英特爾Bensley平臺

平衡的雙處理器平臺
支持FB-DIMM 內存，最高支持4通道，64GB內存尋址
進一步擴展了I/O 能力的6311/6321ESB芯片
支持英特爾I/O加速技術
支持英特爾虛擬化技術

采用英特爾最新的 Bensley平臺
自動開機診斷技術
五重硬盤防護設計
萬全慧眼增強版服務器監控管理系統
良好的擴展性  

Intel Xeon 5000處理器

2006年5月23日英特爾公司發布了“Bensley”平臺，該平臺包括代號為Dempey的雙核Xeon DP處理器和代號為Blackford的芯片組。Dempsey處理器將會啟用新的命名方式，被稱之為Xeon 5000系列，根據主頻、前端總線、緩存容量等進一步細分為不同的型號，Blackford芯片組的名稱也相應被命名為Intel 5000芯片組，也是根據功能、規格分為P、V、Z等不同的型號。

498)this.style.width=498;" border=1>

聯想在國內率先發布了應用了英特爾雙核Xeon平臺的服務器T280

不僅僅是對于英特爾，對于英特爾的緊密合作伙伴也一樣，Dempsey出現的意義重大——這意味著英特爾陣營終于有了真正可以同AMD Opteron雙核心處理器相抗衡的產品線。其實早在2006年英特爾春季信息技術峰會上，英特爾發布了很多關于Bensley平臺乃至下一代 Xeon平臺的技術細節，這同以往英特爾在發布新品之前三緘其口的態度大相徑庭。顯然，近一年的時間里，英特爾承受的來自競爭對手的巨大壓力同這種迫不及待的態度是有著密切關系的。本文將會根據英特爾正式公布的資料向讀者公布更多介紹性資料。

498)this.style.width=498;" border=1>

498)this.style.width=498;" border=1>

498)this.style.width=498;" border=1>

498)this.style.width=498;" border=1>

根據英特爾目前的規劃，雙核Intel Xeon 5000系列處理器將會是它最后一個沿用NetBurest架構的系列產品，它將兩顆NetBurst微架構的處理器封裝在一起，可用于 32bit/64bit雙路服務器和工作站。

自從Netburst微架構發布以來，英特爾每一款基于該微架構的產品都會被或多或少的進行修改、優化。這次的Xeon 5000系列處理器也不例外，它們在保持對于傳統IA-32軟件兼容的同時，對于NetBurst微架構進行了進一步的優化— —主要涉及到超管線技術（Hyper Pipelined Technology）和執行追蹤緩存（Execution Trace Cache）。其超管線技術支持多級管線深度，可以允許處理器工作在更高的頻率上。

這個系列的處理器依然支持超線程技術（Hyper-Threading Technology），這樣每個核心可以處理2個線程，每顆雙核心處理器可以并行處理4個線程，雙路配置的處理器則能可以同時處理8個線程。下一代的 Xeon處理器將會采用Core微架構，代號Woodcrest的Xeon處理器將不再支持超線程技術。

當然，這款處理器依然會沿襲Netburst微架構處理器的一些功能，比如高級動態執行機制（Advanced Dynamic Execution）、高級傳輸緩存（Advanced Transfer Cache）、增強浮點和多媒體單元和SSE3。

Xeon 5000系列處理器同樣支持英特爾擴展64位技術（Intel EM64T），從而可以運行利用了64位擴展技術的優勢的操作系統和應用程序。此外，這個系列的處理器也支持XDbit技術（Execute Disable Bit），通過對于內存標記為可執行狀態或者非可執行狀態，放置某些通過內存溢出錯誤來破壞系統的病毒——這個功能是需要操作系統支持的。

Xeon 5000系列處理器支持英特爾虛擬化技術（Intel Virtualization Technology）。虛擬化并非新技術，比如很多VMware、Xeon等產品的用戶早已經在PC或者服務器上實現了虛擬化，英特爾虛擬化技術強調的是通過專門的硬件更好的支持虛擬化應用。

