解析IBM的EXA 技术

2001年8月，IBM针对其eServer x系列服务器的企业级X架构技术，引进了IBM大型机和中型系统设计经验，Enterprise X-Architecture(EXA，企业级X架构)主要移植了四项IBM大型机技术----Xpand On Demand扩展、XceL4服务器加速缓存、Active内存和远程I/O技术，开发了"IBM企业级X架构"。 

企业级X架构的各项先进技术的实现是基于IBM自行研制的Summit芯片组，它集成了IBM对Intel处理器的服务器所有设想。通过一组IBM芯片和Intel处理器的配合使用，Summit芯片组可以提高服务器的性能和扩展能力，即将多个处理器连在一起创建更大系统的能力。

1、EXA四大核心功能

●Xpand On Demand（模块化设计，按需扩展）

真正的"Pay as you grow（可伸缩的配置）"设计，支付得起的模块化服务器；符合工业标准的高性能对称多处理扩展模块（CEC），实现一个系统支持4， 8， 12， 16路对称多处理；用户完全可以根据实际需要扩展原有的处理器架构，无须额外或预先为庞大的架构付费；支持物理的和逻辑的系统分区（System Partition）。 

物理分区：一个系统里可以包含多个节点（Node：有CPU，内存，存储，I/O设备等的机器），它们可以分别运行不同的操作系统，集合在一起便于做集中的管理和资源动态分配，以成为一个更为茁壮的系统。还可以把这些节点集合起来安装一个操作系统。

逻辑分区：为在一个系统里安装并同时运行多个操作系统提供了支持。通过Vmware软件，一个系统可以在CPU级别进行分区（例如0.5个CPU运转Windows，另外0.5个CPU运转Linux），安装不同的操作系统。当硬件配置改变或需求变化，可以重新分配资源，而不需要重起系统。

●Active Memory（热插拔内存）

采用i和z系列的内存'位冗余' 技术（Redundant Bit Steering或称为ProtecXion），将磁盘阵列技术中的"热后备"（Hot Spare）技术移植到内存系统中。将内存的故障位进行重定向到冗余位上。与普通ECC内存相比，稳定性提高了200倍。

采用p系列成熟的ChipKill内存技术（第三代），用普通内存实现纠正每条内存多达4位的错误，每个内存控制器 8位的错误。普通的ECC内存只能在单字节错误时纠错，双字节错误时检错。ChipKill技术的使用，相当于ProtecXion之后的又一道防线，使用ChipKill技术的内存系统与普通ECC系统相比，稳定性提高了100倍。

支持动态热添加和热替换内存条的内存镜像技术，镜像由硬件完成，不占用系统时间，且与操作系统无关。由于有镜像，其中一半的内存可以停掉进行维修和替代。应用四路或者两路快速内存交换（Fast Interleave）技术，支付一次系统开销，同时读两块或四块数据。

●Remote I/O （远程I/O）

追根溯源，"远程I/O"是eServer x系列服务器从大型机移植下来的技术，用外置的PCI-X扩展柜实现多达3倍的I/O容量，采用了在IBM p系列和i系列上使用的高速互连技术（High Speed Link），与外接的PCI扩展柜或另一个节点相连。为扩展I/O设备提供了无以伦比的灵活性，外部I/O机箱的一个优势是它可以实现多台服务器共享，"远程I/O" 和系统连接的速度是2GBps。

●Xcel4 Server Accelerator Cache（4级缓存加速器）

每4路CPU系统用32MB/64MB的2倍速（DDR）4级缓存，缓解了越来越快的I/O设备和CPU争夺内存的矛盾。提高性能多达20%，缓存越大越快，CPU要访问的数据就越有可能从缓存中得到，内存则可更多地为I/O设备服务。优化内存性能，大量的L4缓存和更快的前端总线（400MHZ）减少了内存的延迟。

　 2、IBM 第一代企业级X架构（EXA）技术

IBM第一代企业级服务器X架构的主要包括下面的特性：

Xpand On Demand scalability(按需扩展)、System partitioning(系统隔离)、PCI-X I/O subsystem(PCI-X输入/输出子系统)、Active PCI-X(活动PCI-X适配器)、Remote I/O(远程输入/输出)、Active Memory(活动内存技术)、256GB memory capacity(256GB的内存容量)、High-speed (DDR) memory(高性能的DDR内存)、Memory Protection(内存保护系统)、Chipkill memory(内存纠正修复技术)、Memory mirroring(内存镜象技术)、Hot-add/hot-swap memory(内存自由添加或热拨插技术)、400MHz front side bus (FSB)(400MHZ的前端总线速度)、　XceL4 Server Accelerator Cache(四级缓存技术)、Active Diagnostics(活动诊断) 等技术。

