2006秋季IDF特別報導－打造未來的企業IT

http://www.ithome.com.tw/itadm/article.php?c=39988
2006秋季IDF特別報導－打造未來的企業IT

2006秋季IDF特別報導－打造未來的企業IT

文/ 劉人豪 (記者) 2006-10-24

有別「追求效能/功耗比」響徹雲霄的春季IDF，秋意正濃的舊金山，一場象徵「IT產業界地殼深處板塊移動」的技術盛宴，不再只有省電的口號。

重塑IT架構的新風貌 多核心不僅只是效能提升而已，還有其他的應用方式，例如虛擬的安全防護或VoIP作業環境，這些技術將挑戰傳統的模式，而英特爾在2年前提出以iAMT為基礎的嵌入式IT概念，也已逐漸成形，不再遙不可及。 虛擬化技術的發展與應用，絕非「分身大法」這麼簡單 虛擬化並不僅限檯面上的電腦平臺虛擬化，如果從整體企業IT架構的角度思考，無論網格運算和SOA，都可視為更大規模的虛擬化應用。在未來，虛擬化將徹底改變企業IT的風貌。 嶄新無線網路規格紛紛初露曙光 在本屆IDF中，諸多由遠到近的無線網路規格，如近端網路（WPAN）、區域網路（WLAN）、都會網路（WMAN）、廣域網路（WWAN）等，都出現了普及的契機。

重塑IT架構的新風貌 在2006秋季英特爾科技論壇（Intel Developer Forum），英特爾與眾多軟硬體廠商在數場主題演講與一百多場技術議程中，進一步描繪出未來企業IT架構的新風貌。更有甚者，企業IT、機房管理與虛擬化相關議題的比例，提升到了前所未有的高峰。

從雙核心、4核心，一路邁向超級多核心
毫無疑問，多核心是處理器必然的技術趨勢。繼AMD在今年五月公布首款原生4核心處理器設計，與2007年第二季登場的計畫，透過「包二個餡的水餃」多晶 片封裝手段，英特爾正式宣布在今年十一月代號「Clovertown」的Xeon DP 5300系列處理器，與代號「Kentsfield」的Core 2 Quad系列處理器，將變成實際的產品，而Xeon MP也將在2007年第三季的「Tigerton」進入4核心的世界，4核心Itanium「Tukwila」則預定2008年上市。

4核心之後呢？根據英特爾的時程表，從2007年第三季導入45nm製程開始，首款原生4核心桌上型處理器「Yorkfield」，2008年將 進一步邁進8核心，配合未來全新x86處理器微架構「Nehalem」（2008）與「Gesher」（2010）的問世，以及32nm製程，在2010 年催生32核心。

多核心將帶來軟體發展的革命
今年八月，微軟資深軟體架構師Herb Sutter在DDJ雜誌就表示，多核心處理器是從物件導向程式設計的革命至今，軟體發展技術最大的改變（Sea Change）。

多核心處理器成為主流是一回事，但多核心處理器同時也考驗著軟體應用環境。為了控制處理器耗電量，簡化處理器核心的複雜度與降低時脈乃勢在必行。換言之，應用程式無法高度平行化，效率成長幅度將不盡理想，甚至可能不增反減。

英特爾在今年IDF的數位企業主題演講，比較4核心低電壓版本Xeon DP L5310「Clovertown」與雙核心低電壓版本Xeon DP 5148「Woodcrest」執行已經高度平行化的矩陣乘法效能，因必須維持50W耗電量之故，4核心Xeon DP時脈僅1.6GHz，遠不及雙核心Xeon Dp的2.33GHz，結果效能僅成長20%，而非理想中的50%，由此可見一斑。

當多核心處理器是所有伺服器與個人電腦的心臟，程式設計者勢必要面對全新的典範，這已經不是「狼會不會來了」的問題，而是指日可待的迫切議題，企業應做好面對多核心浪潮的心理準備。

邁向更加緊緻的高密度運算環境
機房空間寸土寸金，在有限空間內追求更高的運算密度，實乃必然，機架式與刀鋒伺服器的崛起就是最好的證明。但要達成更緊緻的運算平臺，需要更省電的處理器，更迷你的板卡、更嬌小的儲存系統，以及容量密度更高的記憶體。