Intel 5000系列芯片組

英特爾發布了三款芯片組用于支持雙核Xeon 5000系列處理器，它們是Intel 5000P、Intel 5000V和Intel 5000X，其中的前兩者主要定位于服務器應用，而后者是定位于工作站應用。我們將會在本章節主要了解Intel 5000P、Intel 5000V這兩款芯片組。

498)this.style.width=498;" border=1>

Intel 5000P、Intel 5000V這兩款芯片組的關系就如同現在的Intel E7520和Intel E7320芯片組的關系，Intel 5000P定位相對較高，Intel 5000V定位略低。Intel 5000P和Intel 5000V芯片組的主要區別在于MCH芯片，它們均可以搭配新的6321ESB芯片或者6700PXH芯片。相對于上一代芯片組E7520/E7320， Intel 5000 MCH芯片在處理器和內存方面做了重大的改進。

498)this.style.width=498;" border=1>

Intel 5000P芯片組功能示意圖

498)this.style.width=498;" border=1>

Intel 5000V芯片組功能示意圖

Intel 5000系列芯片組通過獨立的點對點系統總線支持兩個處理器，完全不同于之前的芯片組采用的共享總線的方式，這被英特爾稱之為雙獨立總線（DIB）。每條總線運行頻率為266MHz（1066MTS），那么安裝了FSB1066處理器的系統的前端總線的總帶寬最高可達17GB/s，安裝了FSB667處理器的系統的前端總線的總帶寬為10.6GB/s。其實從規格表上，我們可以看出Intel 5000芯片組已經為FSB1333做好準備，下一代的Woodcrest核心的處理器可以在現有平臺上平滑升級。

498)this.style.width=498;" border=1>

FB-DIMM內存模組

498)this.style.width=498;" border=1>

FB-DIMM內存模組

近年來從并行向串行轉變的趨勢非常明顯，FB-DIMM內存技術也是其中之一，它采用了多條并聯的串行線，將內存模組上的每個芯片同AMB芯片連接，然后整個內存通道中的所有內存模組也是串接在一起，這樣的設計方式可以系統更加容易獲得大容量、高頻率的內存系統。Intel 5000系列芯片組開始支持FB-DIMM（fully buffered DIMM）內存，英特爾計劃讓這種新型的內存全面取代現有的ECC Register DIMM，因此在新的Intel 5000系列MCH的datasheet中我們發現它并不兼容現有的內存規范。

Intel 5000P MCH支持36bit尋址能力，總共可支持64GB物理內存。MCH支持4個FB-DIMM內存通道，每個通道最高支持4個雙bank FB-DIMM DDR DIMM。因此在非鏡像模式下，MCH最高可支持16 DIMM或者最大64GB物理內存，在鏡像模式下最大可以支持32GB物理內存。Intel 5000V MCH則僅支持2個FB-DIMM內存通道，每個通道最高可支持4 DIMMs，總共可支持8 DIMM，那么最高內存容量可達16 GB。目前主流的E7520 MCH最高可支持16GB DDR2內存或者32GB DDR266內存。

每個安裝了DDR533 FB-DIMM內存的FB-DIMM通道的讀取帶寬為4.25 GB/s，所以4個通道最高可以提供17GB/s的內存帶寬，這正好同FSB1066 DIB總線的帶寬相匹配。FB-DIMM采用了非對稱設計，其上行信號線為10bit，下行信號線為14bit，此時4通道FB-DIMM可以提供 8.5GB/s的寫入帶寬。在雙通道配置的Intel 5000V平臺上，這些數字都將減半，讀取帶寬為8.5GB/s，寫入帶寬為4.25GB/s。

