更新时间:2023-11-28 09:39
浪潮天梭K1系统该最大可扩展32颗处理器、256核心,4TB全局共享内存,是我国第一台关键应用主机系统,2013年1月22日正式上市。浪潮集团投入22080人月研发完成。设计实现了多处理器CC-NUMA体系结构,包括“双翼可扩展体系结构”和“两级Cache目录一致性协议”,研制成功核心部件——处理器协同芯片组。
浪潮天梭K1系统是我国第一台关键应用主机浪潮天梭K1系统,22日正式上市,浪潮天梭K1系统的上市,不仅填补了国内高端服务器市场的空白,大大降低了国内用户的成本。
浪潮天梭K1系统已于2010年8月在中国建设银行新疆分行替代国外小型机,在历时两年的测试过程中,天梭K1实现了连续840天的稳定运行,从未出现计划外停机。
2014年9月,浪潮发布的主机新品天梭K1 910系统,可支持64个核心,2T内存,可用性高达99.9994%。中低端主机市场占整体主机市场的50%以上,天梭K1 910的问世使得浪潮主机业务完成了从高端到中低端市场的延伸,形成了对关键应用主机市场高中低领域的全线覆盖。至此,浪潮主机业务完成了从技术突破到产业化布局的再次升级。
技术突破
浪潮天梭K1系统在技术方面实现了关键性突破。浪潮天梭K1系统基于自主设计的经典CC-NUMA架构,最大可扩展至32颗处理器、256核心,具有4TB全局共享内存;系统峰值浮点计算能力达到2560GFLOPS,即每秒可完成2.56万亿次浮点运算。
浪潮天梭K1系统的内存总带宽为1177.6GB/s,系统互连总带宽为1088GB/s,系统I/O总带宽为675GB/s,这意味着如果传输一部大小为15G的高清电影,处理器到内存之间每秒的时间里可以传输78部,处理器与处理器之间每秒可传送73部,系统对外每秒可传输45部。
浪潮天梭K1系统具备1至8个硬件分区,可实现4至32路任意组合的扩展,最大可支持48个PCIe Gen2插槽,并采用浪潮自主研发的Inspur K-UNIX操作系统实现运行;K-UNIX是目前国内唯一一款符合UNIX 03标准的UNIX操作系统,实现了对主流数据库、中间件等商用软件的兼容,建立了完善的软硬件生态环境。
天梭K1还采用了自主研制的国际领先的处理器协同芯片组技术,具备2个25.6GT QPI端口,处理器接口总带宽为51.2GT/s;4个8.5Gbps X8 NI端口,NI接口总带宽为68GB/s;天梭K1的20通道数据对齐和时钟数据锁定技术,实现了多通道数据传输的可靠性。
天梭K1采用基于多级分类的并行无阻塞协议处理流水线机制,减少访问延迟,提高协议处理吞吐量;此外,该系统还实现了处理器协同芯片多时钟域设计,满足芯片多模块的不同时钟频率需求。
市场预期
关键应用主机是服务器市场利润的主要来源,2012年我国关键应用主机市场规模已达152亿元,处于稳定增长中;这其中,关键应用主机的销售量占服务器整体市场的4%,而销售额却占到了整体市场的42%之多,可见其在服务器市场利润中占据了何其重要的地位。
天梭K1不仅得到了市场的认可,也赢得了合作伙伴的信赖,开始在全球主机产业链中扮演重要角色, IBM和SAP相继宣布对K1的全面支持,旗下 DB2、WebSphere、Informix、Sybase等国际主流的平台软件都为K1推出了专门的版本,国产主机成功进入全球主机俱乐部。2015年,润乾、超图、爱数、汇金、中科天翔、神州软件、南瑞科技等行业软件供应商相继与K1完成了兼容性测试。
2015年,基于天梭K1的解决方案新增了100多个。
2015年,推出专为K1定制优化的数据库K-DB。K-DB是业界唯一实现异构平台全自动化迁移的数据库,全面兼容Oracle数据库,应用代码迁移零修改,RAC集群支持,数据库容灾同步工具KSC,完善的数据库管理工具,多进程多线程架构,支持国际标准,全面兼容主流数据库,为企业级用户提供软硬一体化的数据平台解决方案。
2016 年,针对关键业务计算,浪潮启动“K+计划”,聚焦大生态与场景化,激活整个生态由规模扩张向优化健壮转变。
2011年11月10日,被誉为工业设计“奥斯卡”的中国创新设计“红星奖”评选揭晓,浪潮天梭K1系统摘得“红星奖”金奖。据悉,这是继天梭TS850后浪潮再度将“红星奖”纳入囊中。
2015年1与9日,浪潮天梭K1系统获得国家科技进步一等奖。
高可用性是关键应用主机的主要特点,也是其他类型计算机难以比拟的一点。关键应用主机通常采用软硬一体化的容错技术,板卡信号、关键应用主机模块、操作系统、应用等每一个层次都有错误诊断和隔离模块,保证软硬件错误不会影响实际业务。关键应用主机的高可用性如果用数字来体现的话,就是要达到至少99.999%的可用性,而浪潮天梭K1系统将这一数值提升到了99.9994%。
此次发布的浪潮天梭K1系统最大可扩展32颗处理器,达到国际先进水平。如将其应用到一家每天需处理1亿笔业务的银行,每笔业务平均相当于50个事务处理,则该银行1天需要处理50亿个事务,从理论上来讲,一台32路服务器即可满足该银行一天的业务处理量。
研制天梭K1系统是中国企业第一次进入主机研发领域,浪潮在产品研制阶段遇到了大量的工艺制程瓶颈,特别是PCB设计加工方面(PCB,Printed Circuit Board,印制线路板,简称印制板,负责集成电路等电子元器件之间的电气互连,是关键应用主机的重要部件之一)。浪潮在PCB材料、化学、金属表面处理等进行了大量实验,对材料编织对信号的扰动效应进行了深入研究,继IBM之后,全球第二个实现了600×500超大尺寸、20层高叠层、0.5%高阻抗控制精度的电路板的加工并稳定量产。
天梭K1系统是一个庞大的研发工程,从芯片、到板卡,需要大量的研发工作量。
一般的多处理器计算机的板卡不超过5块,系统布线在5000-7000条。而天梭K1系统板卡数量超过110块,布线90000条以上。特别是计算板,尺寸只有50cm*60cm,如此狭小的面积上有40000个管脚,20层布线,挑战了业界计算板卡加工工艺极限。最终设计完成后,整套系统有300个传感器,367种、2177个零件。
天梭K1体积和内部的板卡多大合适,看似一个十分初级的问题,但却非经验丰富的人员才能解决。从信号和供电的角度讲,天梭k1做的越小越好,因为信号传输距离过长会产衰减、失真现象,供电会有压降问题,但是散热问题就会随之而来,K1系统最大功耗有20Kw,平均发热密度超过普通服务器60%,而且在计算板卡发热密度更高,散热这一常规性问题变成技术卡口。
在通用服务器领域经验丰富的浪潮工程师在关键应用主机领域还是新入者,谈不上经验,只能在“战争中学习战争”。他们先后设计了20多个版本的系统基础结构设计方案,才最终平衡散热和尺寸的问题。其中计算板尺寸50cm*60cm,已经是国内最大的主板,甚至一度超出了国内PCB板卡加工工艺的极限,实现“10Gbps信号传输距离超过30英寸”、“6.4GT/s 21路并行传输超过21英寸”等多项业界信号传输距离的新纪录。