在本屆IDF，英特爾公開代號「Port Townsend」的S3000PT迷你主機板，對應剛發布的Xeon UP 3000系列處理器，在1U機箱內可安裝兩片S3000PT，亦可供刀鋒伺服器之用。此外，針對資安硬體設備（Security Appliance）業者的需要，不忘插手資安市場，英特爾發表NSW1U準系統，內建雙核心Xeon DP處理器與4埠GbE，支援2臺3.5吋SATA硬碟，最多可安裝24GB FB-DIMM記憶體。

英特爾如此，其他廠商也沒有閒著。Tyan在IDF的Technology Insights演講中展示安裝4核心Xeon DP「Clovertown」處理器與Mellanox的Infiniband網卡的Typhoon個人叢集超級電腦，4片運算模組總計就擁有32個處理 器核心，作業系統則採用微軟Windows Compute Cluster Server 2003，上面執行Wolfram的平行化數學運算工具gridMathematica。

HP全新機構設計的Blade System c-Class則將刀鋒伺服器的裝置密度帶到另一個新境界，半高的BL460c可塞入兩顆Xeon DP處理器、32GB FB-DIMM記憶體、2張PCI Express介面mazzanine卡、一張RAID控制卡與2臺2.5吋SAS硬碟。

破釜沈舟、堅壁清野、協同防禦的資安架構
從機房回到辦公室，企業內部數量龐大的個人電腦，一向都是MIS心中永遠的痛，個別維護不易，飽受軟硬體的小毛病而停擺、零組件被偷，以及更麻煩 的病毒攻擊，這些問題都缺乏完善的解決方案，而往往駭客最終的攻擊目標還是這些電腦，往往只要前端防火牆遭到突破，一臺電腦不小心「中標」，整個網路內的 電腦就會像火燒騎樓的整排機車，天雷勾動地火，一發不可收拾。

這時候，我們就可以想到一個場景：如果這些個人電腦可以在作業系統損毀，或系統停擺時進行遠端管理，當系統發生錯誤或中毒時主動發出警告訊息，無 論開關機都可以進行軟硬體的資產檢查，遠端更新BIOS、病毒碼及作業系統，甚至在系統關機的時候，還可以透過網路瀏覽器去連接該電腦進行管理工作。更重 要的是，電腦可以「分身」，同時執行多個作業系統，當一個作業系統出問題時，電腦也可以正常工作，不受任何影響？

所以釜底抽薪，強化個人電腦端的安全防護乃當務之急，結合iAMT遠端管理解決方案、硬體化的資安技術與蓬勃發展中的協同防禦。在今年春季 IDF，Cisco在主題演講中就建置了一個測試環境，公開表現NAC 2.0自動化管理遠端的個人電腦，而Juniper UAC與微軟NAP的相關功能也正在發展階段，預料很快就會變成不可或缺的標準功能。

這就是「嵌入式IT（Embedded IT）」的觀念核心，透過硬體OOB（Out-Of-Band）管理、虛擬化技術、安全運算技術、安全晶片，以及支援這些功能的集中式控管及認證軟體，就 可以讓企業用戶端電腦的管理工作完全自動化，大幅減輕MIS的工作負擔。一言以蔽之，英特爾的vPro就是上述名詞的集大成，對應這些標準的商用個人電腦 規範。

隱而不現的是，傳統「終端電腦對終端電腦（End-to-End）」的網路架構，傳輸節點之間並無加密認證，給予駭客與封包竊聽軟體可乘之機。這 次Cisco與英特爾在IDF發表IEEE 802.1AE/af標準、名為「LinkSec」的資料連結層安全機制，提供「節點對節點（Hop-to-Hop）」的防護，以補強IEEE 801.1X的不足。「堅壁清野」可謂最佳的寫照。

IT架構的極簡化已是不可阻擋的趨勢
當IT逐漸像水電與電話般普及，不再是陌生的技術名詞與噱頭，如同人體中的骨骼和血液，成為支撐企業營運的骨幹，如何精簡IT架構、減少IT支出，就是所有企業必然面對的挑戰。