Intel 5000P MCH和Intel 5000V MCH另外一個重要區別是對于PCI-Express總線的支持，5000P MCH支持3個x8 PCI-Express通道，每通道可以進一步配置為2個x4通道，其中1個x8通道（或者配置為2個x4通道）將用于同ESB2通訊。5000V MCH則僅提供1個x8（或者配置為2個x4通道）將用于同ESB2通訊。5000P MCH對于PCI-Express總線的支持同現有的E7520是相似的。

英特爾還發布了新的I/O控制器Hub芯片Intel 6311ESB/6321ESB，這兩款芯片相對于6300ESB進一步強化了高帶寬連接總線，它可以提供2個64bit/133MHz PCI-X通道，而6300ESB則只能支持1個64bit/66MHz PCI-X通道。

Intel 6311ESB和6321ESB最大的區別在網絡方面，6321ESB整合了雙千兆網卡控制器，主板廠商只要再為其配置PHY芯片即可實現低成本的雙千兆網卡輸出。而且6321ESB還支持最新的Intel I/O加速技術，它可以進一步降低網絡運行時對于處理器資源的占用。

Intel 6311ESB/6321ESB芯片通過帶寬為2GB/s的ESI（Enterprise South Bridge Interface）總線同MCH通訊，ESI總線的本質也是PCI-Express技術。前面我們也提及到，MCH和ESB之間除了ESI總線之外，還會通過1條x8 PCI-Express進行輔助通訊，以確保南北橋之間的通訊暢通。Intel 6311ESB/6321ESB芯片還另外提供3個獨立的x4 PCI Express通道，其中的一個用于LAN控制器，另外兩個可以被配置為2x4或者1x8。

Intel 6311ESB/6321ESB都整合了一個Ultra ATA 100控制器、六個SATA控制器端口、一個EHCI控制器、四個UHCI控制器（可提供8個USB 2.0端口）、LPC接口控制器和一個Flash BIOS接口控制器。為了確保各種系統接口的運行效率，保證整個系統的性能，Intel 6311ESB/6321ESB提供了數據緩沖和接口仲裁功能。

Intel 6311ESB/6321ESB兼容ACPI規范，可以支持Full-on、Stop Grant、休眠到內存、掛起到磁盤和軟件關機電源管理狀態。利用整合的LAN功能，Intel 6311ESB/6321ESB也支持用于遠程管理的ASF規范。

我們將Intel 5000系列芯片組主要規格整理為下表：

498)this.style.width=498;" border=1>

熱量管理

隨著處理器技術的變化，或者說隨著處理器發熱量越來越大，在構建服務器系統的時候，熱量管理的重要性越來越突出。只有保持一個適當熱量環境，系統才能長時間、可靠的運行。一個完全的解決方案包括部件級熱量管理和系統級熱量管理。比如CPU所使用的主動或者被動式散熱器就是部件級熱量管理解決方案，系統風扇、導流設計等方面則屬于系統級熱量解決方案。

英特爾對于對于構建基于適用于Xeon 5000的系統給出了基本的要求，對于最低Tcase溫度的要求是相同的，都是5 °C，主要的區別在于對于最高Tcase溫度。5080和5060這兩款TDP為130W的處理器，其Tcase溫度不能超過69 °C（或者78 °C）。而5050和5030這兩款TDP為95W的處理器，其Tcase溫度不能超過61 °C（或者67 °C）。其中的Profile A和ProfileB代表不同的應用環境。

除了對于處理器的外部運行環境提出了要求之外，英特爾還通過熱量監測功能（Thermal Monitor 1）來進一步確保Xeon 5000系列處理器的安全。TM1功能并非英特爾處理器的新功能，我們在這里再次介紹一下。

