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                晋城☉冰箱价格联盟

                与服务器的对话:读懂研发是理解x86服务器的关键

                楼主:大数据在〗线 时间:2021-12-02 06:51:14

                张大千,中国泼墨画家,是二十世纪中国画坛最具传奇色彩的泼墨】画工,在1983年于◥台北士林区的居所“摩耶精舍”病逝之前,一直对一种叫做“夹◇江书画纸”的书画纸钟爱有加。

                抗战时期,当时在成都寓居的张大千逢人便说:“徽、夹二宣,堪称二宝。”——这其中的“夹”即是指素有“大千书画纸”之名的“夹◇江书画纸”,对其宣纸的品质赞叹不已。

                为什么一张薄薄的宣纸,得到张大千如此的厚爱?

                这就要从这一自明朝《天工开物》而来的中华传统造纸工艺的精细与严谨开@ 始说起,夹江手工造纸工艺虽︼然仅用24个字“砍其麻、去其青、渍其灰、煮以火、洗以水、舂以臼、抄以帘、刷以壁”来概括,但前后↓共有72到全手工工序,历时3个月,才能够把一张传承了千年的宣纸,递送到张大千的府上,成为秀美绝伦⌒的《秋海棠》或是《蜀中四天下图》。

                想要得到一张上好的、如此轻薄不起眼的宣纸,都如此繁琐和困难,制造■一套满足企业业务(甚至是互联网企业)的服务器,就更不是一件容易的事情,虽然薄薄的书画宣纸与冷冰冰的服务器看起来毫无任何相似之处,但在这个我▽们理应尊重“匠人”与“用心”的时代,维系这两∩者传承、品质与精神的东西,却又是如此的相似。

                说到张大千寓居的“摩耶精舍”所处的地点,正是如今全球电子科技——无论是硬件、软件还是固件——的核心区域之一:台北,而在士林区不远的台北南港,一个台北着力发展的电子科技产业园区,正是联想ThinkServer+Systemx服︻务器最坚实的基础:联想全球x86服务器台◢北研发中心,它是联想业已由北京、上海、横滨、罗利、硅谷、台北、巴西金边等组成的全球企业级产品研发体系和x86全球制造和服务体系中至关重要的一部分。


                联想全球x86服务器台★北研发中心

                联想全球x86服务器台◢北研发中心是一家“全产品(上市)生命周期”的产品研发中心,它提供的服务包括服务器的产品设计研发、产品测试、性能调优、质量控制、客户反馈验证等完整的产品上市前工作组成〇内容,是如今联想FlexSystem刀片/融合系统、NeXtScale高密▽度服务器、Systemx中高端服务器(M4、M5系列)的“发源地”。

                正是在这里,联△想的服务器产品工程师们,把造一台“符合ζ企业客户数据中心要求”的工程师想法,转变为实际环境中数据中∮心内企业所采购、部署、安装的真实服务器——通过在方法论、流程控制、人员经验等方面的共同进取——联想如今制造着稳定性、性能、可用性、可靠性十分出众的x86服务器:

                在权威调研机构ITIC发布的2014-2015年全球服务器∴硬件可靠性报告中,联想Systemx以1%的可能故障率,不仅领先于其他的▂企业级x86服务器供应商的产品→→,更是与IBM的PowerSystemx小型机处于≡同一水平线上,仅次于IBMSystemz大型主机。

                此外,在另一个权威调研机构TBR的客户满意度评分报告中,联想Systemx在客户、服务、产品和业务四个方面满意度持续领先,15季度中有13个季度位列榜首;同时,在服务、产品和销售指数的22个要素中联想Systemx也位居榜首。

                四川夹江一张薄薄的宣纸,获得了张▲大千的痴狂热爱;一台冷冰冰的服务器,联想全球x86服务器台北研发中心又如何将它创造成为调研机构的冠军与企业用户所喜爱的产品?

                x86服务器真的々变得同质化了么?

