Linux | 深入理解X86和小型机，UNIX和Linux
x86服務(wù)器
Intel推出至強7500系列處理器（例如Nehalem-EX），將至強平臺的可靠性、可用性和可維護性（RAS）帶到新的高度，此外將原本只為RISC架構(gòu)專屬的諸如機器校驗架構(gòu)（Machine Check Architecture，MCA）等特性的移植，也使至強7500平臺在面向高端關(guān)鍵性業(yè)務(wù)應(yīng)用時底氣更足。至強7500的推出，是Intel志在關(guān)鍵應(yīng)用市場一展身手的重要一步。
雖然近年來x86服務(wù)器的出貨量占整個服務(wù)器（包含x86服務(wù)器、小型機、大型機）領(lǐng)域的80%左右，但是其市場份額卻只有50%。這主要是因為在重要的關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用上，小型機向來都是首選。
小型機
小型機，一種介于PC服務(wù)器和大型機之間的高性能計算機，一般認為，傳統(tǒng)小型機是指采用RISC、MIPS等專用處理器，主要支持UNIX操作系統(tǒng)的封閉、專用的計算機系統(tǒng)，所以又稱RISC服務(wù)器或Unix服務(wù)器。
小型機是指采用8-32顆處理器，性能和價格介于PC服務(wù)器和大型主機之間的一種高性能 64 位計算機。國外小型機對應(yīng)英文名是mini computer和midrange computer。midrange computer是相對于大型主機和微型機而言，該詞匯被國內(nèi)一些教材誤譯為中型機，mini computer一詞是由DEC公司于1965年創(chuàng)造。在中國，小型機習(xí)慣上用來指UNIX服務(wù)器。1971年貝爾實驗室發(fā)布多任務(wù)多用戶操作系統(tǒng)UNIX，隨后被一些商業(yè)公司采用，成為后來服務(wù)器的主流操作系統(tǒng)。在國外，小型機是一個已經(jīng)過時的名詞，60年代由DEC（數(shù)字設(shè)備公司）公司首先開發(fā)，并于90年代消失。
而UNIX服務(wù)器，也就是中國業(yè)內(nèi)習(xí)慣上說的小型機，在服務(wù)器市場中處于中高端位置。UNIX服務(wù)器具有區(qū)別X86服務(wù)器和大型主機的特有體系結(jié)構(gòu)，基本上，各廠家UNIX服務(wù)器使用自家的UNIX版本和處理器。比如IBM公司采用Power處理器和AIX操作系統(tǒng)，Sun、Fujitsu（富士通）公司采用SPARC處理器架構(gòu)和Solaris操作系統(tǒng)，HP采用PA-RISC架構(gòu)（現(xiàn)在轉(zhuǎn)向于安騰處理器）和HP-UX操作系統(tǒng)；過去的Compaq公司（已經(jīng)被并入HP）處理器架構(gòu)采用Alpha。
小型機特性
小型機跟普通的服務(wù)器（也就是常說的PC-SERVER）是有很大差別的，最重要的一點就是小型機的高RAS（Reliability, Availability, Serviceability 高可靠性、高可用性、高服務(wù)性）特性，它們的具體含義如下：
注意：
小型機的發(fā)展趨勢
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趨勢一：RISC處理器走弱，X86處理器走強
隨著64位、多核CPU、多路SMP設(shè)計、集成內(nèi)存控制器等創(chuàng)新技術(shù)的引入，基于X86架構(gòu)處理器的系統(tǒng)性能越來越強大，對基于RISC處理器的服務(wù)器構(gòu)成了極大威脅。從全球高性能計算機TOP
500排行榜來看，AMD、Intel處理器從2001年11月份的4%上升到了2005年11月的77.6%，而RISC等專用處理器則從96%下降到了22.4%。 -
趨勢二：UNIX操作系統(tǒng)走弱，LINUX操作系統(tǒng)走強
一方面，UNIX操作系統(tǒng)面臨標準不統(tǒng)一帶來的封閉性、投資昂貴的高成本性以及各UNIX廠商發(fā)展策略不明朗帶來的不確定性等三大困境；另一方面，隨著LINUX操作系統(tǒng)的日趨成熟，其性能已經(jīng)和UNIX操作系統(tǒng)相當，并大量侵蝕了UNIX的固有陣地。從全球高性能計算機TOP
500排行榜來看，Linux從2001年11月份的7.8%上升到了2005年11月的74.2%；相反，而UNIX則從88.6%下降到了20%。 -
趨勢三：小型機產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)朝開放化、標準化發(fā)展