TM1功能主要是在處理器達到最大運行溫度的時候通過熱量控制電路（TCC， Thermal Control Circuit）控制處理器溫度。TCC可以控制處理器內部的核心時鐘，在處理器過熱的時候對于時鐘信號進行調制，主要方法是通過交替的關閉和打開時鐘來限制處理器的工作從而減少發熱，以盡快的把溫度降低到安全范圍內。TM1機制是處理器內部的自我保護機制之一，并不能通過BIOS等方式進行配置和調節，也不需要處理器之外的硬件、軟件驅動程序或者中斷等操作的支持。在正常的情況下，總線流量處于監聽狀態，當TCC被激活之后，中斷請求則會被鎖定。另外，英特爾還提供了一個輔助機制允許系統軟件強制處理器按照12.5%的幅度降低或者升高其功耗，這被稱為“On-Demand（按需） ”模式，讀者應該區分它同TM1功能的不同。

498)this.style.width=498;" border=1>

隨著CPU、內存、外部設備的性能越來越高，芯片組的負載也在不斷的提升，其發熱量也越來越不容忽視。在我們目前收到的送測服務器產品來看，其芯片組也均安裝了被動式散熱器。上圖中是聯想T280服務器中所使用的Intel 5000V芯片組的散熱片。

Intel 5000 MCH整合了熱量傳感器，系統可以通過軟件對于其狀態進行監控，如果MCH出現過熱的情況，那么它可以通過控制各種接口（比如FSB、I/O）的流量控制其溫度。其溫度傳感器包括一個熱量二極管和8bit精度的逐次近似計算法A/D轉換電路，可以用于測量范圍在0-127.5 °C的溫度。

Dempsey核心的處理器的功耗并沒有明顯的降低，新引入的FB-DIMM卻是一個發熱大戶，在運行期間其AMB芯片的表面溫度接近於百攝氏度是屬于“正常”的。對于服務器廠商來說，需要更加精心的進行系統級散熱設計。

英特爾虛擬化技術

近年來，英特爾也頻頻的提及虛擬化技術，特別是2006年英特爾春季信息技術峰會上設置了專門的展區來演示基于英特爾平臺的虛擬化技術。那么虛擬化可以帶給我們什么？

498)this.style.width=498;" border=1>

虛擬化可以將你的IT環境改造成為更加強大、更具彈性、更富有活力的架構。比如它可以通過把多個操作系統整合到一臺高性能服務器上，最大化利用硬件平臺的所有資源，讓你用更少的投入實現更多的應用，還可以簡化IT架構，降低管理資源的難度，避免IT架構的非必要擴張。你還可以單個服務器上復制多個運行相同應用的虛擬機，這樣當所某個虛擬機上所運行的程序出現問題的時候，可以快速的用另外一個虛擬機來代替，最大化保持業務的持續性，而不用增加太多的硬件平臺的投入。軟件開發者可以在同一個硬件平臺上的不同虛擬機上測試不同版本的軟件，虛擬技術通過通過復制環境而輕易的幫助用戶達成了節約成本的目的。

應該說虛擬化并不算一項新的技術，借助于多家軟件廠商已經推出的成熟的軟件解決方案，它已經應用到從個人電腦到數據中心多年。英特爾利用自己在硬件設計方面的技術優勢，將虛擬化應用進一步“普及”到了X86服務器和工作站上，并將其稱為英特爾虛擬化技術（Intel Virtualization Technology）。

498)this.style.width=498;" border=1>

操作系統被設計用來直接訪問硬件平臺的資源；它們一般不會共享對于硬件的控制。虛擬化技術則是在真正的硬件平臺和操作系統之間插入一個VMM（虛擬機監視器）層，它來模擬不同的硬件設備，使得每個虛擬機（VM）中的操作系統都認為自己在同硬件通訊，而實際上是VMM負責中斷、資源的調配。具體的說，VMM主要的作用包括以下的4個方面：

• 模擬完整的硬件環境，這是虛擬機最主要的也是必要的功能，理想的狀態下，操作系統和應用程序對于自己究竟是同真正的硬件通訊還是同虛擬機通訊并不知情

• 隔離，不同的虛擬機位于不同的分區上，一個虛擬機上的錯誤不會波及到另外一個虛擬機，因此隔離的作用可以提供一個較高安全水平和可用性的虛擬環境。用戶可以對每個分區進行單獨的控制，可以關閉或者停止某個虛擬機而不會影響平臺上的其它虛擬機。

