兼?zhèn)鞒胁��?chuàng)新 浪潮商用機(jī)器K1 Power是如何煉成的？

　　至頂網(wǎng)計(jì)算頻道 11月08日 新聞消息(文/李祥敬)：隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展以及企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入，特別是人工智能、云計(jì)算等新一代IT技術(shù)的驅(qū)動(dòng)，新的工作負(fù)載和應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)算力等提出了更高要求，企業(yè)亟需面向未來(lái)的擴(kuò)展靈活、性能強(qiáng)大的系統(tǒng)環(huán)境和IT基礎(chǔ)設(shè)施。

　　浪潮K1作為國(guó)內(nèi)高端服務(wù)器的典型代表，備受市場(chǎng)接納與認(rèn)可。而Power也以高可用、高可靠、高品質(zhì)和安全等特性，是業(yè)界備受青睞的IT基礎(chǔ)架構(gòu)。而在浪潮商用機(jī)器的積極推動(dòng)下，打造的K1 Power服務(wù)器產(chǎn)品為市場(chǎng)提供了多樣化的選擇。從設(shè)計(jì)、加工、測(cè)試、生產(chǎn)交付等環(huán)節(jié)，貫穿整個(gè)使用壽命周期的K1 Power服務(wù)器憑借強(qiáng)大的性能以及開(kāi)放、融合的多云架構(gòu)，正在成為企業(yè)應(yīng)對(duì)數(shù)字化挑戰(zhàn)和驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的重要抓手。

　　浪潮商用機(jī)器有限公司副總經(jīng)理黃家明

　　浪潮商用機(jī)器有限公司副總經(jīng)理黃家明表示，從研發(fā)的角度看，Power其實(shí)不再是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，浪潮商用機(jī)器基于已有的小型機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)踐對(duì)K1 Power服務(wù)器進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)，從固件的開(kāi)發(fā)、KUX操作系統(tǒng)到Linux、AIX(Advanced Interactive eXecutive)的兼容，Power的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)正在從封閉走向開(kāi)放。

　　技術(shù)路線(xiàn)切換下的傳承與創(chuàng)新

　　在小型機(jī)方面，浪潮一直引領(lǐng)潮流。1993年，浪潮成功研制出中國(guó)首臺(tái)小型機(jī)服務(wù)器;2007年，高效能服務(wù)器和存儲(chǔ)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室落戶(hù)浪潮，招募精英研發(fā)團(tuán)隊(duì)在高端服務(wù)器和存儲(chǔ)領(lǐng)域進(jìn)行全面研究;2010年，400多位浪潮工程師耗費(fèi)4年研制成功K1小型機(jī)，突破多項(xiàng)小型機(jī)核心技術(shù)，使得中國(guó)成為除美國(guó)、日本之外全球第三個(gè)具備關(guān)鍵應(yīng)用主機(jī)研制能力的國(guó)家，浪潮成為全球第五家具備關(guān)鍵應(yīng)用主機(jī)研制能力的企業(yè);2015年，K1系列小型機(jī)榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng);2018年，基于POWER處理器的K1 Power產(chǎn)品線(xiàn)成功上市，在2019年上半年中國(guó)UNIX市場(chǎng)的市占率超64%。

　　這一系列的亮麗成績(jī)來(lái)源于浪潮強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)以及成功突破小型機(jī)核心技術(shù)。黃家明說(shuō)，浪潮在小型機(jī)方面有著悠久歷史，進(jìn)行了很多創(chuàng)新性的技術(shù)研發(fā)。比如高端服務(wù)器的最大困難是處理器的互聯(lián)以及內(nèi)存一致性協(xié)議的技術(shù)。浪潮突破了這個(gè)技術(shù)，通過(guò)具有良好擴(kuò)展性和容錯(cuò)性的雙翼可擴(kuò)展緊耦合體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)互連網(wǎng)絡(luò)單跳步32路擴(kuò)展，可有效降低高端容錯(cuò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連延遲，提高系統(tǒng)高可用能力。這樣成為我國(guó)首個(gè)獲得PCT國(guó)際專(zhuān)利授權(quán)的關(guān)鍵應(yīng)用主機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)明專(zhuān)利。