                在x86服务器的生产Ψ制造上,一直存在对服务器OEM供应商◥的误解,认为作为OEM供应商,类似联想这样的企业能够从ODM(比如广达、SuperMicro等)获得相对成熟和成型的服务器方案,加上来自服务器机箱、内存、硬盘、处理器(当然,现在主要是英特尔)等合作伙伴的配件,进行组装+简单的测试,就可以推出加印着自己Logo的服务器产品。

                以这一◥观点为基础,整个服务器↙行业流传着一个名叫“x86服务器同质化现象越来越严重▂”的谣言,这一谣言认为“由于当前处理器供应商完全集中于英特尔,且各个服务器OEM供应商所能够拿到的服务器配件来源固定、型号单一,所以,所有的x86服务器都变得越来越像,从而引发了x86服务器市场异常激烈的价格战。”

                客观的说,上述观点是有一定道理的,就服务器的主要组件处理▓器、内存、硬盘(如今主要是SSD)、网络接口卡、PCIe组件(比如闪存加速卡、加密卡、高速互△联网卡等等)、电源、启动盘(SD卡、SSD或硬盘等不同选择◥)确实没有「什么太多的区别,鉴于这些指标正是各个服务器OEM供应商所谓“服务器规格表”中主要标明的指标,“x86服务器难道不是长得越来越像的么?”

                就这一问题,我们要从三个方面来认真分析一下:首先,服务器确实从主要组件上来说,“长得越来越像”,如果我们把FPGA或类似的PCIe加速设备(其实就算加上这︼些,还是有人认为x86同质化严重)暂时放在一边,上述言论确实有一定的道理,毕竟,x86服务器发展到今天,高度的标准化是其重要的发展特色和发展优势——这种同质化,实际上更恰当地描述是标准化,即以标准组件实现x86服务器;

                其次,服务器除了硬∮件参数之外,为了服务器部署、管理等用途而设计的服务器BIOS、uEFI及其他特色功能,是x86服务器非常重要的组成部分,这些设计帮助服务器√管理员更好的寻找、识别、部署、维修服务器ω,甚至提供服务器最底层的安全可靠性。

                比如说,台北研发中心参与设计的联想SystemxM5系列服务器均内置TrustedPlatformAssurance,这一技术能够保护系统远离底层恶意软件攻击,而所有这些SystemxM5系列服务器均采用极为安全的开发流程、需要接受严格的验证和可控的更新。此外,所有固件均采用安全的方法进行构建、配有数字签名并且必须接受验证,因此,只有授权◢固件才能运行在这些服务器上。

                第三,即使仅就服务器硬件设计来说,同质化︻现象就并不严重,虽然采用的大部分是业界标准配件,但考虑到散热风路、电源效率、电磁影响、可维护性等多种原因,设计服务器内部的架构——就像是考虑你家里的冰箱如何更好的摆放——同样也是一项非常重要的工作,也是x86服务器之间“去同质化”的重要体现。

                事实上,优秀的x86服务╳器能够轻松的击破“x86服务器正越来越同质化”的谣言,但仅靠拍拍脑∮袋,却并不能设计出“去同质化”的服务器产品,更何况ξ理论还要实践,实践才是检验真◆理的唯一标准,了解x86服务器是如何“被设计和去同质化”的,就成了理解当前企业级服务器市场的重要途径和手段之一。

                不过,在此之前,借着参观联想全球x86服务器台北研发中心的机会(以下简称台北研发中心),让我们先来了解下,联想的Systemx服务器在从工程师的想法到实际数据中心内的产品中间,是如何转♂化、演变和实现的。

                造x86服务器不是插插内存那么▃简单

                在台北研发中心,我们能够看到联想服务器端到端产品开发生命周期的所有阶段,包括:概念设计、概念、计划、开发、验证、推出、生命周期以及生命周期结束这样一个完整的阶段,总体来说,可以划分为提出产品概念、设计和开发具体产品、产品测试与验证、产品质量管理以及客∏户反馈(修正、优化)等分属不同部门和专业领域的工作。