IDF畢竟是英特爾自己的主場，放眼所及，無一不是以英特爾的平臺和產品為核心，顯然無法代表整個業界的現況。英特爾在中低階伺服器與個人電腦市 場最大對手AMD，不但一路在企業市場攻城掠地，佔有率節節高升，與英特爾分庭抗禮，近來併購ATI的舉動，使其跳脫處理器製造商的格局，成為具備制定獨 立平臺能力的強權，更展現了成為第二家英特爾的決心。既然如此，英特爾企圖推動諸多綁死在自家平臺上的規格，是否可以一帆風順，就是一個大問號，尤其當越 來越多企業採用AMD Inside的產品。

不過，姑且先把處理器雙雄的激烈競爭放在一旁，無論如何，值得慶幸的是，我們可從近兩年來的IDF看出，不分領域，廠商都越來越重視企業的需求， 過去看似天方夜譚、不可思議、連做夢都夢不到的場景，陸續從虛無飄渺的概念，逐步演進成伸手可及的產品，勢必將改變現有企業IT架構的風貌，這才是最重要 的。文☉劉人豪

他山之石：Google建置機房的經驗談，與英特爾的解決之道

沒 人會懷疑，擁有全世界最大資訊中心和伺服器農場的Google，在建置經營機房的豐富經驗與參考價值。英特爾特別邀請了Google的Luiz Andre Barroso，分享Google的觀點，他曾在ACM發表「An Economic Case for Chip Multiprocessing」這篇非常知名的文章，指出耗電量已經是資料中心與伺服器持有成本的重要因素，而與桌上型處理器共用相同核心架構的現有伺 服器處理器，都不符合經濟效益，伺服器應以簡單設計的多核心處理器為主。 Google指出幾個關鍵點： 1. 傳統的電源供應器因交流/直流轉換之故，電源利用效率並不高，僅有55%至70%的利用率。 2. 電費成為不可忽視的成本，一臺伺服器只要使用超過三年，電費就和硬體採購成本扯平，使用五年更超過30%。 3. 記憶體與硬碟的價格/效能比持續拉大，已達1000倍之譜，必須填補這個差距，設法降低高容量記憶體的成本，加大容量與頻寬。 英特爾觀點與解決之道： 1. 降低電力浪費：減少AC/DC轉換，電源分配維持高電壓直流電，可增加60%的電源利用效率。 2. 減少伺服器的數量：只要大幅強化單一伺服器的效能，達成單晶片1Tflops的等級，佔用空間與能源浪費即可迎刃而解。 3. 根除記憶體與匯流排頻寬的瓶頸：導入多晶粒堆疊技術，將記憶體與處理器所有核心的距離縮到最短，亦可以降低製造成本。

虛擬化技術的發展與應用，絕非「分身大法」這麼簡單 虛擬化是近來大家都能琅琅上口的企業IT流行字彙，因英特爾與AMD的處理器「看起來」都陸續支援過去只有在大型主機與高階RISC伺服器，才能享受到的 虛擬化技術，重要性水漲船高，也佔領越來越多的媒體篇幅。但虛擬化就只有處理器這麼單純嗎？真的就只是「一臺當多臺用」而已嗎？

處理器虛擬化技術的發展方興未艾
如果只是看到現在的英特爾處理器普遍內建代號「Vanderpool（VT）」的虛擬化功能，就天真的以為萬事皆備，只欠軟體，那就大錯特錯了。

事實上，目前的VT在效能與安全性上仍有不足之處，除了Merom家族處理器已小有改良外，英特爾也制定了未來的改進計畫，如增加管理指令與延伸分頁表等，這些都將在明年陸續引進至45nm製程「Penryn」世代與未來的「Nehalem」世代x86處理器上。

從處理器虛擬化邁向系統I/O虛擬化
當初英特爾的Vanderpool與AMD的Pacifica，其出發點在於克服x86指令集的先天缺陷－不少指令無法經由例外處理的設陷機制 （Trap）攔截執行狀態，為了解決這些問題，才誕生的處理器虛擬化技術，透過額外定義的特權層級，「欺騙」作業系統，避免全虛擬化方案耗費系統資源的二 進位執行檔轉換（Binary Translation，如過去VMWare上必須模擬出一個虛擬的老舊平臺規格）工作，改進執行效能，精簡虛擬機器軟體的架構。