　　此外，在高速互連芯片方面，浪潮也實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破，成功研制出處理器協(xié)同芯片，使得中國(guó)成為繼美、日之后全球第三個(gè)掌握此核心技術(shù)的國(guó)家。在操作系統(tǒng)方面，KUX操作系統(tǒng)成為全球第五款，國(guó)內(nèi)首款通過(guò)UNIX03標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的操作系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)唯一通過(guò)國(guó)家信息系統(tǒng)安全等級(jí)保護(hù)三級(jí)認(rèn)證的Unix系統(tǒng)。K1榮獲2015年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，標(biāo)志著中國(guó)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)從此可以運(yùn)行在自主平臺(tái)上，成為我國(guó)信息化建設(shè)自主可控戰(zhàn)略的重要布局。

　　黃家明表示，正是這些創(chuàng)新研發(fā)技術(shù)為浪潮商用機(jī)器圍繞Power處理器進(jìn)行K1 Power服務(wù)器的研發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)�，F(xiàn)在浪潮商用機(jī)器研發(fā)團(tuán)隊(duì)骨干精英全部擁有10年以上高端服務(wù)器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，全程參與了浪潮K1、M13、4/8路x86等高端服務(wù)器產(chǎn)品的研發(fā)，是目前國(guó)內(nèi)高端服務(wù)器研發(fā)領(lǐng)域最優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)。

　　同時(shí)，浪潮商用機(jī)器在北京、濟(jì)南兩大研發(fā)實(shí)驗(yàn)室投資上千萬(wàn)元配備PCIe 4.0誤碼儀、59GHz高速示波器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等頂級(jí)硬件研發(fā)測(cè)試設(shè)備，進(jìn)行業(yè)界領(lǐng)先的高速信號(hào)真和測(cè)試。實(shí)驗(yàn)室配備專(zhuān)業(yè)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具(EDA)，研發(fā)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)具有從系統(tǒng)原理到主板PCB設(shè)計(jì)的全流程設(shè)計(jì)能力，可對(duì)結(jié)構(gòu)、電源、信號(hào)、散熱等服務(wù)器核心模塊進(jìn)行快速研發(fā)。而且專(zhuān)業(yè)測(cè)試設(shè)備能快速診斷定位設(shè)計(jì)故障，打造可靠性高于99.9994%的高品質(zhì)高端服務(wù)器產(chǎn)品。

　　在黃家明看來(lái)，從基于安騰的K1到現(xiàn)在的K1 Power，最大的區(qū)別是技術(shù)路線(xiàn)、技術(shù)架構(gòu)不一樣。一個(gè)是Power處理器，一個(gè)是安騰處理器。得益于Power處理器的強(qiáng)大性能和一致性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)架構(gòu)更加精簡(jiǎn)，這也省了開(kāi)發(fā)方面的工作量。在整個(gè)系統(tǒng)拓?fù)浞矫�，K1 Power并沒(méi)有改變，這樣保持了對(duì)上層系統(tǒng)和應(yīng)用的最大兼容性。

　　浪潮商用機(jī)器在進(jìn)行K1 Power設(shè)計(jì)的時(shí)候，會(huì)把原來(lái)在x86上面的一些在大規(guī)模環(huán)境下驗(yàn)證過(guò)的設(shè)計(jì)導(dǎo)入進(jìn)來(lái)，包括新的工藝、新的材料，這樣原來(lái)的Power在信號(hào)質(zhì)量方面有一個(gè)很大的提升的，包括性能測(cè)試。黃家明還以功耗設(shè)計(jì)為例介紹說(shuō)，通過(guò)把x86平臺(tái)上的電源控制和熱管理的系統(tǒng)移植到Power平臺(tái)，讓Power成功運(yùn)行在了客戶(hù)指定的功耗水平上面。“通過(guò)整合浪潮和IBM的供應(yīng)鏈，Power產(chǎn)品品質(zhì)、性能、可靠性方面變得更好。無(wú)論是在經(jīng)濟(jì)性還是在客戶(hù)需求滿(mǎn)足方面，K1 Power都表現(xiàn)更加出色。”

　　具備先進(jìn)性的K1 Power是如何煉成的?