• 分配平臺資源（進程、內存、I/O、存儲等等）

• 封裝軟件棧（包括操作系統和狀態信息），使得它們可以被方便的拷貝并且傳輸到新的虛擬機上

在IA-32架構上，所有的軟件運行在不同的層上(Ring -0 到 Ring-3)。操作系統運行在Ring-0上，而獨立的應用程序則一般運行在Ring-3上，這個層受到的約束較多。當在硬件平臺上運行虛擬機的時候， VMM必須具有對硬件資源的控制權，因此通常的做法是讓VMM運行在Ring-0，而客戶操作系統運行在Ring-1或者Ring-3。但是，當今的操作系統已經被設計是運行在Ring-0上，所以VMM需要解決的是如何讓這些操作系統如何其控制。

一種方式是VMM實時的監控硬件資源和客戶操作系統（GUEST OS）的運行情況，確保客戶操作系統不會接收到錯誤的指令。可想而知，這種方式會占用大量的系統資源，虛擬機的性能會受到明顯的影響。另外一種方法是對于操作系統進行靜態的修改，但是這需要操作系統廠商的配合，廠商即便是修改了，那么結果是運行在物理平臺上的操作系統和運行在虛擬機上的操作系統有諸多的不同，向虛擬機移植的過程依然可能會產生不少問題。

英特爾虛擬化技術的核心是通過提供一定程度的硬件支持，從而消除使用純軟件解決方案的諸多問題。首先，它依然允許客戶操作系統和應用程序運行在最初所設計的層上，這樣這些程序就無需進行修改，然后給予VMM更高的權限。其次，通過硬件支持 VMM和客戶操作系統之間的過渡（Hardware-Based Transitions），這大大降低了虛擬機運行過程對于系統資源的占用。最后，提供基于硬件的內存保護，VMM、每個客戶操作系統的狀態系統都被保存在專用的內存空間內，從而有效的確保了不同的進程的完整性。

除此之外，英特爾虛擬化技術支持64bit軟件& mdash;—包括64bit操作系統和運行其上的軟件。

更重要的是，英特爾正在試圖利用自己在業界的影響力，協同操作系統廠商（Microsoft）、虛擬機軟件開發商（Microsoft、VMware、XenSource）通過英特爾虛擬化技術將虛擬解決方案標準化，這樣可以大大降低IT架構的復雜性，從而提升運行效率。　

英特爾I/O加速技術

目前有幾種技術在試圖提升網絡應用的效能，降低網絡應用對于系統處理器資源的占用。TOE（TCP Offload Engine，TCP卸載引擎）通過網卡上的專用處理器處理部分或者全部的封包，借此來降低對于系統處理器資源的占用，不過這種解決方案也只是對于具有某些特征的數據包有效；RDMA（Remote Direct Memory Access，遠程直接內存訪問）是發送端系統直接將有效數據送至目的系統的指定的內存中，無需移動數據包的時間消耗，因此大大提升了網絡傳輸的效率。但是這種技術需要專用的網卡，應用程序也需要進行修改，甚至還增加了一個RDMA層的封裝過程，而且這種操作風險較高，因此目前看來還并非一個吸引人的解決方案；Onloading技術將系統處理器作為處理網絡流量的第一引擎，盡可能的提升CPU處理器網絡數據包的效率，這種思想已經被英特爾I/O加速技術借鑒。

498)this.style.width=498;" border=1>

上圖顯示了客戶端從服務器請求數據的一個典型過程，在這個過程中影響應用程序響應時間的因素很多，封包必須經過接收、識別和處理才能將其中的數據提供給應用程序使用，應用程序根據所接收的指令向存儲設備發送請求，要求獲得指定的數據，這些數據還要被分解為TCP/IP包傳回到客戶端。這個過程中解包、封裝包的過程對于處理器而言并不是一個復雜的過程，但是卻是會占用處理器的時間，特別是現在的千兆網絡應用越來越普及的今天。

