戴爾企業(yè)產(chǎn)品事業(yè)部產(chǎn)品高級(jí)顧問(wèn)Robert Bradfield

測(cè)試配置：還原真實(shí)主流采購(gòu)

在本次測(cè)試中，戴爾選擇了PowerEdge M1000e機(jī)箱搭配M610刀片服務(wù)器的組合，兩款對(duì)比系統(tǒng)分別為：IBM BladeCenter H 機(jī)箱裝載的 HS22 刀片服務(wù)器以及HP C7000機(jī)箱裝載 BL460C 刀片服務(wù)器。

全部的測(cè)試系統(tǒng)，刀片服務(wù)器機(jī)箱中采用滿配的方式，M1000e機(jī)箱中滿配16片半高尺寸的M610，惠普的C7000機(jī)箱中滿載16片半高BL460C，而由于IBM的HS22是全高尺寸，且BladeCenter H機(jī)箱中只能裝載14片HS22，因此，IBM測(cè)試系統(tǒng)為14片全高HS22刀片。

Robert Bradfield提到，戴爾選擇這三款產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，是認(rèn)為他們都是各個(gè)供應(yīng)商市場(chǎng)上最流行的產(chǎn)品，是銷售量相對(duì)較好的，由于各家對(duì)刀片服務(wù)器的理解有所不同，因此，戴爾只能盡可能的選擇架構(gòu)和刀片數(shù)量接近的刀片系統(tǒng)。

此外，我們需要指出的是，IBM一直較為堅(jiān)持全高的刀片設(shè)計(jì)，其System x中國(guó)區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理曹麒麟曾向媒體表示，”全高的刀片將擁有更好的擴(kuò)展能力，而半高的刀片無(wú)法完成多IO通道的擴(kuò)展。”可以看出IBM并不熱衷于半高產(chǎn)品的推出。

言歸正傳，在測(cè)試系統(tǒng)的配置方面，M610、BL460C和HS22全部配置單顆英特爾至強(qiáng)x5670處理器，這是今年3月英特爾剛剛推出的32納米制程工藝的Westmere-EP處理器家族中的產(chǎn)品，主頻為2.93GHZ，六核12線程，12MB L3 Cache，在內(nèi)存方面全部采用6條4GB PC3-10600內(nèi)存，操作系統(tǒng)則全部采用Windows 2008 Server Enterprise x64R2，系統(tǒng)分區(qū)為NTFS。

Robert Bradfield表示，在系統(tǒng)調(diào)優(yōu)方面，戴爾根據(jù)各個(gè)廠商的指導(dǎo)手冊(cè)與建議，結(jié)合最優(yōu)化的調(diào)優(yōu)進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)優(yōu)和設(shè)置工作，戴爾在調(diào)優(yōu)方面極力保證各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在最優(yōu)的方式下。

而在電源方面，我們可以通過(guò)PDF文檔看出，戴爾M1000e采用6x2700w的電源，惠普的C7000機(jī)箱為6x2400w電源，IBM采用4x2900w的電源模塊，這基本上是三家刀片系統(tǒng)在售或主流應(yīng)用的電源模塊，

測(cè)試配置

測(cè)試的SPECpower_ssj2008版本為1.2.6，同時(shí)，戴爾的工程師保證了各個(gè)系統(tǒng)的Fireware是該系統(tǒng)能夠從公開媒介獲得的最新版本。為了保證不會(huì)產(chǎn)生由于網(wǎng)絡(luò)IO部分功耗不同產(chǎn)生的對(duì)系統(tǒng)本身測(cè)試結(jié)果得影響，全部的測(cè)試都在本機(jī)進(jìn)行，而不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的測(cè)試，以求還原刀片服務(wù)器自身的能耗指標(biāo)。