開放化、標準化一直是全球IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)律之一，它能帶來更高的性價比、更出色的擴展性、更優(yōu)秀的兼容性和更多的投資回報。正是這一規(guī)律在催使包括CPU、操作系統(tǒng)、整機、應(yīng)用軟件廠商以及用戶在內(nèi)的整個小型機生態(tài)系統(tǒng)從封閉走向開放。眾多SI和軟件開發(fā)商推出了越來越多的基于Linux或Windows的應(yīng)用軟件或解決方案，如原本在UNIX下應(yīng)用的Oracle、Sybase等企業(yè)級數(shù)據(jù)庫軟件已經(jīng)在LINUX下實現(xiàn)了成功的應(yīng)用，并得到了時間的檢驗。越來越多傳統(tǒng)RISC小型機的用戶開始向遷移系統(tǒng)，擺脫封閉帶來的桎梏。
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趨勢四：遷移是一種趨勢
IDC調(diào)研結(jié)果顯示，從2001以來，全球Unix服務(wù)器市場的出貨量和銷售額均在不斷縮減，在2001年整個服務(wù)器市場470億美元的銷售額中，Unix服務(wù)器占了210億美元；而2004年Unix則只有162億美元，平均每年的衰退比率超過了5%。預(yù)計到2008年，X86服務(wù)器將不光是在銷量上遠遠領(lǐng)先于非工業(yè)標準服務(wù)器，甚至在銷售額方面也將實現(xiàn)趕超。
小型機與PC服務(wù)器的區(qū)別
在英文里這兩位都叫server（服務(wù)器），小型機是國內(nèi)的習(xí)慣稱呼；pc服務(wù)器則主要指基于intel處理器的x86架構(gòu)，是一個通用開放的系統(tǒng)。而不同品牌的小型機架構(gòu)大不相同，使用risc、mips處理器，像美國sun、日本fujitsu等公司的小型機是基于sparc處理器架構(gòu)，而美國hp公司的則是基于pa－risc架構(gòu)，compaq公司是alpha架構(gòu)，ibm和sgi等的也都各不相同；i／o總線也不相同，fujitsu是pci，sun是sbus，等等，這就意味著各公司小型機機器上的插卡，如網(wǎng)卡、顯示卡、scsi卡等可能也是專用的；操作系統(tǒng)一般是基于unix的，像sun、fujitsu是用sun solaris，hp是用hp－unix，ibm是aix，等等，所以小型機是封閉專用的計算機系統(tǒng)。
使用小型機的用戶一般是看中Unix操作系統(tǒng)的安全性、可靠性和專用服務(wù)器的高速運算能力，雖然小型機的價格是pc服務(wù)器的好幾倍。
pc服務(wù)器一般用的操作系統(tǒng)是安全性、可靠性稍差的windows 2000/windows nt。目前造成windows nt口碑不佳的原因其實多少也在于大家對microsoft的偏見，其實windows nt安全性、可靠性和運算速度并不差，尤其是其windows2000發(fā)布以后，而windows2000針對服務(wù)器市場又分為多個版本：windows2000 server、windows2000 advance server、windows2000 datacenter server。
目前在服務(wù)器操作系統(tǒng)市場上的ms windows 2000/nt市場占有率在50%以上，而且windows nt在操作界面的易用性、通用性、易開發(fā)性、大量的應(yīng)用軟件支持上有絕對的優(yōu)勢；另外，pc服務(wù)器還可以支持現(xiàn)在流行的linux、sco unix、solaris for x86等unix操作系統(tǒng)，對于文件和打印服務(wù)器novell netware操作系統(tǒng)也是一個不錯的選擇。
相對而言，pc服務(wù)器具有較高的性能價格比，通用性是其最大的一個優(yōu)點，會使用pc機就可以很容易地使用pc服務(wù)器，它的硬件結(jié)構(gòu)與pc機差不多，用戶心里有底；它的操作系統(tǒng)一般是windows nt/2000，又對用慣windows 95／98的用戶來說容易掌握，而且應(yīng)用軟件也更豐富。另外，價格便宜也是pc服務(wù)器的優(yōu)勢，價位處于pc機與昂貴的小型機之間，具有最佳的性能價格比。
什么是小型機
