第一章企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心現(xiàn)代化概論
數(shù)據(jù)中心的發(fā)展歷程
數(shù)據(jù)中心雛形階段
數(shù)據(jù)中心概念清晰化階段
技術(shù)與需求推動(dòng)數(shù)據(jù)中心發(fā)展
企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心的演進(jìn)
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的由來(lái)與特性
本章小結(jié)
第二章現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心之機(jī)房篇
數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)概述
數(shù)據(jù)中心機(jī)房的發(fā)展
數(shù)據(jù)中心機(jī)房的趨勢(shì)
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心機(jī)房技術(shù)
數(shù)據(jù)中心機(jī)房的“綠色”指標(biāo)
數(shù)據(jù)中心機(jī)房選址
數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電
數(shù)據(jù)中心機(jī)房冷卻
數(shù)據(jù)中心機(jī)房模塊化
數(shù)據(jù)中心機(jī)房的現(xiàn)代化管理
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心機(jī)房規(guī)劃
新建數(shù)據(jù)中心機(jī)房
改造數(shù)據(jù)中心機(jī)房
租用數(shù)據(jù)中心機(jī)房
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)實(shí)踐
數(shù)據(jù)中心定位
數(shù)據(jù)中心選址
數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)中心運(yùn)維
數(shù)據(jù)中心建設(shè)案例
本章小結(jié)
第三章現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心之基礎(chǔ)架構(gòu)篇
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心計(jì)算技術(shù)與實(shí)踐
計(jì)算技術(shù)概述
計(jì)算技術(shù)發(fā)展與展望
數(shù)據(jù)中心計(jì)算現(xiàn)代化技術(shù)
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心計(jì)算技術(shù)實(shí)踐
本節(jié)小結(jié)
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與實(shí)踐
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展回顧
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心主要網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐
本節(jié)小結(jié)
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)技術(shù)與實(shí)踐
存儲(chǔ)介質(zhì)的發(fā)展
存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展
存儲(chǔ)架構(gòu)的發(fā)展
存儲(chǔ)功能的發(fā)展
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)系統(tǒng)核心技術(shù)
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)實(shí)踐
本節(jié)小結(jié)
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心融合技術(shù)
融合架構(gòu)的發(fā)展
超融合架構(gòu)——軟件定義數(shù)據(jù)中心的基石
如何搭建現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心超融合架構(gòu)
超融合平臺(tái)的實(shí)踐之路
本節(jié)小結(jié)
第四章現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心之應(yīng)用與數(shù)據(jù)篇
數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用發(fā)展概述
應(yīng)用的起源
C/S架構(gòu)應(yīng)用
B/S架構(gòu)應(yīng)用及SOA架構(gòu)應(yīng)用
萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的應(yīng)用
