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IBM PureApplication System 中的硬件之旅:第二代

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简介

IBM PureApplication System 是一个盒装云计算系统(cloud computing system-in-a-box),配有用来在云中部署和执行工作负载的集成硬件和软件,换句话说,拥有将私有云环境添加到企业数据中心所需的一切功能。

本文主要针对 IBM PureApplication System software v1.1,解释在第二代系统硬件中引入的一些变化。本文被纳入以前发表的一组文章,它们共同描述 PureApplication System 提供的用于托管应用程序工作负载的硬件和软件基础。这些文章包括:

每篇文章都以前一篇文章为基础,以便全面地解释这一基础知识。

内容提要

第二代的系统硬件已在 2014 年 6 月面世。简言之,以下是在此新一代产品中的不同之处:

  • 第二代硬件引入了两个新的架构:
    • W2500 (Intel®)
    • W2700 (Power®)
  • Enterprise 系统现在有两个机箱,而不是三个,最多有 384 个核心。
  • 在 W2700 中,IBM PureFlex® System Manager 现在是虚拟的,作为一个服务在 PureSystems® Manager 上运行
  • Mini 系统目前安装在一个 42U 的高机架上,而不是安装在 25U 的矮机架上,但它仍然包含一个机箱。
  • 第二代 Enterprise 计算节点包含两倍于其第一代对应型号的内存。
  • 所有第二代计算节点(Enterprise 和 Mini)都包含比第一代对应型号更快的处理器和/或更快的内存。
  • 第二代计算节点可​​以添加到第一代系统。

让我们详细介绍一下这些变化。

系统家族和分类

系统的工作负载托管环境由其架构决定。无论是第一代还是第二代,PureApplication System 都是在以下两种架构中提供的,如表 1 所示。

表 1. PureApplication System 架构
系统架构机器类型处理器虚拟机管理程序软件工作负载操作系统
Intel8283Intel XeonVMware vSphere Hypervisor (ESXi)Red Hat Enterprise Linux (RHEL)
Power8278IBM POWER7+IBM PowerVMIBM AIX

系统的工作负载类型和容量由其家族、分类和大小来决定。PureApplication System 提供了两个新的家族,它们体现了第二代的两种架构(表 2)。

表 2. PureApplication System 家族
Intel 家族Power 家族
第一代W1500W1700
第二代W2500W2700

像第一代那样,第二代硬件包含两类系统。如表 3 所示,这些分类是相同的,但每一类的内容都有某程度的发展。

表 3. PureApplication System 第二代分类
系统分类的绰号机箱CPU 核心(系统大小)
Mini一个机箱32、64、96 或 128
企业两个机箱32、64、96、128、160、192、224、320 或 384

系统的大小描述了系统中的 CPU 核心的数量。每个家族的大小在其分类中都是可升级的,按 32 核递增,最大规模分别为 128 和 384 个核心。系统大小的升级可以在不停机的情况下执行,系统软件的升级也是如此。

表 4 显示了每个家族和分类中的快速硬件比较。

表 4. PureApplication System 第二代硬件家族和分类的比较
组件W2500 MiniW2700 MiniW2500 EnterpriseW2700 Enterprise
机架42U - 2.0 M 19” Enterprise Rack
节点机箱1 Flex System Chassis2 Flex System Chassis
处理器8 核心,2.6 GHz Intel Ivy Bridge EP8 核心,4.1 GHz POWER7+8 核心,2.6 GHz Intel Ivy Bridge EP8 核心,4.1 GHz POWER7+
计算节点2、4、6 或 821、2、3 或 42、4、6、8、10、12、14、20 或 2421、2、3、4、5、6、7、10 或 12
CPU 核心32、64、96 或 12832、64、96、128、160、192、224、320 或 384
内存0.5、1.0、1.5 或者 2.0 TB RAM1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、10.0 或 12.0 TB RAM
存储节点1 个 V7000 控制器
1 个 V7000 扩展
2 个 V7000 控制器
2 个 V7000 扩展
存储驱动器6 x 400 GB 2.5 寸 SSD
40 x 600 GB 2.5 寸 HDD
16 x 400 GB 2.5 寸 SSD
80 x 600 GB 2.5 寸 HDD
存储容量2.4 TB(1.6 TB 可用)SSD
24.0 TB(21.6 TB 可用)HDD
6.4 TB(4.8 TB 可用)SSD
48.0 TB(43.2 TB 可用)HDD
管理节点2 个 PSM
2 个 VSM
2 个 PSM2 个 PSM
2 个 VSM
2 个 PSM
网络2 个 IBM RackSwitch G8264 64 端口 10 Gb 以太网交换机
Power24 个 PDU:30A 1ph 或 32A 1ph4 个 PDU:60A 1ph 或 32A 3ph