但這僅限於處理器，不包含I/O，畢竟I/O裝置都有其存取的記憶體位址與中斷，想進一步讓系統I/O虛擬化，硬體必須有能力去管理、隔離所有週 邊I/O裝置實際上所使用的DMA虛擬記憶體位址及中斷向量，單靠處理器虛擬化是作不到的，需要額外的硬體去紀錄週邊裝置與這些記憶體位址/中斷的對應關 係。換言之，在整個系統中，只有處理器虛擬化，依舊難以避免軟體模擬I/O裝置的問題。

英特爾預定在明年新一代的北橋晶片組（也就是記憶體控制器的所在）支援VT-d技術（Vanderpool for Directed I/O），內建轉換DMA位址與中斷（DMA/Interrupt Remapping）的硬體功能，可將系統I/O裝置動態分配至不同的虛擬機器上。無獨有偶，根據Vmware在春季IDF所公開發表的產品時程表，在 2007年內，所有產品將全面支援VT-d技術，微軟也宣佈「與英特爾協同合作VT-d規範」，未來新版的System Manage Server（SMS）也將對應iAMT與VT-d。

最後一塊拼圖：將電腦平臺完全虛擬化
有了VT與VT-d，是否意味著虛擬化技術已克盡全工？錯了，這樣還是無法讓多個虛擬機器用近似直接存取硬體的方式，共用同一個I/O裝置。假設兩個虛擬機器要同時使用一張網路卡，該網卡就需要保有兩個虛擬機器各自獨立的DMA位址，也必須擴充既有的分頁表以便隔離兩者。

為此，針對I/O裝置共享的議題，PCI SIG組織正制定標準化的功能規範，將納入未來的PCI Express延伸標準中，利用VT-d新增的記憶體管理功能，讓整個實體電腦可真正徹底的半虛擬化。

二進位執行檔轉換技術，催生跨越指令集鴻溝的伺服器統合
藉由硬體的協助，半虛擬化技術開始普及，也逐步改變了中低階伺服器與個人電腦的應用方式，但這不代表純軟體的二進位執行檔轉換技術從此失去價值，反而因效率與日俱增，演進成射穿不同指令集壁壘的穿甲彈。

本屆IDF前一日，由Itanium解決方案聯盟所舉辦的誓師大會中，該聯盟正式啟動與Transitive公司合作的SPARC伺服器轉移方案 「ISV Platform Expansion Program」，採用Transitive的QuickTransit軟體，可在Itanium版本的Linux上執行SPARC版本的Solaris 作業系統及應用程式，鼓勵現有SPARC伺服器/Solaris作業系統的企業用戶，跳槽到Itanium平臺，而且拜Itanium效能遙遙領先高階 SPARC處理器之所賜，表現反而比原生SPARC平臺更好。英特爾也表示，這將提昇企業統合高階伺服器的彈性，例如可在Itanium上同時整合 Windows、Linux與Solaris。

近期推動「Power Everywhere」的IBM，也使用Transitive的產品，作為在Power伺服器上執行x86版本Linux的方案。Apple從PowerPC轉移至x86處理器的Rosetta環境，也是採用該公司的技術。

當然，這絕對是廠商之間互挖對方牆角的商業手段，但不可否認，這也提供企業另一種統合伺服器的選擇，值得企業重視。最起碼，在過去有誰可以想到，竟然可以用英特爾的x86處理器，執行昔日PowerPC版本的Mac OS應用程式？

習以為常的Java與.NET，其實也是虛擬化應用的一環
講的更極端一點，不必扯到什麼「虛擬化」技術和新穎的名詞，十年來，Java和.NET就已經是行之有年的虛擬化應用了。

也許讀者看到這裡會很疑惑，Java與.NET和虛擬化有什麼關係？事實上，Java的JVM（Java Virtual Machine）與C#的CLR（Common Language Runtime）本質上都是一種虛擬機器，擁有獨立於底層硬體的堆疊式指令集架構，並非只是單純的程式語言，從不少計算機結構教科書特別將其視為指令集架 構的範例，即可略見一斑。