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心應(yīng)用與數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)
數(shù)據(jù)管理技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)
企業(yè)級(jí)應(yīng)用框架
企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)管理
應(yīng)用與數(shù)據(jù)關(guān)系的轉(zhuǎn)型
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心應(yīng)用體系演進(jìn)實(shí)踐
彩票行業(yè)發(fā)展及數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心應(yīng)用軟件管理剖析
行業(yè)長(zhǎng)期規(guī)劃和階段性建設(shè)的實(shí)踐
對(duì)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用軟件管理的展望
本章小結(jié)
第五章現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心之安全篇
安全系統(tǒng)的發(fā)展歷程
階段一：早期關(guān)注物理安全和系統(tǒng)安全
階段二：網(wǎng)絡(luò)興起后，網(wǎng)絡(luò)安全成為主要矛盾
階段三：云時(shí)代，面向應(yīng)用的安全體系建設(shè)
現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心的安全體系
安全體系建設(shè)方法論
安全防護(hù)對(duì)象
安全風(fēng)險(xiǎn)分析
安全方案的標(biāo)準(zhǔn)、模型和原則
安全系統(tǒng)架構(gòu)
安全系統(tǒng)建設(shè)
硬件的物理安全
硬件的網(wǎng)絡(luò)安全
軟件的系統(tǒng)安全
數(shù)據(jù)的應(yīng)用安全
人員的管理安全
業(yè)務(wù)連續(xù)性
業(yè)務(wù)連續(xù)性的定義
關(guān)于業(yè)務(wù)連續(xù)性的風(fēng)險(xiǎn)分析
異地容災(zāi)
行業(yè)的最佳實(shí)踐
組織體系
制度體系
技術(shù)體系
本章小結(jié)
第六章現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心之運(yùn)維篇
IT運(yùn)維發(fā)展概述
IT運(yùn)維水平衡量體系
可用性指標(biāo)
總體擁有成本指標(biāo)
效率指標(biāo)
技術(shù)先進(jìn)性指標(biāo)
運(yùn)維體系架構(gòu)設(shè)計(jì)
基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ITIL的運(yùn)維架構(gòu)
基于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T28827的運(yùn)維管理架構(gòu)
現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心運(yùn)維體系核心技術(shù)
全球開(kāi)花的ITIL
落地中國(guó)的GB/T28827
新時(shí)代的跨界產(chǎn)物DevOps
現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維實(shí)踐
本章小結(jié)
第七章數(shù)據(jù)中心向云演進(jìn)
企業(yè)數(shù)據(jù)中心面臨的挑戰(zhàn)
后危機(jī)時(shí)代企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心面臨的挑戰(zhàn)
“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下運(yùn)作模式的重塑和面臨的挑戰(zhàn)
企業(yè)數(shù)據(jù)中心云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)概述
云計(jì)算之服務(wù)模式
云計(jì)算之商業(yè)模式
云計(jì)算之關(guān)鍵技術(shù)
企業(yè)數(shù)據(jù)中心向云演進(jìn)的策略與方法
數(shù)據(jù)中心的整合集中、標(biāo)準(zhǔn)化和優(yōu)化
云平臺(tái)建設(shè)
應(yīng)用遷移云化
服務(wù)化運(yùn)營(yíng)
企業(yè)數(shù)據(jù)中心向云演進(jìn)的實(shí)踐
云的基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)一步完善
從傳統(tǒng)業(yè)務(wù)往互聯(lián)網(wǎng)+演進(jìn)的IaaS+
云的運(yùn)營(yíng)與企業(yè)IT的融合
云的質(zhì)量保障體系
企業(yè)數(shù)據(jù)中心向云演進(jìn)的價(jià)值與展望
本章小結(jié)
第八章邁向現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心