　　K1 Power最顯著的特點(diǎn)就是單機(jī)性能，強(qiáng)調(diào)縱向擴(kuò)展。但是當(dāng)落實(shí)到設(shè)計(jì)層面，包括處理器的主頻和I/O擴(kuò)展能力，它都是一個(gè)更高的數(shù)量級(jí)，這些對(duì)設(shè)計(jì)會(huì)有新的要求和挑戰(zhàn)。在性能、可靠性、可擴(kuò)展性，包括安全方面和管理方面，浪潮商用機(jī)器進(jìn)行了諸多思考。

　　浪潮商用機(jī)器有限公司產(chǎn)品研發(fā)部副總經(jīng)理尹宏偉表示，從最早的安騰處理器技術(shù)路線(xiàn)轉(zhuǎn)到Power技術(shù)路線(xiàn)。浪潮商用機(jī)器把K1 Power打造成了一款高可用、高品質(zhì)、高可靠和安全的服務(wù)器。“性能卓越、安全可靠、自主可控是K1 Power的顯著特點(diǎn)，在可管理性、能耗管理、安全性、可靠性、可擴(kuò)展性、高性能等方面達(dá)到了一個(gè)新高度，并且通過(guò)部件品質(zhì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造工藝、生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量控制、流程管理等保證了K1 Power先進(jìn)性。”

　　在系統(tǒng)高性能的維度，尹宏偉說(shuō)，Power服務(wù)器最核心的應(yīng)用還是核心數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，這就要求性能承載方面表現(xiàn)得足夠強(qiáng)大。POWER9處理器性能、內(nèi)存與I/O帶寬優(yōu)勢(shì)，讓K1 Power服務(wù)器在承載核心數(shù)據(jù)庫(kù)和開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)方面性能優(yōu)勢(shì)明顯。借助PowerVM，K1 Power服務(wù)器高度整合核心業(yè)務(wù)負(fù)載。

　　尹宏偉表示，K1 Power服務(wù)器不但要保證強(qiáng)大的性能，更看重整個(gè)系統(tǒng)的高度可靠，這是它設(shè)計(jì)上的一個(gè)很大的訴求。在高可靠性方面，K1 Power服務(wù)器秉持高RAS設(shè)計(jì)理念，通過(guò)卓越的設(shè)計(jì)有效避免出現(xiàn)錯(cuò)誤和降低故障可能，包括最高品質(zhì)的部件、最低數(shù)量和功耗的部件、嚴(yán)苛的單個(gè)部件測(cè)試、高效創(chuàng)新的散熱設(shè)計(jì)、裝配和集成測(cè)試。比如服務(wù)處理器FSP偵測(cè)及診斷任何潛在錯(cuò)誤的發(fā)生，通過(guò)硬件設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行確�？捎眯裕�最大程度保證非停機(jī)修復(fù)故障實(shí)現(xiàn)可服務(wù)性。

　　此外，K1 Power服務(wù)器關(guān)鍵部件全部冗余設(shè)計(jì)，包括冗余DRAM芯片 、冗余Fabric Bus、冗余內(nèi)存總線(xiàn)、冗余I/O控制器、I/O柜、I/O柜鏈路、VIOS等實(shí)現(xiàn)可靠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)時(shí)鐘冗余方面，每個(gè)系統(tǒng)控制單元中有兩個(gè)冗余的時(shí)鐘卡，通過(guò)線(xiàn)纜對(duì)系統(tǒng)提供冗余的時(shí)鐘。當(dāng)任意一個(gè)時(shí)鐘卡出現(xiàn)故障時(shí)，另一組時(shí)鐘 可以無(wú)縫切換保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。電源時(shí)序控制信號(hào)冗余設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更加可靠的電源開(kāi)關(guān)控制。

　　K1 Power服務(wù)器多達(dá)16萬(wàn)個(gè)故障檢查器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，遍布全系統(tǒng)的錯(cuò)誤檢查器及故障隔離寄存器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，預(yù)測(cè)、報(bào)告故障的發(fā)生，自動(dòng)觸發(fā)冗余機(jī)制修復(fù)故障，首錯(cuò)數(shù)據(jù)捕獲FFDC(First Failure Data Capture)、校驗(yàn)與重試、隔離與修復(fù)。

　　尹宏偉說(shuō)，K1 Power服務(wù)器堅(jiān)持系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)理念：Reliability + FSP + Availability + Serviceability，在物理可靠性、軟錯(cuò)誤修復(fù)等方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全堆�？煽啃栽O(shè)計(jì)。