測(cè)試的方法：保證公平可信 實(shí)現(xiàn)公正度量

2007年12月11日，SPECPower_ssj2008在美國(guó)環(huán)?？偸鸷湍茉词褂眯蕝f(xié)會(huì)贊助下問(wèn)世，并由在2008年由SPEC基準(zhǔn)測(cè)試組織發(fā)布了第一批測(cè)試結(jié)果，主要測(cè)試目的是為了了解服務(wù)器的能耗水平，同時(shí)，通過(guò)對(duì)服務(wù)器性能的測(cè)試，得出服務(wù)器每瓦能耗下所能獲得的最佳性能，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，SPECpower_ssj2008的單位是overall ssj_ops/watt，即”平均ssj每秒性能/每瓦特”

測(cè)試方法上，由于Java服務(wù)器環(huán)境時(shí)目前最為常用的服務(wù)器端商業(yè)模型，因此，其默認(rèn)采用BEA的Java虛擬機(jī)環(huán)境和相應(yīng)模型進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的基本流程是，由控制系統(tǒng)按照從被測(cè)系統(tǒng)CPU負(fù)載的10%到100%（每10%為一個(gè)量級(jí)），依次發(fā)出不同量級(jí)的請(qǐng)求，并持續(xù)一定時(shí)間，記錄下該時(shí)段內(nèi)的ssj_ops數(shù)據(jù)和系統(tǒng)功耗數(shù)據(jù)平均值，完成一次系統(tǒng)測(cè)試最少需要70分鐘。記錄完全部數(shù)據(jù)后，以ssj_ops的總和除以功耗總和，為最終的SPECpower_ssj2008指標(biāo)。

Robert Bradfield表示，雖然采用Java商業(yè)應(yīng)用測(cè)試模型，但是SPECPower_ssj2008仍然是目前應(yīng)用最廣泛、接受度最高的測(cè)試方法，業(yè)界目前除了SPECPower_ssj2008，并未有如此具有權(quán)威性的測(cè)試方法，戴爾確實(shí)看到業(yè)界有大量非Java商業(yè)應(yīng)用在刀片服務(wù)器上運(yùn)行，但戴爾不是標(biāo)準(zhǔn)的制定者，對(duì)此也確實(shí)無(wú)能為力。

我們可以看出，SPECpower_ssj2008并非是一個(gè)測(cè)試”絕對(duì)值”的基準(zhǔn)測(cè)試，而是一個(gè)測(cè)試”比率”的測(cè)試方法，其結(jié)論相應(yīng)顯示為性能功耗比，或能耗性能比，以此展現(xiàn)服務(wù)器的”綠色性能”水平。

本次測(cè)試中，戴爾服務(wù)器性能分析團(tuán)隊(duì)針對(duì)每臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)，都進(jìn)行了三次測(cè)試，每次都在測(cè)試系統(tǒng)上跑出完整的一套測(cè)試過(guò)程，選擇總體最高的”overall ssj_ops/watt”得分進(jìn)行研究比較。

在測(cè)試中，三臺(tái)刀片系統(tǒng)均將電源冗余模式選擇為AC冗余，并將動(dòng)態(tài)電源啟用(Dynamic Power Supply Engagement)置為默認(rèn)狀態(tài)，其中：

戴爾M1000e的電源為AC冗余，默認(rèn)關(guān)閉動(dòng)態(tài)電源啟用模式。

惠普C7000機(jī)箱為AC冗余，保持默認(rèn)的開啟動(dòng)態(tài)電源啟用模式。

IBM Bladecenter H機(jī)箱將電源管理模式從”Basic”改為”Redundant Power Management”。

其他的設(shè)定，可以參見(jiàn)詳細(xì)的PDF報(bào)告，需要指出的是，IBM的刀片系統(tǒng)并沒(méi)有類似”深度睡眠”的Dell Active Power Controller和HP Dynamic Power Saver此類BIOS電源管理功能，因此，戴爾將將IBM Bladecenter HS22的節(jié)電方案中的最小和最大的processor state數(shù)值分別設(shè)置成了5%-0%和75-100%–事實(shí)上，這一缺憾也造成了后面IBM的一項(xiàng)指標(biāo)的明顯落后，后面我們會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。