建立現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心的發(fā)展愿景
明確業(yè)務(wù)方向
現(xiàn)狀分析
IT模型設(shè)計(jì)
確認(rèn)IT規(guī)劃
把握信息技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)
構(gòu)建現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心的生態(tài)系統(tǒng)
組織和流程對(duì)戰(zhàn)略目標(biāo)的承接和實(shí)現(xiàn)
績(jī)效和激勵(lì)對(duì)戰(zhàn)略目標(biāo)的承接和實(shí)現(xiàn)
服務(wù)提供者的選擇與管理
結(jié)束語(yǔ)
第三章現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心之基礎(chǔ)架構(gòu)篇
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心計(jì)算技術(shù)與實(shí)踐
計(jì)算技術(shù)概述
顧名思義，計(jì)算機(jī)（電腦）主要代替人腦實(shí)現(xiàn)計(jì)算功能，幫忙人類(lèi)完成復(fù)雜計(jì)算的任務(wù)。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展不到100年時(shí)間，尤其是最近半個(gè)世紀(jì)電子計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，將人類(lèi)從重復(fù)且繁重的計(jì)算處理中解脫出來(lái)，給人類(lèi)生活品質(zhì)帶來(lái)質(zhì)的飛躍，人類(lèi)文明得到空前的繁榮。
“計(jì)算機(jī)（computer）”原本是一個(gè)工種的稱(chēng)呼，主要是女性從事的職業(yè)，其任務(wù)是執(zhí)行所需的計(jì)算，諸如導(dǎo)航、重復(fù)計(jì)算的潮汐表和天文歷書(shū)行星位置。數(shù)百年間人類(lèi)不斷尋找一種方式，即一種機(jī)制和工具可以重復(fù)執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。
算盤(pán)是人類(lèi)計(jì)算的早期工具。現(xiàn)存最古老的算盤(pán)是由巴比倫人在公元前300年發(fā)明，一個(gè)熟練的算盤(pán)操作人員做加減法的速度可以匹配手搖機(jī)械計(jì)算器，但乘法和除法要慢很多。1617年一個(gè)名叫約翰·奈皮爾的蘇格蘭人發(fā)明了對(duì)數(shù)，這種技術(shù)通過(guò)加法執(zhí)行乘法，每個(gè)操作數(shù)對(duì)數(shù)的原始值來(lái)自一張表格。根據(jù)奈皮爾的發(fā)明誕生了現(xiàn)今的計(jì)算尺(如圖3.1所示)，直到1960年NASA工程師仍然使用計(jì)算尺，通過(guò)水星、雙子座和阿波羅號(hào)把人類(lèi)送上月球。
圖3.1奈皮爾對(duì)數(shù)計(jì)算尺
萊布尼茨成功發(fā)明了集四大功能(加法，減法，乘法和除法)于一體的階梯計(jì)算器，萊布尼茨是第一個(gè)提倡使用二進(jìn)制數(shù)字的人。
1801年，法國(guó)人Jacquard發(fā)明了動(dòng)力織機(jī)，它可以自動(dòng)地從穿孔的木卡片上讀取它的織法。1890年，Hollerith發(fā)明的裝置是由一個(gè)能感知孔的讀卡器、驅(qū)動(dòng)齒輪計(jì)算裝置(類(lèi)似汽車(chē)?yán)锍瘫?和一個(gè)大表盤(pán)來(lái)顯示結(jié)果。Hollerith成立了制表計(jì)算公司，幾經(jīng)收購(gòu)后，最終成為國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司（IBM）。在2000年總統(tǒng)選舉時(shí)，佛羅里達(dá)州依然使用這種“打孔”計(jì)數(shù)。
1936年由圖靈提出一種抽象的計(jì)算模型，將人們使用紙筆進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算的過(guò)程進(jìn)行抽象，由一臺(tái)的機(jī)器替代人們進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，為了模擬人的這種計(jì)算，圖靈構(gòu)造出一臺(tái)假想的機(jī)器，即圖靈機(jī)(如圖3.2所示)，包括一條紙帶、一個(gè)讀寫(xiě)頭、一個(gè)狀態(tài)寄存器和一套控制規(guī)則。
圖3.2圖靈機(jī)原理圖
第二次世界大戰(zhàn)時(shí)，美國(guó)軍方想要比機(jī)械計(jì)算器更好的工具，于是愿意投資實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算。最早嘗試建立電子計(jì)算機(jī)（即無(wú)齒輪、凸輪、皮帶、軸等的數(shù)字計(jì)算機(jī)）的是愛(ài)荷華州立大學(xué)的數(shù)學(xué)物理學(xué)教授J.V.Atanasoff；到1941年，他成功地發(fā)明了一臺(tái)機(jī)器，可以解29個(gè)未知數(shù)的方程式。這臺(tái)機(jī)器第一次將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電容器上，這就是今天在其內(nèi)存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)的鼻祖。
