谈到服务器，大家首先想到往往就是IBM。的确，IBM作为服务器市场“老大”，无论在大型机还是小型机方面都有独步天下的技术，这些独特技术使得IBM在服务器市场中长盛不衰。其中最引人注目的就是采用英特尔至强处理器（X86服务器）的企业级X架构技术，在这种架构中，IBM提供许多独特而又非常专业实用的服务器技术，长期引领X86服务器的技术创新潮流。

很牛的IBM企业级X架构

     IBM企业级X架构给X86服务器带来性能飞跃

     企业级X架构，英文是X-Architecture，是IBM推出的、专门为英特尔至强处理器开发的服务器平台。早在1998年,IBM公司就提出了X架构,其初衷是希望将IBM在大型机、小型机上的部分领先技术系统地移植到X86工业标准服务器上，因此X架构从技术创新上就极具革命性。如Active PCI技术、C2T连接电缆技术、Chipkil内存纠正修复技术、预测故障分析技术、光通路诊断技术以及IBM的服务器智能恢复软件IBM Director，这些技术都算得上是IBM X86服务器的独门绝技。2001年8月，IBM继续在基于X架构服务器设计蓝图的基础之上引入了大型机的四项核心技术：XpandOn Demand（按需扩展）、XceL4（4级服务器加速缓存）、Active（活动内存）和Remote I/O（远程输出/输出），至此X架构才算最终成型。

1.Xpand On Demand，让服务器按需扩展

　　相对于传统的X86服务器，X架构最大的特点无疑是其Xpand On Demand（按需扩展）功能。通俗地讲，随着企业用户的不断成长，按需扩展技术可以让用户按照需求扩展原来的服务器系统，自由升级，在保护原有服务器投资的基础上，满足不断增长的计算需求。

　　传统的IA多处理器架构服务器设计在向4路以上扩展时就开始遇到一些障碍，理论上扩展到8路已是极限。而这对X架构中完全不是问题——借助IBM大型机中的Summit（颠峰）技术后，通过一个强化的4路SMP构件块，能够有效地向4路以上的SMP（对称多处理系统）扩展。有了Xpand On Demand这一功能，如果企业当初对服务器系统的计算需求相当简单，则部署廉价的4路对称多处理系统即可，没有必要去买一个8路或更大的系统。而在企业用户以后需要更大的计算处理能力时，即可将4路服务器扩展为8路服务器。这正是IBM给整个X86服务器行业带来了的全新“PayAs You Grow”（随着你的增长而支付）理念。

2.Remote I/O，让服务器拥有变形之身

　　在IBM X架构中，为服务器提供按需扩展支持的另一个重要技术就是Remote I/O（远程I/O）技术。它支持把原来集中在服务器机箱中的I/O插槽，部分地转移到由一个独立机箱安装的远程I/O扩展柜中。这样一方面在减少了I/O插槽的情况下，可有效地利用服务器机箱的空间，提高服务器的散热性能，同时还可以减小服务器的机箱大小；另一方面还可以提供更多的I/O插槽，供I/O设备使用，可使服务器群集系统共享。并且如果服务器组成集群系统，RemoteI/O的特性能够提供更佳的冗余保护和灾难恢复功能，并可作为InfiniBand技术的实现桥梁。

3.XceL4，提供更大更宽更强的4级缓存设计

随着服务器性能的快速提升，系统对于缓存容量的要求越来越大，但在现有条件下CPU内部已经很难扩充缓存。对此，IBM公司设计了4级缓存系统——XceL4Server Accelerator Cache，通过将高速DDR内存放置到处理器和用户RAM之间，为IA服务器增加了大容量的外部L4缓存，配合更宽的前端总线，可以减少内存延迟，提高内存带宽，从而为处理器和I/O设备提供了相当大的性能改进，据称可将服务器的整体吞吐量提高15%～25%。

4.Active Memory，超大容量内存

     大多数X86服务器受内存插槽数量或芯片组所支持的最大内存容量的限制，而ActiveMemory的大内存容量技术则可以让用户大幅度增加服务器的内存容量（如第6代X架构最大支持的内存容量高达12TB）。这种容量足以将绝大多数数据库整个放置到内存中，与主要通过磁盘访问的数据库相比，这种方式将使X86服务器潜在的性能得到很大的提高，从而有效避免运行数据库时发生故障的可能性。

     正是采用了以上四项大型机的技术， 让IBM 高端eServer服务器长期称霸X86服务器市场。

IBM 企业级X架构发展回顾

1.第一代企业级X架构

     IBM eServer X440最先采用X架构技术

　　2001年，IBM eServer X440正式发布，这是第一款采用IBM X架构的服务器，也是第一款不采用SMP技术的IA服务器。在当时，很多服务器厂家刚开始用英特尔Xeon MP处理器推出4路服务器，而IBM eServer X440不仅已经可以在4U机箱中支持4路Xeon MP处理器，甚至借助企业级X架构技术轻松实现4路到8路的扩展。2003年3月19日，随着IBMeServer x440的16路产品的推出，企业级X架构真正实现Xpand On Demand，使得用户在IA服务器上按需扩展的梦想也得以实现。