1 关于最小的 W2700 系统:如表 4 所示,W2700 家族中两个最小的尺寸(Mini 和 Enterprise)有两个计算节点,都是 32 核与 64 核的大小。在 32 核型号中,每个 W2700(和W1700)计算节点中只有一半硬件在工作。这使得系统能够包含 2 个计算节点,实现冗余,但仍提供相当于 64 核型号一半的计算能力。

2 关于 PDU:还有其他电源线可供选择。例如,Enterprise 级系统还支持 60A 3ph。

系统型号的命名惯例指定了系统的家族、它的大小和它的分类。对于分类,Mini 系统的名称在核心数量之后加上一个 “m”,而 Enterprise 系统的名称则没有添加任何字母。IBM 采用 7 位数字的机器类型型号(MTM)号码来惟一地标识每个型号。前四个数字是机器类型,用于标识产品和架构:无论哪一代产品,都用 8283 表示 Intel,8278 表示 Power。后三个数字是型号的编号,用于标识系统的大小、分类和代。通过了解系统的 MTM,IBM 服务技术人员可以知道机架中所有的组件和每个组件的位置,包括机箱中每个管理节点和计算节点的位置。表 5 显示了系统命名和编号的一些示例。

表 5. PureApplication System 型号名称和编号范例
型号名称MTM 编号描述
W2500-328283-2A3有 32 个 Intel 核心的 Enterprise 系统
W2500-32m8283-12Y有 32 个 Intel 核心的 Mini 系统
W2700-1288278-2D3有 128 个 Power 核心的 Enterprise 系统
W2700-128m8278-18Y有 128 个 Power 核心的 Mini 系统
W2500-3848283-2L3有 384 个 Intel 核心的 Enterprise 系统
W2700-3848278-2L3有 384 个 Power 核心的 Enterprise 系统

第二代 PureApplication System 包括 26 个不同的型号,再加上自定义大小。若两个型号的家族和大小均相同,但分类不同,那么它们之间的主要区别是,Mini 的存储较少,而且最大尺寸较小。

系统硬件

熟悉 PureApplication System 的第一代硬件的人都会识别出第二代中的组件:

  • 包含管理节点和计算节点的 Flex 机箱。
  • 存储节点。
  • 位于机架顶部的交换机 (ToR)。
  • 服务终端。
  • 配电单元 (PDU)。

不过,第二代硬件对组件的比例、它们在机架中的位置,以及(对于某些类系统)机架本身的大小做了一些调整,还调整了计算节点的内容。

Enterprise 系统

图 1 显示了 W2500 Enterprise 系统中的硬件组件布局。

图 1. IBM PureApplication System W2500-384 硬件
IBM PureApplication System W2500-384 硬件
IBM PureApplication System W2500-384 硬件

大部分第二代企业级系统硬件都等价于第一代企业级系统硬件:

  • 机柜:机柜中安装了相同尺寸的系统:一个 PureFlex System 42U Rack,42 个机架单元(2.0 米)高,适用于 19 英寸宽的组件。
  • 节点机箱:仍然是 IBM Flex System Enterprise Chassis Type 7893 机箱。
  • LAN 网络:相似的 LAN 硬件提供相同的带宽:IBM System Networking RackSwitch G8264 64 端口 10 Gb Ethernet 交换机和 66 端口 IBM Flex System Fabric EN4093R 10Gb Scalable Switch Ethernet 交换机。
  • SAN 网络:相同的 SAN 硬件提供了相同的带宽:24 端口 IBM Flex System FC5022 16Gb ESB SAN Scalable Switch SAN 交换机。
  • 存储:IBM Storwize V7000 存储单元是较新的型号,包含和以前一样的容量:
    • 硬盘驱动器:48.0 TB(43.2 TB 可用)HDD
    • 固态驱动器:6.4 TB(4.8 TB 可用)SSD
  • 电源:四个 PDU 提供相同数量的电源和冗余。

和往常一样,每个硬件组件都有冗余,以避免出现单点故障。

两代系统之间最大的变化是计算容量。机箱还是 Flex System 机箱,但第二代 Enterprise 级系统现在有两个机箱,而不是三个。这降低了计算节点的最大数量,因此一个系统中可以包含的 CPU 核心的最大数量介于 608 个核心与 384 个核心之间。更少的计算节点意味着更有利的存储和每核心网络带宽的比例。

机架内的组件的布局已发生改变。机箱 1 和机箱 2 仍在同一个地方,但是,没有机箱 3,存储模块被向下移动,以便降低机架的重心。由于 ToR 仍然在机架的顶部(顾名思义),这将在存储模块和系统网络交换机之间产生未使用的机架空间。虽然仍然有两个存储模块,每个模块包含一个控制器节点和一个扩展节点,但节点的顺序被倒转了,将每个控制器节点放在其相应扩展节点的上面。

服务笔记本电脑已被替换成一个服务终端。服务终端占用与服务笔记本电脑相同的抽屉。它连接到虚拟服务控制台,这是在 PSM 中运行的服务。和往常一样,这仍供 IBM 用于管理系统。

图 2 显示了 W2700 Enterprise 系统中的硬件组件布局。

图 2. IBM PureApplication System W2700-192 硬件
IBM PureApplication System W2700-192 硬件
IBM PureApplication System W2700-192 硬件

在 W2700 Enterprise 系统中的系统级组件的位置都与 W2500 Enterprise 系统相同。像在 W1700 中那样,W2700 计算节点的宽度是两倍,所以给定数量的核心由一半数量的节点提供。此图还显示了在第二代硬件中,机箱中的计算节点的分布已发生改变。虽然 PureSystems Manager 管理节点仍然会占用机箱 Bay 2,但在机箱中的计算节点不再是均匀分布的。实际上,在 W2500 和 W2700 中的计算节点都先填充了 Chassis 1,然后才开始填充 Chassis 2。如图 2 所示,六个计算节点占用 Chassis 1 中的所有可用托架,而在 Chassis 2 中的计​​算节点托架仍然是空的。因为必须将 Chassis 1 填满之后才可以将计算节点添加到 Chassis 2,而且每个机箱都是自下而上进行填充的,这降低了机架内的重心。

W2700 还对虚拟化管理节点进行了调整。虽然 PureSystems Manager 仍然存在,但第二代硬件不再要求 PureFlex System Manager 提供一个单独的管理节点。相反,PureFlex System Manager 现在已经成为虚拟的 PureFlex Systems Manager,一个在 PureSystems Manager 中运行的服务。在 W2500 上的 Virtualization System Manager 仍然是物理的:安装在 Chassis 1 和 2 的 Bay 1 中,如图 1 所示。但 W2700 中的 PureFlex Systems Manager 是虚拟的,所以 Chassis 1 和 2 的 Bay 1 是空的,如图 2 所示。W1700 Mini 中引入了虚拟的 PureFlex Systems Manager;它包含两个物理的 PureSystems Manager 管理节点(在 Bay 2 和 Bay 4),但没有物理 PureFlex Systems Manager 管理节点(Bay 1 和 3 是空的)。W2700 Mini 中保留了这个虚拟的 PureFlex Systems Manager 设计,并且现在将该设计引入到 W2700 Enterprise。