                北京、台北、美国罗利▲是联想x86服务器最为核心的三个研发中心,肩负着向企业级低端、中端、高端客户提供ThinkServer、Systemx及相卐关产品的重任,特别是针对高密度、低能耗、互联网客户以及高端企业提供具有针对性的产品。

                台北研发中心自2005年起至2015年,已经向市场交付了62款新产品,涉及机架式、塔式、刀片式及互联网客户定制等多种不同的服务器,在此期间,还获得了90项专利、超过70%的项目经理完成了PMP认证(由美国项目↘管理学会(PMI)在全球范围内推出的针对项∑ 目经理的资格认证体系)。

                可想而知,前述的x86服务器产品开发生命周期听起来简单,具体执行起来却有许多实际的困难:第一,产品的更新换代很快,英特尔不断推出新的处理器、企业客户不断提出新的要求、互联网客户迫使供应商不断迭代新品,虽然产品开发生命周期周期很完整,但是“完成时间”却被大大的压缩了;

                第二,这是一个需要多种不同专业技能和业务∑经验的工作,甚至还会出现新的技术,否则▓不会有那么多的专利申请和越来越多的产品经理去学习并通过PMP项目认证;第三,70%通过PMP的项目经理“绝对数字”超过50人,这说明服务器研发可是一个需要不少人协同推△进的过程。

                事实上,在联想位于台北南港的台北研发中心(的工作区域)主要包括四个区域,每个区域区域包含了不同的业务单元:

                区域1:产品管理、站点与开发运营、产品工程、测试管理、服务规划与培训、生产采购;

                区域2:产品保障实验室、NOS与预装、散热实验室、部件库;

                区域3:系统硬件开发、电←源与散热、测试支持、ISC工程、产品工〖程实验室;

                区域4:系统软件团队与实验室、系↘统硬件实验室、机械工程、系统网络、电←源与散热实验室

                “比如服务器的主板,我们就会考察其PCB板,PCB的厚度、层数等质量问题,注意这些可能对服务器产品本身品质造成的影响,虽然好的PCB会导致主板价格上涨一些,但就产品质量来说,这是必要●的。”联ζ 想企业级业务集团全球供应链副总经理李峰荣〓认为,设计服务器并不能只熟悉那些组件,比如处理器、内存、硬盘等等,想要保证好的质量和高性能,服务【器供应商必须要对服务器底层的技术、物料、生产等等有非常深入的了解,“开发服务器产品无论是性能还是质量保证,都是以对服务器的了解为基础的”。

                联想全球Flex2P服务器产品行销总监黄国柱则认为,设计和生产服务器,“设计服务器考虑的因素至少包括可靠性、可用性、可服务性、安全性、可管理性以及节能设计”,并且做到“产品齐全,品质最佳”,如果没有世界顶尖的研发团队,这显然是不行的,也更做不到联想服务∞器要求的“本地接单,全球服务器”的要求。

                比如说,在Systemx3650/3550M4/M5的设计中,台北研发中心就为这一新的M系列服务◢器设计了“双风区散热(双风扇区域散热功能)”的功能,将传统机架服务器的N+1风扇单一散热区域的设计,设计为N+1风扇双区域分割散热的设计,从而能够保证散热根据单个区域(而不是一整台服务器)的需求进行,实现“每个区域根据☆风扇区域中的组件和散热条件调节风扇速度”以及“在较低环境↑条件或系统空闲模式下保持最低风扇速度”的更好的散热表现。

                “就像是买车,您是喜欢单一分区制冷的√汽车空调还是双分区制冷的汽车空调,当然很多人会喜欢双区域的汽车空调,温度更好控制,制冷也更快。”黄国柱表示〖,这实际上是服务器设计中的工作,而这些工作是∩ODM或是其他合作伙伴不能提供的。

                当然,类似的服务器设计故事还有很多,联想服务器※的整体设计水平,也就是在这些※设计的叠加之上实现了业界的领先,但♂我们知道,一整台服务器成千上万个零件,也许一次小小的问题忽略,就会把我们做的所有工作推倒重来。

