Linux 2.6内核的精彩世界
Opteron支持 - 消费级的64位Linux
另一个在2.4.x开发环节就已经并入但这里仍然值得提及的是对AMD Opteron芯片(基于AMD64体系结构)的支持。Opteron向后与Intel-clone的处理器兼容,并且,甚至可能得到微软的支持。是它还是Intel的Itanium家族的某一成员成为64位消费级产品的事实标准现在还很难下定论。
尽管2.4系列内核的后期版本已经可以在该芯片上运行,但作为产品应用仍受到了很大限制。对高端用户来说,最严重的问题是,每个应用程序的RAM的使用都被限制在512MB以内。另一方面,新内核对在该平台上运行x86(32位)的程序的支持得到了改进。
子体系结构(Subarchitecture)支持
Linux 2.6除了对许多新的处理器体系结构外,还包含了一个称为子体系结构(Subarchitecture)的新概念。以前,Linux通常假设处理器和其他硬件是配套的。也就是说,i386系列处理器只会在PC/AT服务器上使用。这条针对i386的假设在Linux 2.4中就被打破,因为i386的额外支持使其可以在SGI的视频工作站(Visual Workstation)中使用。(事实上,在其他非i386体系结构上,这个假设早被打破了。比如,m68k很早就支持Amiga,Michintosh等平台。)Linux 2.6对于此最大的变化就是,让这个特性以及概念成为标准,以便所有的体系结构都可以用相似而健全的方法来处理,以便更清晰地划分模块。
标准的确立使得i386可以运用于两个新的平台。第一个是NCR的Voyager体系。这是一个对称多处理器(SMP)系统(在Intel的MP规范标准确定之前就已经开发出来了),它支持多达32个486-686的处理器配置。实际采取这种体系结构的产品处理器的配置数目要相对少一些,而且目前并不是所有的型号都得到了Linux的支持(最早的就不支持)。第二种得到最新支持的体系结构是更为广泛使用的由NEC开发的PC-9800平台,它曾是日本市场占统治地位的PC平台,一直到最近几年。最初的PC-9800装载的是8086处理器,最终发展到奔腾级处理器和SMP支持。(当然,Linux对它的支持局限在386以上。)尽管在美国它完全不为人所知,微软的Windows 95之前的版本曾移植到这个平台上。该平台由于生产商对标准PC的偏爱,生产已经中止。
Linux对差异细微的硬件类型支持的形式化,使得操作系统能更容易的移植到其他平台上,比如移植到专为存储设计的硬件或者是使用在工业领域的主流处理器。需要澄清的是,子体系结构也不是任何时候都管用的,它能够发挥作用是因为这些可移植的系统非常底层构件(比如IRQ路由)有或多或少的不同。比起在X-box上运行Linux的差别来说,驱动程序等相对小的差别还不足以把它们从传统的i386系统中分开。Linux对X-box的支持,就不是子体系结构的问题。
大规模 - 非一致存储访问体系结构(NUMA)和大型机
除了以上所提及的新硬件类型的支持之外,新的Linux内核发行版也包含了对大型服务器(一些运行i386处理器,也有些运行其他处理器)更多的支持。对Linux来说,这样的特性是新近加入的,还有许多优化工作需要完成。这是一个Linux发展相当迅速的领域,我们能够预计在不久的将来,Linux将成为此领域的有力竞争者。
在此方面最大的改变就是Linux对NUMA服务器的最新支持。NUMA(非一致存储访问)在多进程世界里是超越SMP以及提升多处理器系统效率的一个进步。SMP系统的设计上有着许多和对应单处理器系统类似的局限性。其中最大的设计局限之一就是系统中只有唯一的一块内存区,所有的处理器对它都平等地对它进行访问。在多处理器系统里,这样会在同一条内存总线上的多处理器之间引起相当高的竞争,导致性能瓶颈。NUMA服务器,通过引入了以下的理念解决了这个问题:对于某个特定的处理器,一些内存比其他一些的更为接近(close)。可以这样简单地设想(同时技术上也不会有严重错误),你的系统有许多包含了处理器、内存以及其他元件(比如I/O扩展卡)。系统中有很多这样的卡,它们可以相互通讯;显而易见,相对其他卡上的内存,每块卡上的处理器能更快的访问本地内存(自己的卡上内存)。从许多角度上看,NUMA体系结构就是一个紧密耦合的集群特例。
为了给NUMA主机提供良好的支持,Linux十分必要在许多方面进行调整,以使新模型更具效率。首先,建立了一个内部拓扑API,以使内核知道处理器和内存以及其他IO设备间的相互关系。有了内部拓扑API的支持,Linux的进程调度器可以理解这些关系,并且会尝试优化任务以达到最佳的本地资源使用。此外,许多NUMA主机在各个节点(nodes)的线性内存区域之间存在空洞(holes)。新内核已经能够合理的处理这种不连续情况。内核还有许多其他使得Linux可以支持高端(high-end)主机的变化,这也是内核发展的一个明确方向。再过一年,我们可以期待Linux在高端机型上效率以及其他方面的进步。
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