2.第二代企业级X架构

以往当用户需要将2路服务器升级为4路时，他们将不能继续使用英特尔至强DP 处理器，需要全部换为英特尔至强MP处理器。在2003年出现的IBM第二代X架构改变了这一切，它可以在4路服务器上继续使用英特尔至强DP处理器，充分利用更高的时钟频率，运行需要大量消耗CPU资源的应用。如果用户升级到英特尔至强MP处理器，就可以获得从 4 路扩展到32 路的能力，实现更佳的投资保护。

采用第二代X架构的IBM eServer X445

第二代X架构除了继续保持出色的级联能力，更重要的是引入了内存热交换技术，在IA服务器平台上首次实现了无需重启自检即可识别新添加内存的能力，为当时逐步兴起的SAP、Oracle、DB2和SAS核心数据库平台应用提供了坚实的基础。
 

3.第三代企业级X架构

      采用第三代X架构的IBM X3950服务器

　在经历了三年时间的不断研发和1亿美元的投入后，IBM 在2005年3月正式推出了第三代X架构。X3架构最大的特色是首次加入了询过滤缓冲(SnoopFilter)的设计，大大降低了多路处理器间因为要进行数据轮询所增加的延迟，提高了多路服务器的企业级应用性能，而这种设计两年后才在英特尔服务器平台上出现。当然，与上一代基于英特尔至强处理器的系统相比，第三代X架构在性能方面也实现了大幅度的提升，4路系统性能提升了38%，使企业能够同时运行32位和64位应用，并可更快速地访问大量数据。

4.第四代企业级X架构

　　2007年，IBM推出了第四代X架构。相对于英特尔同期的芯片组，第四代X架构在很多方面进行了优化，并且仍然提供了强大的扩展能力，仍延续了第一代的16插槽扩展的独有设计。第4代X架构最大改变是采用独有的内存缓冲芯片取代了英特尔的原厂设计，基于DDR2-533(而不是英特尔推荐的价格更昂贵、功耗更高的FB-DIMM)提高了60%的内存带宽能力，同时降低了内存的功耗水平。相比于上一代的X3架构，X4采用了模块化设计，允许用户将多台基于X4架构的服务器整合起来，形成一个大型的SMP系统，而板载的控制器和多种内存保护技术也确保了服务器的可靠性和可用性。此外，在服务器整体能耗与上一代持平的条件下，采用X4平台的X86服务器创造了首个突破100万次tpmC大关的记录，让高端X86服务器在能耗比上上升到了一个新的高度。

5.第五代企业级X架构

在X4架构推出后三年，以VMware为代表的X86服务器平台虚拟化整合趋势明显，促使企业用户对X86服务器提出了新的要求。越来越多的应用被整合到一起，用户需要更大的内存、更可靠的平台以及针对I/O拥堵问题进行及时的调整。在这种趋势下，IBM在2010年3月4推出了针对虚拟化应用优化的X5架构——这也反映了这一阶段高端X86服务器的发展趋势。

　　MAX5加速器是X5平台中最具革命性的技术，它充分利用了英特尔新一代的QPI总线的特性，以一种巧妙的方式为服务器平台扩展了内存带宽。MAX5加速器控制芯片可以看作是一个QPI与内存控制器的桥接芯片，4个插槽的Nehalem-EX服务器中，每颗Nehalem-EX的处理器均出一路QPI通过QPI电缆与MAX5加速器相连，所以MAX5与服务器相连的带宽就是4路QPI的带宽。X5架构之所以要通过MAX5加速器去扩展内存，就是为了能提供更强大的虚拟化性能。因此，IBM在eX5服务器上采用了eXFlashSSD（IBM称为“极速存储套件”）：利用高性能 eXFlash固态盘系统来改善I/O表现，不仅轻松解决IOPS不足的问题，成本也降低了97%

　　此外，Emulex所出品的虚拟矩阵适配器(VFA，Virtual Fabric Adapter)被X5架构接纳进来，具备有虚拟网卡(vNIC)、聚合光纤通道与iSCSI传输的能力，让服务器具有了虚拟化I/O的能力。

6.第六代企业级X架构

2014年1月， IBM正式宣布推出适用于System x和PureSystems服务器的第六代企业级X架构，该架构针对大数据分析和云计算负载进行优化。

　　如果你仔细回顾X86服务器的发展历史，可以看到随着CPU的多核化，每个核心所能分配到的内存容量并没有什么变化，而内存在绝大多数的应用中均处于关键地位，对性能影响重大，尤其是越来越普及的虚拟化应用，而IBM也由此入手，对X6平台进行最为明显的改造：X6首次采用eXFlash 内存通道存储，这种存储器件被安装在非常靠近CPU的内存插槽(DIMM)上，能够提供 12.8 TB的极速闪存容量，从而最大限度缩短延迟，大幅提高以大数据分析为代表的应用的性能。同时X6采用模块化、可扩展的设计，是业界首个能够支持多代CPU的平台架构，可以帮用户降低高达28%的采购成本，并能够简化部署。

小结：可以说，每一代X架构技术都代表当时X86标准服务器领域最具前瞻性的创新，主要着力于解决服务器在按需扩展、I/O加速、高可用、系统性能、可管理性等方面面临的挑战。它带来了具有创新意义的系统扩展性、可用性和灵活性，同时帮助用户降低系统维护成本，并简化服务器系统管理。不过随着联想收购IBMX86服务器业务，X架构将何去何从呢?

                                                     @梁敏