                被忽略的问题①都会成为最严重的问题

                在IT设备的设计生产中,总有一些意想不到的被忽略的问题,而这些问题有的会演变成“笑料”,比如说,在早期的整体化设计家用电脑时代,光驱外▆面的保护外壳↘,在光驱托盘伸出之后,就曾遇到过挡住光驱按钮的设计∏问题,但相比而言,这还是幸运的,有些设计制造(特别是质量■控制方面出现的问题)则会成为严重的问题。

                事实上,在大约10年前,企业级x86服务器才刚刚获得企业用户的接受度的时期,曾经出现过某些品牌服务器主板/散热风扇存在隐患,会导致服务器发热过度,“并引起机器出现冒烟现象,进而导致系◆统宕机”的重大问题,虽然随着x86服务器设计的越来越成熟和可靠,这类问题极少再出现Ψ Ψ ,但“被忽略的问题,都会成为最严重的问题”这句话是永远都不↙会过时的。

                “联想的服务器系统内置240VA保护电路设计,服务器的主板上面、热插拔组件上面,都是有保护的,不会造成服务器取出进行维护时,导致电流击伤服务器管理员的问题。”黄国柱还谈到,联想服务器采用可靠★电路设计和严格管理和控制的材料,“无烟设计保∑证服务器被点燃后的烟量不会超过一根香烟”——不怕一万,就怕万一,无烟/少烟设计虽然万年不遇,但一旦遭遇难关,能够有效保证的人的生】命。

                此外,光路径(LightPath)诊断系统也是联想服务器的一大特色,新一代光路径诊断面板能够在菜单驱动的直观显示屏上提供全面的状态消息及错误消息,从而缩短停机时间并且降低劳动力成本,同时,这一设计也能够快速的标识出出现问题的设√备以帮助管理员快速查找和替换出故障的部件。

                说到寻找出错的部件,看起来这〖不是什么难事儿:第几条◎内存、第几㊣ 块硬盘、第几个网口、第几条网线,找对了拔掉或是插上即可,但无数惨痛的事实证明,拔错或是插上服务器组件,有着极大的风险——如果被忽略,必然铸成大错。

                还有一些ζ 设计很可能会改变一台服务器︾的命运,比如外包装上的防倾斜、防倒伏、防跌落等标签●,李峰荣表示,联想会在服务器的外包装上针对跌落、倾斜、电池运输、震动等进行质量可靠性设计,保证产品〗在包装、运输和交付时的质量管理水平处于业界的领先水平。

                除此以外,无工具安装/拆卸设计、高规格30u镀金插槽、先进的高效风扇、80plus以上的96%效率的电源以『及40-45度的高温可靠性运行,很多非常容易被々忽略的事情,或有关大局、或有关体验,都对服务器的品质产生各自限度○内的影响。当然,也会々影响所谓x86服务器同质化的体∞验。

                让服务器变得更好:与钱有关但又不全靠钱

                在台北研发中心,为了更好的测试服务器的设计,优化服务器产品,有着大量的专用设备,比如一台THERMOTRON环境■试验箱就是必不可少的设备,这个设备内部空间可以容纳下多台x86服务器,并模拟出零【下70摄氏度到零█上150摄氏度的温度,从而测试联想服务器在不同温度情况下∮的工作情况、材料情况以及安全可靠性,THERMOTRON环境试验箱的价格在几十万元左右。

                单就一台THERMOTRON环境试验箱,成本并不会增加太多,但为了更好的进行测试,台北研发中心有着非常丰富的测试设备,包括电磁干扰、服务器散热风「路等等方面,甚至还会模拟企业用户的数据中心环境,搭建模◥拟的测试环境基于脚本进行测试。

                “我们搭建了一个模拟客户复杂网络环境的测试平◣台,测试我们的服务器※能不能顺利的找到存储或其他设ㄨ备。”联想系统散热技术经理徐福彬展示的演讲资料上显示,这是一个网络极为复杂(中间有三层),包含服务器连接交换机、TOR交换机和主流供应商(如思科)的网络交换机,想要让服务器和存储连接,还确实是需要一定的功夫。