1944年，哈佛大學(xué)和IBM成功研制了計(jì)算機(jī)HarvardMarkⅠ。這是美國(guó)的第一個(gè)可編程數(shù)字計(jì)算機(jī)，但它不是純粹的電子計(jì)算機(jī)，是由開(kāi)關(guān)、繼電器、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、離合器組成。
MarkⅠ能夠操作23位數(shù)字，它可以在0.3s內(nèi)完成加減任意2個(gè)數(shù)，乘法需要4s，除法需要10s；與之對(duì)比，2000年左右的計(jì)算機(jī)能夠每秒處理10億次加減法。盡管MarkI擁有75萬(wàn)個(gè)組件，它只能存儲(chǔ)72個(gè)數(shù)字；現(xiàn)在PC能夠輕易地在內(nèi)存存儲(chǔ)16GB數(shù)據(jù)，在硬盤(pán)存儲(chǔ)4TB數(shù)據(jù)，從內(nèi)存獲取數(shù)據(jù)耗時(shí)為μs級(jí)別，在硬盤(pán)中獲取數(shù)據(jù)耗時(shí)為ms級(jí)別，這種速度顯然是機(jī)械驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)無(wú)法達(dá)到的，這也是為什么電子計(jì)算將代替其機(jī)械機(jī)制的“前輩”計(jì)算機(jī)。
集成電路的主要優(yōu)勢(shì)不是不再使用晶體管開(kāi)關(guān)，而是數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的晶體管集成批量生產(chǎn)，集成電路上所有元素的裝配都是通過(guò)光學(xué)膜來(lái)區(qū)分電路層，這加快了計(jì)算機(jī)的裝配進(jìn)程，并降低了成本，從而使大家負(fù)擔(dān)得起。
就此計(jì)算機(jī)開(kāi)始邁入電子時(shí)代。1965年戈登摩爾預(yù)言，半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量將每年增加一倍，之后調(diào)整為每18~24個(gè)月。我們稱(chēng)為摩爾定律，這一定律揭示了信息技術(shù)發(fā)展的速度。
1953年，GraceHopper創(chuàng)造了第一個(gè)高級(jí)語(yǔ)言“FlowMatic”(一種商用數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)語(yǔ)言)。這種語(yǔ)言最終造成臭名昭著的“千年蟲(chóng)”問(wèn)題。高級(jí)語(yǔ)言被設(shè)計(jì)為比計(jì)算機(jī)所理解的二進(jìn)制語(yǔ)言更容易被人類(lèi)接受，任何一種高級(jí)語(yǔ)言如果沒(méi)有編譯器將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制語(yǔ)言是沒(méi)有任何意義的，因此GraceHopper也創(chuàng)建了世界上第一個(gè)編譯器。
編程除了二進(jìn)制語(yǔ)言外，慢慢演變出匯編語(yǔ)言、Basic、PHP、Perl、Python、C、C++、Java、Ruby、Swift等高級(jí)編程語(yǔ)言，這些語(yǔ)言越來(lái)越貼近我們真實(shí)語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言的發(fā)展極大地豐富了應(yīng)用，提高了工作效率。
一直以來(lái)，人類(lèi)都在不斷探索新的計(jì)算技術(shù)，從機(jī)械到電子，這些也為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，從二進(jìn)制語(yǔ)言到操作系統(tǒng)及云化技術(shù)，不斷地簡(jiǎn)化管理復(fù)雜度并完善人類(lèi)的體驗(yàn)。
計(jì)算技術(shù)發(fā)展與展望
計(jì)算裝置從手工發(fā)展到機(jī)械再到電子模式，計(jì)算形式百花齊放，從大型機(jī)、小型機(jī)、x86平臺(tái)服務(wù)器到現(xiàn)在的各種移動(dòng)終端；從大型機(jī)虛擬出多個(gè)主機(jī)，到高性能計(jì)算和云計(jì)算將多個(gè)主機(jī)整合成一個(gè)性能更強(qiáng)更統(tǒng)一的計(jì)算資源供人類(lèi)任意調(diào)用；使用計(jì)算機(jī)的人群從軍方和科研等特定人員，已經(jīng)普及到人類(lèi)的生活每一個(gè)角落。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)經(jīng)歷短短一個(gè)甲子年，馮·諾依曼的體系架構(gòu)雖然沒(méi)有變化，技術(shù)的發(fā)展遵循摩爾定律，使得電子計(jì)算機(jī)走下神壇，存在的形式不斷演變，往越來(lái)越便攜的終端方向發(fā)展，最終成為人類(lèi)的一個(gè)“器官”，即1988年馬克·威瑟提出的泛在計(jì)算，各種形式的終端嵌入了感知、處理能力，各設(shè)備之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)并協(xié)同工作。需要更大的處理能力時(shí)，強(qiáng)大的云計(jì)算方向?qū)⒊蔀槿祟?lèi)的“核電站”，處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分發(fā)到各個(gè)終端，計(jì)算也將出現(xiàn)更多類(lèi)似生物、量子計(jì)算的形式，但目前尚未不成熟，企業(yè)級(jí)現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心仍將延續(xù)摩爾定律繼續(xù)前行。