　　高品質(zhì)實(shí)際上就是高質(zhì)量或者是高可靠性。通過(guò)冗余實(shí)現(xiàn)故障的處理、隔離修復(fù)，這些是屬于設(shè)計(jì)層面的。高品質(zhì)是屬于實(shí)現(xiàn)層面的，K1 Power服務(wù)器的縱向擴(kuò)展服務(wù)器的主板層數(shù)多達(dá)40層，確保良好的信號(hào)完整性，從而保證整體系統(tǒng)的可靠性。尹宏偉解釋說(shuō)，高達(dá)40層主板設(shè)計(jì)為了保證高速信號(hào)在CPU、內(nèi)存、I/O以及加速器之間傳遞的穩(wěn)定性，所有與高速信號(hào)走線(xiàn)層相鄰的平面層都是地平面，以此更好地隔絕電子噪音造成的信號(hào)串?dāng)_。

　　K1 Power服務(wù)器還采用了高效散熱設(shè)計(jì)，包括選用低功耗器件，提升系統(tǒng)局部及整體可靠性;使用銦金屬片導(dǎo)熱材質(zhì)，提升導(dǎo)熱效率近10倍;采用動(dòng)態(tài)分區(qū)散熱控制技術(shù)，各發(fā)熱區(qū)域獨(dú)立風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制，提高散熱利用率，保障CPU等元器件性能穩(wěn)定發(fā)揮;通過(guò)合理的元器件布局，降低高溫對(duì)元器件可靠性影響。此外，K1 Power服務(wù)器采用長(zhǎng)壽命元器件及部件，提升部件結(jié)構(gòu)化壽命。比如使用壽命22年的高可靠性風(fēng)扇、遠(yuǎn)超7年設(shè)計(jì)壽命的抗硫化電阻。

　　另外，浪潮商用機(jī)器借助高精度仿真技術(shù)，降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，提升Power服務(wù)器整體設(shè)計(jì)品質(zhì)和可靠性，涵蓋結(jié)構(gòu)仿真分析包括結(jié)構(gòu)應(yīng)力靜態(tài)分析，振動(dòng)及沖擊結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析，有效控制結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量;建立精度更高，粒度更細(xì)的散熱仿真模型，提高散熱仿真的效率，降低服務(wù)器的散熱與能耗，提升整機(jī)可靠性;建立高精度信號(hào)仿真，保障Power產(chǎn)品信號(hào)傳輸速率，確保信號(hào)傳輸質(zhì)量和抗干擾能力。

　　K1 POWER產(chǎn)品生產(chǎn)測(cè)試功能覆蓋率100%、自動(dòng)化的測(cè)試系統(tǒng)，并對(duì)每臺(tái)產(chǎn)品都進(jìn)行高強(qiáng)度的可靠性測(cè)試。自研部件在開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行嚴(yán)格的階段測(cè)試和整機(jī)測(cè)試，確保質(zhì)量和性能達(dá)到業(yè)界最高水準(zhǔn);浪潮商用機(jī)器自認(rèn)證部件結(jié)合IBM部件合格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證測(cè)試，確保引入部件的品質(zhì)。

　　在安全性方面，K1 Power服務(wù)器進(jìn)行了增強(qiáng)的系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)，支持多種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)政府認(rèn)證，符合商用密碼證書(shū)的外置硬件安全模塊(HSM)。開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)可信計(jì)算模塊(TPM)，實(shí)現(xiàn)符合國(guó)家可信計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，AIX操作系統(tǒng)安全加固模塊(K1 Power SSR)。SSR(Server Security Reinforcement)是浪潮具有自主知識(shí) 產(chǎn)權(quán)的“操作系統(tǒng)安全增強(qiáng)系統(tǒng)”，是構(gòu)建國(guó)家三級(jí)安全操作系統(tǒng)的內(nèi)核模塊技術(shù)的解決方案產(chǎn)品，從根本上免疫現(xiàn)有的各種針對(duì)操作系統(tǒng)的攻擊行為，如：病毒，蠕蟲(chóng)，黑客攻擊等。

　　黃家明說(shuō)，K1 Power服務(wù)器本地化開(kāi)發(fā)固件Secure Boot功能，通過(guò)對(duì)PNOR代碼的簽名及驗(yàn)簽過(guò)程，保障代碼不被惡意篡改;自主構(gòu)建系統(tǒng)微碼，源碼級(jí)安全檢測(cè)。另外，多家本地安全可信操作系統(tǒng)廠(chǎng)商認(rèn)證了Power服務(wù)器平臺(tái)，并取得產(chǎn)品兼容性認(rèn)證證書(shū)，為企業(yè)客戶(hù)提供系統(tǒng)多樣性選擇，包括KUX安全操作系統(tǒng)證書(shū)、凝思安全操作系統(tǒng)證書(shū)、紅旗操作系統(tǒng)證書(shū)、中標(biāo)麒麟操作系統(tǒng)證書(shū)。