                联想服▆务器的测试以选件(处理器、硬盘、电源、内存等)为基础,一路测试←到固件、操作系统、软件以及外部系统(比如▓存储系统或是别的),形成一整套完整的测试闭环。

                其次,联想将性能调优纳入到服务器生产设计生命〇周期中,从系统设计、回馈设计、系统效能测量、客户支持与效能基准检验等多个方面,进行性能调优:“联想将性能调优的方向设定为三个,针对延迟(Latency)的、针对带宽(Bandwidth)的和针对Efficiency(效率)的,从处理器、内存、I/O和Firmware等╲方面进行调整。”台北研发中心效能工程师周建闵表示。

                无论是产品的测试还∩是调优,当然需要大量的成本投入,除了设备,更需要人员的投入,但恰恰①这并不是仅靠钱就能够搞定的事情,这其中涉及→到对产品测试、性能Ψ 调优的理解以及在这一领域的经验。

                比如说一个高密度的磁盘存储系统,硬盘损坏的数量与其他使用同批硬盘的其他非高密度设备不同,显著增高并且持续了很长一段时间,这其中可能存在的问题是什么?大量硬盘以高密度的方式集中在一个存储系统中,容易⌒ 产生共振的问题,正是共振导致了硬盘损坏率№的显著、持↓续的提高,所以高密度存储系统必须进行共振测试并且规避共振问题★的出现。

                在服务器产品上,同样的问题也可能发生,特别是▲很多服务器为了提高存储容量,纷纷将硬盘数量扩展到12甚至24盘位,进行硬盘振动测试,可以了解并有效避免这一问题,但请注意:这并不是必须的,而且,这也不是行业里每一个供应商都在做的:“我们会做不同◆类型的振动测试,共振测试会纳入到旋转震动测试里面,由于台北ζ比较多地震,所以我们的振动测试是做的非常多的。”

                还有一些问题“是用钱摆不平◎的”,比如说,就♀像宝马最近遇到的:9月11日,宝马宣布在〖中国召回16202辆汽车,原因是“由于供应商制造原因,车辆在潮湿地区长时间使用后,驾驶员侧正面安全气囊气体发生器可能发生故障,导致气囊无法正常打开,极端情况下气体发生器金属外壳可能会撕裂,从而伤及车内人员,存在安全隐患。”——这看起来就︾是网上常说的“不怕神对◥手,就怕猪队友”似的问题。

                不过,宝马遇到的问ζ 题实际上是整体系统(服务器系统、汽车系统)供应商普遍遇到的问题:如果服务器组件供应商都♀不知道自己的产品存在隐藏问题,作为服务器OEM供应商的联想,如何发现?又如何避免?

                负责产品质量和供应链的李峰荣认为,这卐其中有两件重要的事情:“第一,联想的来料(组件、配件)管理依靠供应商快速解决和高效管理,联想的早期警示系统会收集客户反馈,将所有可能存在的问题反馈给供应商进行々样的检查。”

                李峰荣∮其次表示,联想○的早期警示系统通过从客户反馈、持续内部团队验证结果等多方面收集信息,尽可能早出现问题的早期甚至是还未出现问题时进行预警,再加上联想供应链方面工作人员的进入,一方面避免出现问题组件、配件被使用;另一方面,提前帮助客户解决这些隐藏在服务器内部的“定时炸弹”。

                除此以外,通过在设备模型测试(比◤如散热器的风路测试)等方ㄨ面使用3D打印,台北研发中心现在测试服务器部件设备的周期,提高了数倍,不再依靠供应商复杂的建模、生产周期,节省时间、节约成∮本的同时,快速的迭代也让真正用于测试的时间变得更多。

                联想x86服务器研发体系:共通平台前沿共享

                很多人并不知道,联想全球x86服务器台北研发中心其△实就是当年久负盛名的“xSeries台湾研发「中心”,这一中心成立于2004年7月,是当时Systemx(2006年,eServerxSeries改名为Systemx)在全球的四大研发中心之一,成立初期即拥有超过□80人的团队,定位于“MissionLab”,以“end-to-end(端到端)”为使命,是◥一个从市场需求汇集、规格定制到最终◤出货的Systemx唯一一个全流程研发中心。