計(jì)算的發(fā)展總體劃分為三個(gè)階段：主機(jī)終端時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時(shí)代，泛在計(jì)算時(shí)代。第一次浪潮是很多人共享的大/小型機(jī)；目前我們正處于第二次浪潮，個(gè)人計(jì)算機(jī)迅猛發(fā)展，人和機(jī)器互動(dòng)的時(shí)代；后面就是泛在計(jì)算階段，計(jì)算無(wú)處不在的時(shí)代，有人稱(chēng)之為計(jì)算機(jī)的第三次浪潮。
主機(jī)終端階段
主機(jī)終端相對(duì)處理能力強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定，但較為封閉。資源分配存在兩個(gè)不同的階段，由于性能的問(wèn)題，前期分時(shí)利用資源為主，后期性能提升采用虛擬化技術(shù)，對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行切分。
主機(jī)階段的出現(xiàn)是以1946年2月14日誕生于美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的ENIAC為標(biāo)志，ENIAC是世界上第一臺(tái)具備現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)概念的設(shè)備，具備17468根電子管、7200根晶體二極管、1500個(gè)中轉(zhuǎn)、70000個(gè)電阻器、10000個(gè)電容器、1500個(gè)繼電器和6000多個(gè)開(kāi)關(guān)，處理能力每秒5000次加法或400次乘法，達(dá)到機(jī)械式計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算數(shù)萬(wàn)倍。ENIAC的誕生標(biāo)志著人類(lèi)擺脫人腦和機(jī)械計(jì)算的年代，進(jìn)入電子計(jì)算的時(shí)代，開(kāi)啟嶄新的紀(jì)元。
大型機(jī)硬件
大型機(jī)是安裝在一個(gè)封閉的盒子中的計(jì)算系統(tǒng)。大型機(jī)最早是指IBM的System/360計(jì)算機(jī)。1964年4月7日，IBM第一臺(tái)大型機(jī)System/360誕生了，雖然投資了高達(dá)50億美元來(lái)開(kāi)發(fā)，但后來(lái)被證實(shí)是改變商業(yè)的革命性產(chǎn)品，直到今天，IBM大型機(jī)經(jīng)歷了近一甲子的風(fēng)雨還在政府機(jī)構(gòu)、銀行等企事業(yè)支撐核心業(yè)務(wù)，如人口的統(tǒng)計(jì)，客戶(hù)行為的統(tǒng)計(jì)分析，企業(yè)ERP和銀行在線交易處理等。
目前大型機(jī)主要是IBM的SystemZ系列產(chǎn)品，其一直服務(wù)于政府和企業(yè)的核心應(yīng)用，全球500強(qiáng)的企業(yè)大部分還是IBMSystemZ的客戶(hù)，全球重要核心數(shù)據(jù)仍有一部分運(yùn)行在IBM大型機(jī)上。
IBM占據(jù)了全球90%的大型機(jī)市場(chǎng)，剩下的廠商包括：ClearPath大型機(jī)、Unisys大型機(jī)等。2000年以后，日立和IBM合作生產(chǎn)Z800系列，最后日立獨(dú)立生產(chǎn)自己的大型機(jī)設(shè)備，惠普收購(gòu)Tandem公司而擁有自己的NonStop大型機(jī)系統(tǒng)。在歐洲市場(chǎng)還能見(jiàn)到富士通的BS2000和ICLVME大型機(jī)。2012年戴爾也看上了大型機(jī)市場(chǎng)，開(kāi)始涉足IBM長(zhǎng)期統(tǒng)治的大型機(jī)市場(chǎng)。
但近年來(lái)隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的興起、x86服務(wù)器性能的快速崛起，大型機(jī)面臨基礎(chǔ)架構(gòu)轉(zhuǎn)型的沖擊，大型機(jī)是否會(huì)退出歷史舞臺(tái)成為重要的問(wèn)題，根據(jù)歷史合久必分、分久必合的經(jīng)驗(yàn)，大型機(jī)發(fā)展到小型機(jī)再到x86，雖然單機(jī)物理尺寸變小，但有些性能反而增強(qiáng)。
大型機(jī)芯片
IBM在1958年發(fā)布第一臺(tái)全晶體管計(jì)算機(jī)RCA501。次年IBM公司推出了7070、7090等大型晶體管計(jì)算機(jī)以及I401等中小型晶體管計(jì)算機(jī)。1964年，IBM繼續(xù)研制成功第一臺(tái)大型機(jī)IBMSystem/360系列，采用大規(guī)模集成電路工藝。