Mini 系统

图 3 显示了 W2500 Mini 系统中的硬件组件布局。

图 3. IBM PureApplication System W2500-128m 硬件
IBM PureApplication System W2500-128m 硬件
IBM PureApplication System W2500-128m 硬件

与第一代一样,第二代 Mini 系统包含与 Enterprise 系统相同类型的硬件组件,只是组件的数量更少,以便降低整体容量和成本。机箱是相同的,但只有一个,而不是两个。LAN 和 SAN 网络交换机是相同的,支持相同的网络带宽。所安装的存储是一个控制器/扩展节点对,只有不到一半的容量。电源是由数量相同的 PDU 供给,但每个 PDU 具有更低的容量。

虽然绰号是 Mini,但这个较小的 PureApplication System 仅仅是相对于 Enterprise 级对应产品才显得迷你。被 PureApplication System 称为迷你的产品仍然包含 32-128 个 CPU 内核,0.5-2.0 TB 的 RAM,16 GB 的 SAN(含 26.4 TB 的内部存储)和一个 10 Gb LAN - 仍有足够的能力来运行一些企业应用程序。

第一代和第二代 Mini 之间最明显的变化是机架的尺寸。第一代 Mini 安装在矮机架(25U 或 1.3 米高)上,第二代 Mini 安装在与 Enterprise 级系统相同的高机架中(42U 或 2.0 米高)。较矮的机架可能会遇到气流问题,这个问题在高机架上可以得到解决。由于使用的是较高的机架,从外表上看,Mini 级系统看起来并不很 “迷你”。

让 Mini 相对于 Enterprise 较小的是机箱的数量和存储模块的数量。像第一代 Mini 那样,第二代 Mini 包含一个机箱,比在第二代 Enterprise 中的两个机箱少。即使第二代 Mini 现在安装在一个大机架中,其组件仍然占用和在第一代机架中相同的位置。惟一的存储模块被定位在机箱上面,而且服务终端抽屉和 ToR 被分别放在机架单元 22 和机架单元 24-25。像 Enterprise 级系统(而不像第一代 Mini),第二代 Mini 系统中的 PDU 被定位在机架的两侧。因此,在系统的网络交换机和服务终端的下面和上面现在都有未使用的机架空间。

计算节点

从第一代 PureApplication System 硬件到第二代的 PureApplication System 硬件,改变最多的组件类型是计算节点。相比于第一代,第二代的计算节点包含:

  • 更快的 CPU 芯片和/或更快的内存。
  • 两倍的内存(适用于 Enterprise 级系统)。

让我们来看看详细的情况。

W2500 计算节点

像 W1500 系统那样,W2500 系统包含 Intel 计算节点,特别是 IBM Flex System x240 计算节点。新的计算节点模型仍被称为 X240,但它包含新的芯片组。

第二代 Intel 计算节点包含更快的 CPU 芯片,如表 6 所示。

表 6. Intel 计算节点 CPU 芯片
数量绰号CPU
第一代 2 个 CPUSandy Bridge8 核心,2.6 GHz Intel Xeon Processor E5-2670 (115 W)
第二代 2 个 CPUIvy Bridge8 核心,2.6 GHz Intel Xeon Processor E5-2650 v2 (115 W)

虽然其时钟速度相同,但较新的 Intel 芯片可以提供更好的性能,尺寸更小,并且功耗更低。

表 7 显示了在一个 Intel 计算节点中的内存。第二代 Intel 计算节点包含更快的内存芯片。在 Enterprise 级系统中的计算节点包含两倍的内存。

表 7. Intel 计算节点内存
数量DIMM
第一代 256 GB 的 RAM8 2x16 GB, 1333 MHz, DDR3, LP RDIMMS (1.35 V)
第二代 (Mini)256 GB 的 RAM16 1x16 GB, 1866 MHz, DDR3, LP RDIMM (1.5 V)
第二代 (Enterprise) 512 GB 的 RAM16 1x32 GB, 1866 MHz, DDR3, LP LRDIMM (1.5 V)