關(guān)注鮮明亮點(diǎn)：戴爾超越兩大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手

100%負(fù)載條件下的平均機(jī)箱功耗， 戴爾的功耗最低，如果平均到每個(gè)刀片服務(wù)器上，戴爾的M610刀片功耗約是273w，惠普的BL460C是309w，而IBM的系統(tǒng)雖然總體功耗比惠普要低，但是HS22刀片只有14片，因此，每臺(tái)刀片服務(wù)器為317w左右。

由于此前我們提到過(guò)Dell Active Power Controller和HP Dynamic Power Saver兩項(xiàng)技術(shù)，戴爾和惠普在空閑時(shí)的功耗都極低，Dell Active Power Controller功能是一個(gè)控制刀片服務(wù)器整套系統(tǒng)功耗的工具，能夠讓系統(tǒng)在空閑時(shí)進(jìn)入非常低的功耗水平，惠普的技術(shù)與此原理基本相同，但是IBM卻并未有此項(xiàng)技術(shù)。

Dell Active Power Controller在此刻明確顯示出其作用，可以看出idle狀態(tài)下與10%負(fù)載下的能耗差距，但戴爾服務(wù)器的能耗仍然一直低于IBM與惠普的系統(tǒng)，這說(shuō)明在idle時(shí)，戴爾能夠大幅度的降低能耗。

每瓦性能方面，戴爾一直領(lǐng)先于IBM與惠普，在筆者質(zhì)疑為何隨著總體工作負(fù)載加大，戴爾優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯的時(shí)候，IBM與惠普的差距為何基本不變，Robert Bradfield提到了英文文檔的數(shù)值，經(jīng)過(guò)查看具體的數(shù)值和計(jì)算，筆者得到了相同的圖表。

性能圖表，SPECpower_ssj2008不僅僅關(guān)注能耗，更重要的是還關(guān)注性能，可以看出，由于少了兩臺(tái)刀片，IBM的性能確實(shí)存在差距，而戴爾和惠普的性能相差不大，而從數(shù)值來(lái)看，真實(shí)的反映了三臺(tái)服務(wù)器系統(tǒng)的性能??戴爾與惠普均采用16臺(tái)同樣配置的刀片，性能相差非常小，結(jié)合之前每刀片的性能來(lái)看（戴爾的M610刀片功耗約是273w，惠普的BL460C是309w），戴爾的刀片確實(shí)是最省電的。較小的性能差距的產(chǎn)生很可能來(lái)自一些固化的調(diào)優(yōu)或是Fireware設(shè)定，不過(guò)這還需要與戴爾方面溝通才能夠確定。

之前我們提到過(guò)Overall ssj_ops/watt是本次測(cè)試最重要的結(jié)果，戴爾以超過(guò)13%~18%的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先兩大強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

結(jié)論焦點(diǎn)：為何戴爾最節(jié)能？

作為此次測(cè)試的領(lǐng)頭人，Robert Bradfield在接受媒體采訪時(shí)表示，服務(wù)器能耗的降低，包括面向制冷設(shè)計(jì)刀片服務(wù)器、先進(jìn)的風(fēng)扇控制和設(shè)計(jì)技術(shù)、采用高轉(zhuǎn)化率的新一代電源模塊以及通過(guò)軟件對(duì)能耗進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)用，他表示，正是戴爾在這些方面所做的工作，實(shí)現(xiàn)了M1000e服務(wù)器機(jī)柜和M610刀片服務(wù)器獲得的優(yōu)異測(cè)試表現(xiàn)。