百科是這么說的：小型機是指采用精簡指令集處理器，性能和價格介于服務(wù)器和大型主機之間的一種高性能 64 位計算機，同時也叫Unix服務(wù)器，通常使用自家封閉的UNIX操作系統(tǒng)和專屬的硬件架構(gòu)。比如IBM采用Power處理器和AIX操作系統(tǒng)，Sun、Fujitsu（富士通）公司采用SPARC處理器架構(gòu)和Solaris操作系統(tǒng)，HP采用安騰處理器和HP-UX操作系統(tǒng)等等。另外，I/O 總線也不相同，比如Fujitsu 是 PCI，Sun 是 SBus。這就意味著各公司小型機機器上的IO設(shè)備 ，如網(wǎng)卡、顯示卡、SCSI 卡等也都是專用的。這樣封閉的硬件架構(gòu)和操作系統(tǒng)會被廠家調(diào)校到性能最優(yōu)、最穩(wěn)定，再采取冗余等保證措施，并建立完整、快速響應(yīng)的服務(wù)體系，保證了小型機的高RAS（Reliability, Availability, Serviceability 高可靠性、高可用性、高服務(wù)性）。
小型機往往應(yīng)用于金融、電力、電信等行業(yè)，這些用戶看重的是Unix操作系統(tǒng)和專用服務(wù)器RAS特性、縱向擴展性和高并發(fā)訪問下的出色處理能力。這些特性是普通的X86服務(wù)器很難達到的，所以在數(shù)據(jù)庫等關(guān)鍵應(yīng)用一般都采用“高大貴”的小型機方案。
穩(wěn)重的小型機體系從研發(fā)-生產(chǎn)-銷售-服務(wù)整個鏈條都是“封閉”的，導(dǎo)致小型機發(fā)展緩慢、競爭也不充分。和“開源”的X86“百花齊放”的體系相比，不管在技術(shù)上、價格上在現(xiàn)在這個時代都失去優(yōu)勢。小機的封閉架構(gòu)是發(fā)展前期獲取成功的根源，卻是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)泛濫時代走向衰弱的導(dǎo)火索。
X86走的是另外一條路，一條互聯(lián)網(wǎng)的路。X86的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的進程完全契合。互聯(lián)網(wǎng)的核心精神是“草根”，是開放共享，是共同發(fā)展，大家都是吃瓜群眾，沒有誰比誰更重要。能生產(chǎn)X86服務(wù)器廠家很多，但沒有一家是完全包辦的。每個部件都可以有不同的選擇，競爭充分、優(yōu)勝劣汰。所以X86服務(wù)器一直在持續(xù)發(fā)展，一直在適應(yīng)發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)接近小型機的RAS，并且性能上都和小型機不相上下，比如在8路(及以下)的機型上，X86服務(wù)器的性能已經(jīng)超越了小型機的領(lǐng)軍機型Power。
X86服務(wù)器最常用的操作系統(tǒng)—Linux繼承了UNIX的設(shè)計思想，也是一個性能穩(wěn)定的多用戶網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，而且有很多的開源版本。來自全世界的無數(shù)程序員一起參與了Linux的修改、編寫工作，程序員可以根據(jù)自己的興趣、靈感和需求對其進行補充和修改，這讓Linux吸收了無數(shù)程序員的精華，不斷壯大，還降低使用門檻，吸引大量用戶使用，百煉成鋼。現(xiàn)在絕大多數(shù)服務(wù)器端的應(yīng)用都是運行在Linux操作系統(tǒng)下的，Linux成為最普及的操作系統(tǒng)。
英特爾從2010年發(fā)布的Nehalem-EX架構(gòu)至強7500處理器，使X86平臺真正具有了叫板同時期主流小型機系統(tǒng)的實力。而至強系列處理器所實現(xiàn)的睿頻加速、超線程、虛擬化和智能節(jié)能等一系列技術(shù)，使x86架構(gòu)的服務(wù)器在性能上足以抗衡基于RISC架構(gòu)的小型機，但在成本上卻大大降低。更新一代的至強E7處理器，在系統(tǒng)可用性技術(shù)和數(shù)據(jù)完整性技術(shù)上又有了長足進步，RAS特性日趨完善，還引入了更多可靠性設(shè)計，如提升內(nèi)存可靠性設(shè)計、推出增強的MCA架構(gòu)eMCA2.0等，使得基于X86的服務(wù)器也達到99.999%的穩(wěn)定性。
▲Intel? Xeon? E7 RAS特性日趨完善
2008年當“阿里巴巴”提出去“IOE”的時候，大部分“名門正派”的IT部門覺得這是“癡人做夢”、“自掘墳?zāi)埂薄啄旰?#xff0c;真正被驚醒的卻是“名門正派”們。他們發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的系統(tǒng)比自己的復(fù)雜得多了，用戶也多得多，相對自己的系統(tǒng)，用戶的并發(fā)是“天量”的。這些應(yīng)用對服務(wù)器性能要求和穩(wěn)定性的也很苛刻…居然都已經(jīng)成功替換成X86服務(wù)器了。而自己使用的小型機經(jīng)過一段時間的運行，封閉架構(gòu)導(dǎo)致的弊病都呈現(xiàn)出來了：