英特爾I/O加速技術除了從網絡設備本身方面進行優化之外，在整個系統的多個方面都進行了與之配套的優化，同已經較為廣泛使用的TOE技術有較多的不同：

CPU 方面：專門為Intel架構優化網絡堆棧，從而可以降低處理器計算負載
MCH 方面：整合了數據移動引擎（Data movement engine）
LAN 方面：在MAC層實現硬件加速
OS 方面：Microsoft Windows 2003 Server已經提供支持，Liunx將會提供支持

498)this.style.width=498;" border=1>

498)this.style.width=498;" border=1>

我們在微軟網站下載了系統補丁KB912222-x86- enu.exe并且進行了安裝，然后升級“Base System Device”設備的驅動程序，它會在支持I/O AT技術的網卡驅動包中找到自己的驅動，這個設備最后被識別為Intel 5000 Series Chipsets Integrated Device-1A38

498)this.style.width=498;" border=1>

在查看該設備的屬性，會發現一個名稱為“ Setting”的標簽，在這里用戶可以選擇是否啟用英特爾I/O加速技術。

我們分別在啟用和關閉英特爾I/O加速技術的情況下運行一定的網絡相關測試，然后記錄其處理器負載情況：　

498)this.style.width=498;" border=1>

未開啟I/O AT功能時處理器負載

498)this.style.width=498;" border=1>

開啟I/O AT功能時處理器負載

聯想T280服務器

在英特爾發布Bensley平臺的同時，聯想也正式推出了其基于雙路雙核Xeon處理器的T280/R280服務器，其中的T280是一款塔式服務器，R280則是一款5U高度的塔式服務器。這兩款服務器因具有多種創新特性獲得了2006年美國IDF創新大獎。

498)this.style.width=498;" border=1>

聯想T280服務器主板采用了Intel 5000V MCH和6321ESB芯片組，可以支持英特爾Xeon 5000系列處理器，送測樣機配置了兩顆Xeon 5050處理器，其主頻為3.0GHz，667MHz前端總線，2x2MB L2緩存。

這款服務器支持最新的FB-DIMM內存技術，其提供了6個FB-DIMM內存插槽，可配置為雙通道模式，最高可以安裝24GB的內存。另外還支持內存冗余、內存RAID、x4 SDDC、ECC等技術。送測樣機配置了4條英飛凌FB-DIMM 533MHz DDR2內存，每條容量512MB，配置為雙通道模式，最高可以提供8.7GB/s的內存帶寬。

498)this.style.width=498;" border=1>

服務器主板板載了Adaptec Ultra 320 SCSI控制器，可支持HostRAID 0/1/1E等磁盤陣列模式。我們收到的送測樣機還配置了LSI MegaRAID 320-0 零通道RAID卡，并且配置了三塊FUJITSU MAT3073NC硬盤，我們在測試期間用它們組建了RAID 5磁盤陣列。

498)this.style.width=498;" border=1>

英特爾6321ESB芯片整合了雙千兆網卡控制器，配合主板板載的Intel 82563EB雙PHY芯片，實現了雙千兆網卡的功能。正確的安裝驅動程序之后，在硬件管理器中這款網卡的名稱是Intel Pro/1000EB Network Connection with I/O Acceleration。

T280的前面板上部安裝了一個52倍速光驅和一個軟驅，另外還預留了一個3.5英寸擴展位。在上部的一側是電源開關、復位開關、系統指示燈、磁盤指示燈、網卡指示燈和故障指示燈。前面板的下半部分是硬盤艙，可以安裝4塊SCSI硬盤，它們下方的空間還可以再安裝一個相同的硬盤艙，因此這款服務器最高可安裝8塊硬盤。服務器的前面板上還設計了前置VGA輸出和2個USB端口，方便服務器維護。

498)this.style.width=498;" border=1>

T280機箱內