W2700 计算节点

和 W1700 系统一样,W2700 系统包含 Power 计算节点,特别是 IBM Flex System p460 计算节点。新的计算节点模型仍被称为 p460,但它包含新的芯片组。和在 W1700 中一样,W2700 计算节点是 W2500 计算节点的两倍宽,基本上包含两倍数量的硬件:两倍数量的 CPU,提供两倍数量的核心,两倍的内存,以及两倍的 LAN 和 SAN 适配器卡,提供两倍数量的端口。

第二代 Power 计算节点包含更快的 CPU 芯片(表 8)。

表 8. Power 计算节点 CPU 芯片
数量CPU:
第一代 4 个 CPU8 核心,3.61 GHz POWER7+ (190 W)
第二代 4 个 CPU8 核心,4.116 GHz POWER7+ (190 W)

表 9 显示了在一个 Power 计算节点中的内存。在第二代 Power 计算节点中的内存芯片以和第一代相同的时钟速度运行。在 Enterprise 级系统中的计算节点包含两倍的内存。

表 9. Power 计算节点内存
数量DIMM
第一代 512 GB RAM16 2x16 GB, 1066 MHz, DDR3, LP RDIMMS (1.35 V)
第二代 (Mini)512 GB RAM16 2x16 GB, 1066 MHz, DDR3, LP RDIMMS (1.35 V)
第二代 (Enterprise)1.0 TB RAM16 2x32 GB, 1066 MHz, DDR3, LP RDIMMS (1.35 V)

扩展第一代系统

如果您已拥有一个第一代系统又该如何做呢?您也将获得好消息。

第二代计算节点可​​以添加到第一代系统中。两代产品的机箱是相同的;计算节点的机箱保持不变,因此第二代计算节点可以安装在第一代的机箱中,并能正常工作。对于 Mini 系统,第二代计算节点包含更快的 CPU 和/或内存。对于 Enterprise 系统,第二代计算节点包含更快的芯片,但更重要的是,还包含两倍的 RAM。

第二代计算节点有几个先决条件。无论是第一代还是第二代产品,用更多计算节点扩展系统都必须由 IBM 客户工程师进行。安装在第二代计算节点中的固件是系统软件 v1.1.0.4 的一部分,这意味着,在将第二代计算节点安装到第一代系统中之前,必须将系统升级到 Version 1.1.0.4 Interim Fix 1(或更高版本)。

对于同时包含第一代和第二代计算节点的系统,最好的方案是使用不同的云组将它们分开。云组的计算节点往往被认为是同构的,所以第一个云组全部是第一代计算节点,而第二个云组全部是第二代计算节点,这将是最好的方案。也许一个云组用于开发,而另一个云组用于生产。

如果在一个 Enterprise 系统上的单个云组中混合使用第一代和第二代的计算节点,则需要注意一些问题。

  1. 放置:在模式部署的过程中,放置引擎决定了在哪个计算节点中实例化每个虚拟机。系统软件 v1.1.0.4 中的放置引擎尚未针对异构云组进行优化。它预期一个云组的计算节点是同构的;在一个异构云组中,需要使用额外的内存,这可能并非最佳使用方案。专用类型的云组尤其如此,因为它并没有过量使用 CPU;一般类型的云组会更好地保留所有可用内存。
  2. 保留资源:针对可用性特性的保留资源会造成额外的内存被忽略,因为它通过将所有保留设置为等于最小公分母,为最坏的情况做好了打算。

您可以通过关闭保留资源来避免后面的问题,但这会对云组的高可用性产生负面影响。如果让云组的节点同构,那么可以启用保留资源,同时仍然可以避免这两个问题。

结束语

本文综述了第二代的 IBM PureApplication System 硬件,将重点放在与第一代的不同之处上。本文解释了各种型号中包含的硬件组件,以及计算节点内的硬件改进。有了这些信息,就可以更好地理解在新的 PureApplication System 中所包含的硬件。

致谢

作者感谢 IBM 员工 Nik Teshima、Brad Crater、Jim Robbins、David Rainey、Jose De Jesus 和 Bob Ringo 对本文所提供的帮助。


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