從應用面的角度來看，因虛擬機器的特性之故，此類程式語言大幅改善了企業應用程式的可靠性與可攜性，使得今日廉價的個人電腦與低階伺服器，足以扮演過去大型主機般的角色。

既然如此，Java與.NET自然也是虛擬化應用的一環。基於相同的理由，未來也可能為了加速此類程式語言的效率，透過新增處理器的硬體功能或擴充指令集來達成。

虛擬化徹底改變企業IT架構的風貌
英特爾資深院士兼軟體解決方案事業群總經理Richard Wirt在八月Intel Software Insight雜誌的「The Convergence of Virtualization, Grid, and SOA」文中表示，相較於微觀的處理器虛擬化，網格運算（Grid）與近來紅透半邊天的SOA，就是巨觀的虛擬化，象徵著融合成一個整體的企業IT與運算 架構。

換言之，一旦我們從更大的視野去檢視「虛擬化」一詞，就可以發現，其意義並不狹隘，也充滿了巨大的想像與發展空間。在未來，虛擬化勢必改變企業IT架構的風貌，現在檯面上琳瑯滿目的新名詞，只是水面上的浮萍，巨大變革的第一步。文☉劉人豪

什麼是「虛擬化」？

從處理器虛擬化演進至系統I/O虛擬化

根據英特爾的VT時程表，除了預定未來將持續改良Vanderpool，明年的新晶片組支援VT-d I/O虛擬化功能，未來則進一步配合PCI SIG的計畫，達成整個電腦平臺的半虛擬化。

從微觀的處理器虛擬化到巨觀的企業IT虛擬化

虛擬化並不僅限檯面上的電腦平臺虛擬化，如果從整體企業IT架構的角度思考，無論網格運算和SOA，都可視為更大規模的虛擬化應用。在未來，虛擬化將徹底改變企業IT的風貌。

一窺嵌入式IT的可能應用

Vanderpool 對用戶端電腦來說，可以衍生出新的安全性應用，透過作業系統內建一個簡單的輕量級VMM（Lightweight VMM），將把防火牆等安全性相關的應用程式，放在主控端作業系統裡，藉以保護客戶端作業系統（Guest OS）的安全。另外，企業內部的用戶端電腦，亦可在主控作業系統之外，安裝另一個類似代理伺服器、專門執行IT服務及管理功能的作業系統分割區（IT Partition），隔絕使用者及IT管理功能，以強化管理性及安全性，如果VMM支援La Grande安全運算機制，更可以將其作為安全運算用的作業環境。

嶄新無線網路規格紛紛初露曙光 本屆IDF，諸多由遠到近的無線網路規格，都出現了普及的契機。

近端網路（WPAN）
IEEE內部兩大陣營爆發規格之爭，最後導致業界統一規格胎死腹中、普及之日遙遙無期的UWB技術，事隔近兩年，英特爾「終於」推出第二代UWB晶片Intel Wireless UWB 1480 MAC，可作為Wireless USB之用。

區域網路（WLAN）
明年第四代Centrino平臺「Santa Rosa」內建配合802.11n的MIMO、代號「Kedron」的無線區域網路模組Intel WiFi Link 4965AGN/AG（沒有802.11b），將整合兩個transmitter與三個resceiver。

都會網路（WMAN）
英特爾正式發佈Centrino平台上的WiMAX reference guide，為2008年Centrino內建WiMAX鋪路。美國已經有兩家電信營運商（Clearwire和Sprint）與英特爾簽約，將導入WiMAX服務。

廣域網路（WWAN）
英特爾與Nokia合作，明年第四代Centrino平臺「Santa Rosa」可選購代號「Windigo」的3G廣域網路模組Intel Wireless WWAN Link 1965HSD，支援HSDPA/WCDMA/EDGE/GPRS/GSM等規格。

--
萬歲！您的郵件已被捨棄。一封垃圾郵件也沒有！

--
萬歲！您的郵件已被捨棄。一封垃圾郵件也沒有！