"如果要實(shí)現(xiàn)高能效，其中一個(gè)至關(guān)重要的就是在制冷方面如何設(shè)置刀片服務(wù)器。戴爾在制冷方面的氣流以及機(jī)箱里的阻力，還有在提高風(fēng)扇效率方面有些非常獨(dú)特的專利技術(shù)。"他表示，通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，可以讓每一秒流經(jīng)服務(wù)器內(nèi)的氣流流量互動(dòng)額增加，帶走更多的熱量，也可以讓服務(wù)器里的風(fēng)阻盡可能減少，從而達(dá)到提高風(fēng)速、風(fēng)量的作用。

而在風(fēng)扇方面，Robert Bradfield表示，戴爾在風(fēng)扇方面做了很多工作，提高風(fēng)扇的效率，盡量使得風(fēng)扇的速度降低，但是出風(fēng)量保持不變。同時(shí)，將服務(wù)器組件的耐受溫度設(shè)計(jì)的更高，這樣一來(lái)，風(fēng)扇帶出的氣流溫度會(huì)更高，帶出的熱量也就更高，而基于溫度相差越大散熱越快的基本原理，其散熱效果也就更好。

在電源方面，戴爾目前使用的2700w電源，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)94%的直流和交流之間的轉(zhuǎn)換效率，這也是現(xiàn)在在行業(yè)里可以看得見(jiàn)的電源轉(zhuǎn)換效率最高的電源轉(zhuǎn)換模塊。

此外，Robert Bradfield表示，戴爾還有一些其他在軟件方面的特性："我們可以做動(dòng)態(tài)的電源調(diào)用，可以通過(guò)這樣的能力來(lái)保證這個(gè)系統(tǒng)在整體層面上保持一個(gè)最佳的電源管理效率。我們可以在設(shè)定每個(gè)機(jī)箱里最高使用的電源功耗，也可以設(shè)定每一個(gè)機(jī)箱里，每個(gè)刀片服務(wù)器最高的使用功耗，來(lái)保證整個(gè)系統(tǒng)功耗被控制在一個(gè)范圍之內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電源調(diào)用能力。"

附錄，部分測(cè)試結(jié)論：

注釋：

1 基于戴爾實(shí)驗(yàn)室于 2010 年 7 月進(jìn)行的 SPECpower_ssj2008 性能指標(biāo)評(píng)測(cè)測(cè)試以及發(fā)表的題為《企業(yè)級(jí)刀片服務(wù)器和機(jī)箱的功耗比較》的白皮書，將滿配置 16 臺(tái) M610 刀片服務(wù)器的 Dell M1000e 機(jī)箱與滿配置 14 臺(tái) HS22 刀片服務(wù)器的 IBM BladeCenter H 機(jī)箱和滿配置 16 臺(tái) BL460C G6 刀片服務(wù)器的 HP C7000 機(jī)箱進(jìn)行比較。根據(jù)配置、使用和制造的變化，實(shí)際結(jié)果/性能可能會(huì)有所不同。

2 基于戴爾委托編寫的題為《企業(yè)級(jí)刀片服務(wù)器和機(jī)箱的功耗比較》白皮書中的電能能耗數(shù)字，以及下列成本/使用假設(shè)：滿配置 16 臺(tái) M610 刀片服務(wù)器的 Dell M1000e 機(jī)箱與滿配置 14 臺(tái) HS22 刀片服務(wù)器的 IBM BladeCenter H 機(jī)箱和滿配置 16 臺(tái) BL460C G6 刀片服務(wù)器的 HP C7000 機(jī)箱進(jìn)行比較。假設(shè)所有服務(wù)器和制造商的 CPU 利用率為 70%。假設(shè) CPU 利用率在一周七天，一天 24 小時(shí)都保持不變，持續(xù)三年和五年的時(shí)間。在這樣假設(shè)的利用率下，戴爾解決方案每個(gè)機(jī)箱的能耗為 3359 瓦。惠普解決方案每個(gè)機(jī)箱的能耗為 3977 瓦；IMB 解決方案每個(gè)機(jī)箱的能耗為 3565.9 瓦。假設(shè)能源成本為 0.09 美元/千瓦時(shí)。假設(shè)所有解決方案的 PUE 為 2.5。 

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