目，支持所有類型的云環境，并取得了IBM、Redhat、HP、Intel、AMD、Dell、Cisco等重量級公司的支持，那么從代碼貢獻(從共享OpenStack代碼數量看，IBM要略遜與HP和Redhat)、推廣力度貢獻(包括各種OpenStack會議的贊助)和文檔資料貢獻綜合比較IBM，在綜合比較上看要領先其他廠商，IBM放棄SmartCloud，而將整個公司的方向轉移到OpenStack上，這就是最有利的證明。

六、Power應用優勢

筆者的公司屬于勘察設計、工程設備和零部件制造等業務為一體的特大型企業集團運營的IT系統是一個典型的大數據處理系統，前年開發了基于 OpenStack云計算管理平臺(包括云桌面平臺)，應用效果良好，下面總結了該套OpenStack 的運維平臺及云桌面服務平臺的幾個亮點：

1)提高了我公司IT基礎設施利用率，從而降低了硬件成本，降低機房服務器占地，以物理服務器 CPU 利用率為例，私有云平臺將 CPU 平均利用率從不到 20% 提升到 50%。

2)由于物理服務器數量相對X86機器明顯減少，從而降低了運維成本。

3)基于PowerKVM的虛擬化管理平臺使得虛擬機上線更具有使用彈性，利用虛擬化技術將物理基礎設施做成虛擬資源池，做到了隨時按需上下線。

4)降低了學習成本，以往我們企業需要專人維護AIX系統及上面的應用，然而現在基于Power8的應用完全構建在Linux平臺下，大量Linux高手，無需培訓就能直接操作Power8服務器。

本文出自 “李晨光原創技術博客” 博客,發布于2015年4月29日。