CoolThreads处理器架构创造网络计算新规则

　　5倍性能、1/5能耗、1/4空间、1/3价格

　　“CoolThreads(酷线程)”是Sun公司为适应当今及未来网络计算环境新需求而研发的新型CPU架构。在此基础上，Sun推出了第一个具有8个内核、支持32个并发线程的UltraSparc T1处理器和全新的Sun Fire T1000及T2000服务器。

　　实际测试表明，这两款新型服务器不负众望，与竞争对手相比，性能超过了5倍，能耗只有1/5，占用空间只有1/4，而价格只有1/3(详细数据见文后注释)，从而使它们成为业界首创并且速度最快的“环保型”服务器。

　　以UltraSparc T1处理器为核心的Sun Fire T系列服务器能够取得如此令人惊叹的成绩，完全是因为它采用了适用于网络环境中企业业务需求的计算架构，这就禁不住让我们想去探究——网络环境与传统计算架构究竟存在着什么样的矛盾与冲突？而“CoolThreads(酷线程)”取得成功的奥秘又在哪里？

　　坚持“网络就是计算机”

　　对于许多人来说，“网络就是计算机”，这个简单的判断句意味着理念和决心，但是对Sun公司来说则更多的是“身体力行”。早在20多年前，他们在自己的第一款计算机中就内置了TCP/IP功能。在整个业界，很少有人像Sun公司那样深刻地理解网络计算的真正要义，并且在自己的每一款产品中体现出来。如今，Sun公司在业界首先提出，“多线程”是网络计算最明显的特征，向传统处理器架构提出了挑战。

　　传统处理器架构必需面对这样的现实：处理器的速度与存储器的速度之间存在着巨大的差异，而存储器的速度才是整个服务器性能的瓶颈。多年来，处理器的速度每2年提高一倍，而存储器的速度每6年才提高一倍。根据测算，传统处理器运行时间中常常有85%是处在等待存储器提供数据。花很大的代价去提升处理器中单线程或者一两个线程的速度，对服务器整体性能的提高并不明显。

　　网络计算所带来的新环境、新挑战，要求我们重新思考原有的处理器架构是否具备足够的适应性。网络IT工作负载复杂多样，但是都有一个共同的特征——这些工作负载更多依赖于多线程并发操作。

　　一般来说，Web应用负载是典型的多应用负载。当用户浏览或者点击网页时，就会引发服务器运行一个线程。成千上万的用户，每次浏览或者点击都会引发无数的线程，每个线程仅占用服务器的一点点资源。数据库应用负载则是单个应用产生多个线程的典型，把分类或者检索的工作分散到多个线呈上，可以显著提升得到结果的速度。

　　在传统上，服务器的设计都是在指令的层次上实现并行，由编程人员来安排程序的分支、数据的分块，从而实现若干进程的并行执行，这就是“指令级并行”。这与网络环境所产生的负载类型大相径庭。“线程级并行”采取了不同于传统的方法，软件分割的“颗粒”更加细小，并且同时考虑到软件开发与运行的环境。例如，Java技术就被设计成可支持高质量多线程工作负载的执行环境。

　　网络计算需要多线程架构，是整个IT业界的共识。但是并不是每个厂商都采取了富于创新的架构。有些处理器厂商在一个芯片中放入两个内核，每个内核只能支持一个线程，但也为自己的产品冠上了“多核”的名称。Sun公司采用了“CoolThreads(酷线程)”技术，可以在一个处理器中放入8个内核、支持32个并发线程，什么是真正的“网络计算架构”，看这一点就一目了然了。也正是“CoolThreads(酷线程)”技术，使得Sun Fire T系列服务器可以取得如此傲人的成绩。

　　富有责任感的“SWaP”

　　“CoolThreads(酷线程)”是网络环境中IT设施的真正出路，不仅体现在它的高性能，而且体现在它的节能环保。Sun公司认为，计算性能的获得不应该以高额的能源和空间消耗为代价。而采用多线程架构，处理器的结构就可以更简单，时钟频率也不必太高，从而降低了处理器的电能消耗。在同一个处理器芯片中处理更多的线程，就大幅度压缩了服务器的所占用的机房空间。