　　尹宏偉表示，Power服務(wù)器會(huì)從多個(gè)維度保證系統(tǒng)的安全、可靠和高性能。這種高標(biāo)準(zhǔn)只有在產(chǎn)品運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間之后，我們才能發(fā)現(xiàn)這種高可靠的服務(wù)器和普通服務(wù)器的差距。“K1 Power服務(wù)器對(duì)于可靠性和性能的要求是很高的，這也是用戶(hù)長(zhǎng)期對(duì)它品牌的認(rèn)可。高性能高效率的K1 Power服務(wù)器也要遺傳這些基因，保證滿(mǎn)足核心用戶(hù)的核心應(yīng)用安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。”

　　加速落地 K1 Power深耕行業(yè)市場(chǎng)

　　K1 Power服務(wù)器在行業(yè)市場(chǎng)表現(xiàn)不俗，在金融、政府傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)市場(chǎng)獲得廣泛認(rèn)可。浪潮商用機(jī)器有限公司產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)部總經(jīng)理江豫京表示，省級(jí)或者市級(jí)的城商行或者是農(nóng)信和全國(guó)股份制銀行都采購(gòu)了K1 Power服務(wù)器，用于銀行最核心的數(shù)據(jù)庫(kù)資源池平臺(tái)。而且K1 Power服務(wù)器跟舊版Power機(jī)器的資源可以進(jìn)行平滑遷移。

　　同時(shí)，K1 Power服務(wù)器支持關(guān)鍵業(yè)務(wù)云架構(gòu)，客戶(hù)可以根據(jù)需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。“我們?nèi)ツ暝谡�府客�?hù)這邊有了大幅度增長(zhǎng)，整體翻了一番。稅務(wù)、公安、財(cái)政的客戶(hù)通過(guò)購(gòu)買(mǎi)新的Power服務(wù)器來(lái)替換舊版UINX小型機(jī)環(huán)境，承載關(guān)鍵應(yīng)用。”江豫京說(shuō)，“除了面向關(guān)鍵業(yè)務(wù)的縱向擴(kuò)展服務(wù)器，浪潮商用機(jī)器還推出了面向橫向擴(kuò)展的基于POWER處理器的Linux服務(wù)器。這些服務(wù)器主要是承載新型工作負(fù)載，比如大數(shù)據(jù)、人工智能等。”

　　比如在AI方面，全新POWER9芯片具備N(xiāo)VLink 2.0、CAPI 2.0和New CAPI三位一體的領(lǐng)先硬件加速優(yōu)勢(shì)，面向加速器件、異構(gòu)綜合器件開(kāi)放，大幅提升加速效率，深度學(xué)習(xí)框架性能超x86近4倍。大數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景中，POWER9處理器內(nèi)置的GZip硬件加速模塊不僅能夠極大地提高大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸效能，也使得數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮性能提高了440~740倍。廣告推送算法加速引擎的性能評(píng)估中，利用PCIe上的FPGA加速卡，可獲得4.8倍的性能提升。

　　為了滿(mǎn)足客戶(hù)需求，浪潮商用機(jī)器采用JDM模式進(jìn)行個(gè)性化定制，即實(shí)現(xiàn)面向客戶(hù)的聯(lián)合設(shè)計(jì)，在OpenPOWER和Power領(lǐng)域圍繞著客戶(hù)的需求進(jìn)一步走向深化。

　　目前，浪潮商用機(jī)器以全新POWER9芯片為核心的縱向擴(kuò)展系列和橫向擴(kuò)展系列的產(chǎn)品矩陣不斷完善，能夠契合更多、更新的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，2019年浪潮商用機(jī)器將在既有的渠道體系基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，構(gòu)建更加完整的合作伙伴體系。

　　“面對(duì)復(fù)雜的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，浪潮商用機(jī)器致力于圍繞開(kāi)源技術(shù)、開(kāi)放技術(shù)的解決方案建設(shè)融合生態(tài)，通過(guò)合作打造更貼近客戶(hù)需求的產(chǎn)品和解決方案。我們很有信心利用Power技術(shù)，給客戶(hù)在關(guān)鍵場(chǎng)景和新應(yīng)用場(chǎng)景下面帶來(lái)更多的價(jià)值。”江豫京說(shuō)。