? 采購成本過高
? 管理復(fù)雜，缺乏自動化運維和統(tǒng)一管理
? 缺少備品備件，維保費用高，出了故障停機時間長
? 需要的人員要求高
? 應(yīng)用開發(fā)成本高
? TCO居高不下
? ……
由于以上原因，傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)提供者參照互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的去“IOE”的經(jīng)驗，采用高RAS的X86服務(wù)器來代替小型機的動力和愿望越來越強烈。但是選擇什么樣的X86服務(wù)器卻成為難題。
華為推出的KunLun開放架構(gòu)小型機是一系列基于最新的Intel? Xeon? 系列處理器，并采用了諸多最新技術(shù)的高端服務(wù)器。系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計理念是“高可靠，高可用，高性能，易維護，可伸縮”：具有同類產(chǎn)品中最強的可靠性，極速的性能，領(lǐng)先的彈性架構(gòu)設(shè)計，以及開放易用的集中式管理平臺，可以全面滿足關(guān)鍵業(yè)務(wù)，大型數(shù)據(jù)庫，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，虛擬化，高性能計算等業(yè)務(wù)負載的要求。和普通X86服務(wù)器相比，華為利用其自研的RAS2.0和NC互聯(lián)芯片技術(shù)研制的關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器KunLun,計算性能和可靠性遠勝于其他X86服務(wù)器，媲美小型機，讓客戶遷移更放心：
? 高可靠：基于RAS2.0特性，部件全冗余，系統(tǒng)無單點故障，99.9996%的超高可靠性；支持故障分析告警和故障隔離，業(yè)界首次支持CPU和內(nèi)存的在線熱替換，確保故障在線處理業(yè)務(wù)不中斷，可靠性媲美傳統(tǒng)小型機，并可以實現(xiàn)系統(tǒng)平滑擴容。
? 高性能：4 to 32路縱向平滑擴展，最高可達1200萬tpmC，滿足客戶未來5年業(yè)務(wù)需求。
? TCO節(jié)省：采用X86開放架構(gòu)，融入主流生態(tài)鏈，采購成本及運維成本降低30%，so easy！
▲創(chuàng)新的RAS2.0技術(shù)提供更高級別的可靠性
云計算的核心理念是“按需供給”，云計算資源池內(nèi)并不是只需要虛擬機服務(wù)，核心應(yīng)用上還是需要高性能的計算服務(wù)，需要采用物理服務(wù)器來承載。用軟件定義出來的虛擬機，比起物理服務(wù)器來多了遷移、鏡像管理等功能，在管理、配置、運營上也帶來很多便利。而華為KunLun系列小機入云以后，就可以像虛擬機一樣進行統(tǒng)一管理和自動發(fā)放的神奇功能，不再需要手工安裝物理服務(wù)器的操作系統(tǒng)和軟件，不需要手工配置網(wǎng)絡(luò)和存儲等，使用起來像虛擬機一樣方便。使得資源池管理者可以統(tǒng)一管理云內(nèi)包括物理裸機在內(nèi)的所有的計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲資源。
從UNIX小機遷移到KunLun小機，由于服務(wù)器架構(gòu)和操作系統(tǒng)的變化，需要有一套嚴謹?shù)膽?yīng)用和數(shù)據(jù)遷移方法。KunLun小機在多個行業(yè)的數(shù)據(jù)庫替換和整合、關(guān)鍵業(yè)務(wù)替換等場景中獲得成功，積累了豐富經(jīng)驗。并總結(jié)出完善的基于信息采集與評估、計劃和設(shè)計、實施、確認及系統(tǒng)優(yōu)化等4個階段，17個步驟，30個標準動作場景的應(yīng)用和數(shù)據(jù)遷移方案。確保每個用戶、每個場景的業(yè)務(wù)平滑遷移、保障業(yè)務(wù)連續(xù)性。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Linux | 深入理解X86和小型机，UNIX和Linux的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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