面向航空、金融、政府等行業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)，2010年IBM發(fā)布了SystemZEnterprise196大型機(jī)。新型主機(jī)的處理器為四核5.2GHz主頻，是目前單核主頻最快的處理器。
與此對(duì)應(yīng)的，另一個(gè)全球大型機(jī)巨頭Unisys2014年宣布停止使用已有數(shù)十年的大型機(jī)專(zhuān)用處理器，轉(zhuǎn)而改成英特爾處理器。Unisys將擁有12款安裝至強(qiáng)E52600v2的高端服務(wù)器。這些服務(wù)器面向海關(guān)、銀行、交通和電信部門(mén)客戶(hù)，但這些高端服務(wù)器仍運(yùn)行之前遺留的應(yīng)用程序，應(yīng)用程序因?yàn)樘幚砥髦噶罴牟煌瑢⒚媾R兼容性問(wèn)題。
因此在選擇技術(shù)方向非常重要，必須具有前瞻性，如果原廠商的技術(shù)路線發(fā)生突變，用戶(hù)的應(yīng)用延續(xù)性很難保持。
大型機(jī)虛擬化技術(shù)
由于目前虛擬化技術(shù)在x86服務(wù)器上的迅速普及已經(jīng)引發(fā)了虛擬化技術(shù)和云計(jì)算的熱潮。無(wú)論是軟件還是硬件的虛擬化技術(shù)最初只是應(yīng)用在大型主機(jī)上，后來(lái)才遷移到x86平臺(tái)上。以下是虛擬化發(fā)展的歷程。
1965年，在IBM公司內(nèi)部代碼為“M44/44X”的項(xiàng)目中，起初僅定義虛擬內(nèi)存管理機(jī)制，應(yīng)用程序可以運(yùn)行在虛擬的內(nèi)存中，為多個(gè)用戶(hù)的應(yīng)用提供獨(dú)立的內(nèi)存資源。1968年IBM首次發(fā)明全面虛擬化概念并應(yīng)用在C67大型機(jī)上，發(fā)明了操作系統(tǒng)虛擬機(jī)技術(shù)，允許在單臺(tái)主機(jī)上并行運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并通過(guò)虛擬機(jī)監(jiān)視器虛擬所有的硬件接口，讓更多使用者充分地利用昂貴的大型機(jī)資源。
1984年，Amdahl、HDS與IBM聯(lián)合發(fā)明了LPAR（logicalpartition，邏輯分區(qū)）技術(shù)并應(yīng)用在IBM390大型機(jī)上。2001年IBM將LPAR技術(shù)移植遷移至P和I系列小型機(jī)上。1998年VMware將虛擬化技術(shù)引入到x86架構(gòu)上，從此虛擬化技術(shù)慢慢地在普通服務(wù)器上開(kāi)始落地。
IBM是虛擬機(jī)技術(shù)的鼻祖，并涌現(xiàn)了一批具備虛擬功能的大型機(jī)，如IBM360/67、VM/370等型號(hào)，通過(guò)虛擬機(jī)監(jiān)控器的技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理硬件虛擬化，產(chǎn)生許多虛擬機(jī)實(shí)例運(yùn)行在獨(dú)立的操作系統(tǒng)上。
虛擬化技術(shù)在成本控制上的巨大優(yōu)勢(shì)，使得RISC服務(wù)器與小型機(jī)也采用虛擬化技術(shù)。1999年IBM在其AS/400上提出邏輯分區(qū)(LPAR)技術(shù)和集群高可用性解決方案，使得具有LPAR邏輯分區(qū)技術(shù)的單臺(tái)AS/400如同12臺(tái)物理的服務(wù)器。2002年IBM更進(jìn)一步地在AIXv5.2版本上實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)，即熱分區(qū)技術(shù)，允許操作系統(tǒng)不重啟時(shí)重新劃分CPU、內(nèi)存和其他系統(tǒng)資源分區(qū)，這種類(lèi)似現(xiàn)在熱插拔的技術(shù)，使得系統(tǒng)管理更加敏捷，提升效率，降低總體擁有成本。
雖然HP、Sun等公司在自己的RISC服務(wù)器上采用虛擬化技術(shù)，但畢竟使用大型機(jī)和小型機(jī)的用戶(hù)占比不高，主要廠商的產(chǎn)品和技術(shù)之間并不兼容，虛擬化技術(shù)一直不太被關(guān)注，直到VMware公司的出現(xiàn)。
大型機(jī)操作系統(tǒng)
大型機(jī)前期由于計(jì)算機(jī)設(shè)備昂貴，用戶(hù)群也集中在政府機(jī)構(gòu)，并沒(méi)有批量生產(chǎn)，廠商為每一個(gè)型號(hào)的計(jì)算機(jī)創(chuàng)建不同的操作系統(tǒng)，因而造成兼容性問(wèn)題，此計(jì)算機(jī)的程序無(wú)法移植到新一代計(jì)算機(jī)中運(yùn)行，直到1964年IBM經(jīng)典的大型機(jī)System/360的出現(xiàn)，IBM才給它做出通用統(tǒng)一的操作系統(tǒng)OS/360，部署在同系列主機(jī)中，并且其新的產(chǎn)品線也以O(shè)S/360為基礎(chǔ)改進(jìn)操作系統(tǒng)，確保代碼在不同系列主機(jī)上運(yùn)行的兼容性。