                在eServerxSeries时代,台北研发中心就设计了包括x206、x306、x226等知名服务器,累计投资高达数千万美元,成为过去十年来,x86中高端服务器领域全球排在前列的设计制造和测试优化研发中心。

                涵盖全产品(上市)生命周期是台北研发中←心最大的特点,与许多联想的竞争友商的研发中⊙心只负责某个▆部分或某一环节,由多个研发中心拼凑成完整的研发体系不同,台北研发中心就某些产品(部分产品线)而言,“就是一个完整的研发体系╱”。

                联想全球x86服务器产品副总经理林佑声』表示,之所以这样设置,目的是为了让研发中心能够支持客户不同的业务、不同的应【用在不同的硬件、软件、固件和管理方式上找到最好的搭配方式,形成完整的优化解决方案。

                “同时,北京、台北、罗利等地╲的基础平台设计中心,拥有共通平台体系,能够在一个连通的知识和技术平台上,形成共同测试→所有的新技术的效果。”林佑声表示,无论是哪一ㄨ个中心测试了某一项技术或某一个产品,联想都能够做到将所获得的结果纳入到不同中心的服务器设计制造生命周期中去,“不同层面产品线对新技术的测试像是共同在测试,共通平台验证的新技术,可以快速的传递下去,减少↓重复的工作。”

                谈到台北研@ 发中心也在负责的服务器定制化工作№,黄国柱给出的观点是比较实际的,他表示:“定制化当然好,所有人都想要定制化的、专属于自∏己的,不仅是客户,供应商也想要为客户提供定制化的产品提高竞争力。”

                但“定制化并不意味着节省成本”,黄国柱表示,节省成本的前提是量大,却并不是所有的企业都能够达到让定制化产◆品“量大从优”的水平,所以,台北研发中心致力于进行针对互联网、大规模数据中心的通用型定制化、高密度服■务器的设计『,俗称“飞虎”的NeXtScale高密度服务器——单节点浮点计算性能超◎过1万亿次——的出现就受到了这一思路的影响。

                在10年前,市场上曾经有一家叫做捷洲的服务器供应商,这家于1997年在台北附近的新北市汐止區创立的公司,很早就在北京、上海等地开展业务,JCNet的品牌也成为当时市场上的重要竞争者,但这次到联想全球x86服务器台北研发中心参观,提起JCNet的名字,无论是同行的媒◥体,还是本地从业≡者,几乎都未曾听说¤过这家公司,仅有少数在这一行业工作超过十年的人有所耳闻,但“他们在做什么没有人清楚”是他们∑共同的标准答案。

                想要在激烈的竞争中存活、发展、称雄,每一个行业都需要从产品的设计创新、品质保证、高效服务等方面用心加大力度,在服务器行业莫不是如此,但在某■些时候,激烈的竞争反而会让竞争者产生使用“快速、廉价、低质量”产品投放市场,抢占卐市场份额、提高短期收入的饮鸩止渴的“坏主意”,但在服务器市场,这样做的∮结果,只能是被企业客户、合作伙伴乃至整个市场所抛弃。

                事实上,即便是所谓的互联网巨头,如Google、Facebook、阿里巴巴、百度、腾讯等使用定制化机柜、低成本硬件的企业,也不过是减少了设备冗余度、调低了最高标准的企业级要求,与那些金融业、制造业的大型企业一样不是“随随便便萝卜青菜就能够糊弄的过去的”。

                正如联ㄨ想集团副总裁、中国区大客户事业▂部销售总经理叶明所说的:“Google也是对◥产品有着品质的要求的,不是说低质量、低水平的产品就能够进去的,产品的测试是必须要完成的。”——联想全球x86服务器台北研发中心↓所有工作的核心,就是“通过每一个客户心目中对服务器产品提出的要求所形成的’测试‘”。


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