构建在IBM XA-32芯片集上的IBM xSeries 440是完全采用第一代EXA技术的IA-32平台。作为第一个由EXA技术驱动的可扩展企业节点x440前所未有的将可扩展性、可用性、性能和可管理性集成在一个4U机架密度的节点中，为优化IT 资源提供了全新的经济模式。

构建在业界标准处理器、内存和I/O上的 EXA设计使这些技术得以更好的兼容。x440通过业界领先的系统管理工具实现子系统和组件容错功能，从而实现了提供OnForever可用性的承诺，简化了IT维护工作且最终提高了用户生产力。采用EXA技术的Active PCI-X和 Active Memory可以通过提供可热插和热交换的PCI-X适配器及一套业界领先的存储技术（包括热交换存储、存储镜像和Memory ProteXion）来扩展OnForever可用性。作为eLiza 项目的一部分，x440可通过自治愈和自配置提供增强可靠性的新工具。通过x440中部署的最新服务器管理工具， IT 管理人员可以更轻松的监控和维护其关键任务服务器，从而简化基础设施管理工作。

　 3、IBM 第二代企业级X架构（EXA）技术

当英特尔发布了开发代号为Foster（二级缓存仅有512KB）的Xeon MP处理器时，IBM几乎是同时就推出了基于EXA 32芯片组的eServer 440服务器；但是当英特尔推出开发代号为Gallatin（二级缓存2MB）的第二代Xeon处理器时，直到2003年6月30日IBM的EXA芯片组才迎来了自己的第二代产品，并能够支持英特尔的主频为2.8GHz的第二代Xeon MP处理器。

新一代的企业级X-架构主要有以下几方面的改进：采用了配合新至强处理器的XA-32第二代芯片组，该芯片组支持CPU的Xpand-On-Demand按需扩展，最高可到32路；内存不仅支持热插拔，还支持热添加；四级缓存提升到64MB；对远程I/O的支持也更加增强，而且在第二代企业级X-架构中还增加了铜诊断(Copper Diagnostics)技术。

IBM xSeries 445是符合行业标准的第二代企业X-架构（EXA），最新的EXA技术提供增强的处理器、内存和I/O性能，具有高度的可用性；Xpand On Demand 按照系统扩展需求付费的可扩展性和投资保护，支持包括热插拔和热添加内存的3级内存保护(ChipKill内存、Memory Protexion、内存镜像)。这款可扩展的企业服务器提供可扩展性、业界领先的性价比以及出色的任务关键型可用性，可满足当今随需应变世界的要求。

xSeries 445致力于优化服务器整合和高端数据库，借助高性能的Intel Xeon，可灵活地向外或向上扩展。采用第二代企业X-架构，这款4U 机架优化式业界标准服务器支持"按需增长付费"的可扩展性，可将两台xSeries 445机架简单地互连成一个8U配置，可最多扩展到16路服务器，并可最多支持32路。这种创新、模块化的服务器体系结构提供顶级的企业解决方案：高性能、高可用性、远程可管理性和投资保护。

4、IBM 第三代企业级X架构（EXA）技术

IBM计划于2005年初发布一款使用64位英特尔"至强"（Nocona）处理器的服务器，该系统是IBM自1998年开始在自己的服务器中使用英特尔芯片之后推出的第三代EXA产品，这些产品进一步拉近了IBM与英特尔之间的距离。IBM认为，尽管英特尔极力提倡其Itanium处理器，高端至强服务器在未来依然很有希望。

新款64处理器（Nocona）的服务器和第一代支持16路"至强"处理器的x440和第二代支持32路"至强"处理器的x445一样，使用了IBM的EXA芯片组，代号为Summit。IBM的第三代EXA芯片组对于带有四个或更多处理器的系统，需要功能更强大的"Potomac"Xeon处理器，这是一款用于多处理器服务器的更高端处理器，IBM的第三代EXA芯片组预计将在2005年推出。下面是三代EXA芯片组的一个简单比较。