OS/360出現(xiàn)時(shí)引入兩大重要的概念，一是引入存儲(chǔ)設(shè)備，永久保存數(shù)據(jù)的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器；二是分時(shí)概念的誕生，這是現(xiàn)在VMware虛擬化技術(shù)的核心，分時(shí)技術(shù)讓所有用戶(hù)或程序感覺(jué)自己獨(dú)占主機(jī)的資源。
目前在通用計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)主要有兩大類(lèi)：類(lèi)UNIX操作系統(tǒng)和微軟Windows操作系統(tǒng)；其他的嵌入式操作系統(tǒng)采用多樣的系統(tǒng)。
類(lèi)UNIX是一個(gè)操作系統(tǒng)集合，主要包括UNIX、BSD、SystemV和Linux等操作系統(tǒng)。UNIX允許廠商在一個(gè)定義前提下自由地開(kāi)發(fā)自己的操作系統(tǒng)版本，UNIX系統(tǒng)運(yùn)行在從大型機(jī)到嵌入式系統(tǒng)的各種處理器架構(gòu)上，主要用于穩(wěn)定性和可靠性要求苛刻的環(huán)境下。
和大型機(jī)UNIX不同，開(kāi)源軟件例如Linux和BSD逐步開(kāi)始流行，并且已經(jīng)進(jìn)入桌面操作系統(tǒng)領(lǐng)域。APPLE公司的MacOSX是一個(gè)BSD特例，其也是一個(gè)閉源操作系統(tǒng)。和開(kāi)源類(lèi)UNIX操作系統(tǒng)不同，HPUX和AIX是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)并僅運(yùn)行在客戶(hù)購(gòu)買(mǎi)的設(shè)備上的商業(yè)操作系統(tǒng)，僅有一些特殊的如Solaris可以運(yùn)行在廠商設(shè)備和基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PC上，主流的UNIX操作系統(tǒng)正在慢慢兼容和融合。
云操作系統(tǒng)將計(jì)算能力融合起來(lái)，變成統(tǒng)一計(jì)算資源池，高端存儲(chǔ)到中低端存儲(chǔ)再到分布式存儲(chǔ)，軟件定義將其融合起來(lái)變成統(tǒng)一存儲(chǔ)資源池。大型機(jī)將轉(zhuǎn)向另一個(gè)方向，即超融合方向，實(shí)現(xiàn)計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)加存儲(chǔ)結(jié)合整合為一體。目前大型機(jī)支撐的應(yīng)用已經(jīng)萎縮到保險(xiǎn)、證券、銀行、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)，其對(duì)可用性和可靠性要求嚴(yán)苛。
小型機(jī)硬件
隨著大型機(jī)影響的不斷擴(kuò)大，日常生活對(duì)計(jì)算資源的需求也擴(kuò)大，但畢竟大型機(jī)的采購(gòu)和運(yùn)維成本讓人望而卻步，因此迫使廠商研發(fā)性能強(qiáng)大且成本較低的小型機(jī)。傳統(tǒng)的小型機(jī)是采用RISC、MIPS等專(zhuān)用處理器、主要采用UNIX操作系統(tǒng)的服務(wù)器，不同于大型機(jī)和現(xiàn)在的x86服務(wù)器，通俗稱(chēng)為RISC和UNIX服務(wù)器，圖3.3是IBM公司的機(jī)架式Power系列UNIX小型機(jī)的外形。
圖3.3IBM機(jī)架式Power系列UNIX小型機(jī)
20世紀(jì)60年代，DEC公司首次發(fā)布高性能的計(jì)算產(chǎn)品，即康柏UNIX小型機(jī)的前期產(chǎn)品，后來(lái)各家陸續(xù)開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品，形成各自的體系結(jié)構(gòu)，造成嚴(yán)重的兼容性問(wèn)題。
基本上各家廠商的UNIX服務(wù)器使用自己的UNIX操作系統(tǒng)和專(zhuān)用處理器，例如基于Power芯片的AIX是IBM小型機(jī)的專(zhuān)用操作系統(tǒng)，HP采用的HPUX操作系統(tǒng)運(yùn)行在PARISC架構(gòu)和安騰處理器，Solaris操作系統(tǒng)是SUN公司的，并運(yùn)行在SPARC處理器上。由于單臺(tái)UNIX服務(wù)器的處理能力和UNIX操作系統(tǒng)穩(wěn)定性要高于單臺(tái)x86服務(wù)器和通用操作系統(tǒng)，因此還有用戶(hù)在使用小型機(jī)。
早期的小型機(jī)各廠商均采用自己的專(zhuān)利，使用專(zhuān)用的處理器指令系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，由于兼容性問(wèn)題嚴(yán)重，各廠商除了采用自己的專(zhuān)用處理器，甚至其I/O總線也不同，如Fujitsu(富士通)公司的I/O總線標(biāo)準(zhǔn)是PCI，Sun的I/O總線標(biāo)準(zhǔn)是SBUS（但SUN的模式已經(jīng)走向消亡），這些差異也造成網(wǎng)卡、顯示卡和SCSI卡均不能兼容。隨著20世紀(jì)80年代UNIX操作系統(tǒng)興起后，一些小型廠商的小型機(jī)改用了UNIX系統(tǒng)。