　　不要小看电力消耗、机房冷却和空间的费用。根据IDC预计，美国从现在到2009年服务器的在用数量会增加50%，达到1400万台，一年所需电费将会达到50亿美元，其中还不包括空调所需的电力。在过去的几年中，服务器的体积的确在缩小，但其电力消耗和冷却需求却在增加，主要原因在于每台服务器中所安装的处理器数量在增加。近年来不断飙高的石油和能源价格更是让IT业界刮起了一阵“绿色计算(Green Computing)”的旋风。而Sun公司则提出了更具体的指标体系——SWaP(Space, Watts and Performance，空间、瓦特和性能)，用来帮助企业用户衡量服务器是否能够贴上“绿色计算”的标签。

　　IDEAS International的研究分析师Sarang Ghatpande指出：“SWaP是一个客观的三维方法，为当今服务器的评价提供了现实而且富有综合性的标准，因为它反映了企业实际应用环境中在空间、能源消耗等方面所受到的限制。”

　　当然，仅仅拥有多线程处理器并不能解决企业计算所遇到的全部问题。Sun公司倡导的“吞吐量计算”战略，针对当今典型的商业应用负载类型，把处理器、服务器、操作系统和应用软件开发技术有机地整合起来，提供了有效的解决方案。概括起来，这个解决方案具有以下几个方面的优势：

　　1.采用“酷线程(CoolThreads)”的UltrSPARTC T1处理器，在一个处理器芯片中支持32个线程并行执行，与采用传统技术的处理器相比性能提高达7倍之多；

　　2.Sun Fire T1000和T2000服务器把UltraSPARC T1处理器安装在1U和2U的机箱之中，与竞争对手产品相比，占用更小的空间，消耗更少的电力，散发更少的热量；

　　3.凝聚着众多创新成果的Solaris操作系统，支持更精细的并行单元分区和虚拟化，并且拥有更高的安全性和资源利用率，同时保持着Sun公司多年一贯的二进制兼容性；

　　4.包括了编译器、开发工具和中间件的端到端系统化战略可以将“多线程”处理器的性能发挥的淋漓尽致，为用户的实际应用提供最高的性能。

　　Sun Fire T1000和T2000服务器是Sun公司最先采用UltraSPARC T1处理器的产品，旨在帮助企业机构应对当今数据中心所面临的严峻挑战。这两款服务器针对网络负载做了专门优化，可以提供3倍于竞争对手产品的吞吐量，如果用综合表征空间、功耗和性能的SWaP指标来衡量，则是竞争对手产品的4倍。

　　Sun Fire T1000 和 T2000 服务器预装了Solaris 10操作系统，其效率、安全性和资源利用率都是首屈一指的。Solaris 10本身就是多线程设计的，可以充分发挥这种服务器的“芯片内多线程(CMT)”优势，实现高吞吐量和高效率。Solaris Containers (容器)将多种先进技术融合起来，高效率地管理UltraSPARC T1处理器中的丰富资源，同时提供了一个完整、独立、安全的环境，在单一服务器中支持多种应用，实现了环境的虚拟化。Solaris 10既可防护外部恶意攻击，也可防止内部的不当数据访问。当然，基于 UltraSPARC T1的服务器一定与其他基于SPARC的Solaris产品保证二进制兼容和源代码兼容，可以很好地保证投资保护。

　　UltraSPARC T1处理器以及Sun Fire T1000 和 T2000 服务器的推出，为整个IT业界带来了一阵清新的“绿色计算”风潮。

　　注：5倍于竞争对手的性能是Sun Fire T系列服务器在客户现场实测结果。Sun Fire T2000可以在30分钟内完成891k 个Java事务，而在同一时段IBM 3.06GHz 和 3.2GHz Xeon系统仅完成了150k个Java事务；1/5的电力消耗是与Dell PowerEdge 6850相比，Sun Fire T1000仅仅需要300瓦电源；1/4空间占用是1RU 高度的Sun Fire T1000 与4RU高度的Dell PowerEdge 6850相比较而言；1/3价格是入门级配置的Sun Fire T2000与IBM x366的$7,795美元相比较而言(根据2005年12月1日报价)。