20世紀(jì)80年代開(kāi)始，網(wǎng)絡(luò)化和微小化的趨勢(shì)明顯，傳統(tǒng)的大型機(jī)集中式處理和主機(jī)終端模式越來(lái)越不能適應(yīng)分布式應(yīng)用和數(shù)據(jù)共享的要求，因此傳統(tǒng)的大型機(jī)和小型機(jī)無(wú)法解決新的問(wèn)題，小型機(jī)和大型機(jī)開(kāi)始改變?cè)L問(wèn)模式，例如以C/S模式只提供處理的服務(wù)。
從全球的UNIX服務(wù)器出貨量中發(fā)現(xiàn)，2011年第三季度開(kāi)始小型機(jī)開(kāi)始走下巔峰，占據(jù)霸主地位的IBM小型機(jī)也日益沒(méi)落不可逆轉(zhuǎn)。現(xiàn)在x86處理器在各方面性能越來(lái)越接近小型機(jī)，但x86的開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)勢(shì)非常明顯，這也能解釋HPSuperdome后來(lái)轉(zhuǎn)向x86架構(gòu)，IBM則開(kāi)放其Power指令，出現(xiàn)PowerLinux和OpenPower。
不難看出，如今的小型機(jī)正在向著標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放化的路線演進(jìn)。這其中x86是一個(gè)大方向，即便沒(méi)采用x86，他們也在朝著更開(kāi)放的方向發(fā)展，如OpenPower、PowerLinux。越來(lái)越多的核心數(shù)據(jù)庫(kù)等應(yīng)用漸漸地往x86平臺(tái)遷移。
小型機(jī)芯片
小型機(jī)采用專(zhuān)門(mén)的處理器，完全不同于普通PC服務(wù)器的x86架構(gòu)，根據(jù)各廠商主要分為幾類(lèi)。
IBM的PowerPC處理器。20世紀(jì)90年代，IBM、Motorola和Apple聯(lián)合開(kāi)發(fā)PowerPC芯片，并基于PowerPC設(shè)計(jì)多處理器計(jì)算機(jī)。PowerPC架構(gòu)具備彈性伸縮的特點(diǎn)，剛開(kāi)始PowerPC采用0.6μm的生產(chǎn)工藝，單芯片集成300萬(wàn)個(gè)晶體管。目前采用14nm生產(chǎn)工藝的硅芯片CPU集成2億個(gè)晶體管，大幅度提升其主頻。芯片電壓從2.5V降低到1.8V，降低了芯片的功耗，減少散熱問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
Sun的SPARC處理器。Sun和TI合作開(kāi)發(fā)的RISC處理器SPARC以擴(kuò)展性著稱(chēng)。1999年推出的UltraSPARCⅢ采用0.18μm的生產(chǎn)工藝以及64位和VIS指令，并百分之百向前兼容，保護(hù)了客戶(hù)之前軟件的投資。其s系列針對(duì)高性能和高擴(kuò)展的多處理需求，使得Sun小型機(jī)贏得領(lǐng)先地位。
HP的PARISC處理器。HP于1986年推出專(zhuān)用RISC芯片PARISC。PA8000為其第一款芯片，主頻為180MHz。2001年HP公司開(kāi)發(fā)64位微處理器PA8700，面向服務(wù)器和工作站。RARISC不僅采用64位架構(gòu)，而且將虛擬存儲(chǔ)架構(gòu)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、浮點(diǎn)運(yùn)算、多媒體和圖形加速等功能集成在芯片中。
MIPS的MIPS處理器。MIPS最開(kāi)始只是一家設(shè)計(jì)制造高性能、高檔次的嵌入式32位/64位處理器的廠商，在RISC處理器發(fā)展初期占有重要地位。1992年MIPS公司被SGI并購(gòu)后又獨(dú)立，1986年推出R2000處理器，1991年推出64位商用微處理器R4000。20世紀(jì)90年代末，MIPS公司把重點(diǎn)放在嵌入式系統(tǒng)上。1999年MIPS公司發(fā)布MIPS32和MIPS64架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，新的架構(gòu)中集成以前MIPS的所有指令集，且增加了許多新的功能。
COMPAQ的Alpha處理器。其實(shí)Alpha處理器是由DEC公司設(shè)計(jì)制造，Compaq公司并購(gòu)DEC后Alpha處理器繼續(xù)得到發(fā)展，主要運(yùn)行在Compaq服務(wù)器上。采用0.5μm生產(chǎn)工藝的21164芯片在1995年發(fā)布，主頻僅為200MHz。21264芯片以能運(yùn)行多種操作系統(tǒng)而著稱(chēng)，兼容的操作系統(tǒng)包括Tru64UNIX、OpenVMS和Linux等，因此兼容許多成熟的應(yīng)用，且該芯片后期增加了處理視頻信息的能力，視音頻處理能力非常突出。
隨著小型機(jī)單顆處理器對(duì)比x86架構(gòu)CPU的主頻越來(lái)越不占優(yōu)勢(shì)，且x86服務(wù)器的操作系統(tǒng)和主板已經(jīng)支持16顆甚至更多CPU，給小型機(jī)越來(lái)越大的壓力；x86服務(wù)器在高性能計(jì)算上的應(yīng)用，成功地實(shí)現(xiàn)幾百上千顆CPU分布式處理業(yè)務(wù)，小型機(jī)的性能優(yōu)勢(shì)將逐漸消失。
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