Архитектура серверов Symmetry 5000
Кластерные технологии
Приложения

... серверы SMP-архитектуры. Действительно, компания Sequent Соmputer Systems (США) - лидер мирового рынка средних и крупных SMP-серверов на платформе Intel. Хотя Sequent была образована в 1983 г., поставки в нашу страну стали осуществляться только после отмены ограничений КОКОМ в конце 1991 г. В мире произведена инсталляция около 8 тысяч SMP-серверов от Sequent, и уже не один их десяток приходится на Россию и СНГ.

Архитектура серверов Symmetry 5000

Основной магистралью в их архитектуре является синхронная 64-разрядная шина HSB (Highly Scalable Bus), на которой мультиплексируются адреса и данные. Пиковая скорость передачи данных HSB составляет 240 Мбайт/с, что втрое выше, чем у системной шины Symmetry 2000 - предшественника серверов серии 5000. Управление HSB осуществляет контроллер шины.

Для сравнения укажем, что в серверах PowerFrame фирмы Tricord пиковая пропускная способность системной шины составляет 267 Мбайт/с, а в серверах AViiON AV4700/4800/5800 от Data General 400 Мбайт/с (поддерживаемая скорость - 266 Мбайт/с). HSB является конвейеризованной шиной с пакетной коммутацией, что, как известно, обеспечивает малые задержки и большую эффективную пропускную способность. Кроме HSB в серверах Symmetry используется еще специализированная шина SLIC, которая распределяет между процессорами обработку прерываний и позволяет поднять эффективность ввода/вывода.

Процессорные элементы (ПЭ) Symmetry 5000 вставляются в слоты HSB и имеют по 2 процессора Pentium со вторичным кэшем емкостью 2 Мбайт/процессор. Такого же объема кэш-память применяется и в упомянутых выше серверах от Data General и Tricord. В первоначально выпускавшихся моделях SE20 и SE60 серверов Symmetry 5000 использовались микропроцессоры Pentium с частотой 66 МГц. Затем стали выпускаться модели с тактовой частотой 100 МГц. В поставляемых ныне моделях SE40 и SE80 используются уже чипы с частотой 166 МГц. А всего старшие модели SE80 могут иметь до 30 процессоров (против 8 процессоров в серверах PowerFrame и AViiON)

Основная плата оперативной памяти (ОП) может иметь 64/256/512 Мбайт, а платы расширения - 128/256/512 Мбайт. Если модели SE20 и SE60 комплектовались ОП емкостью до 2 Гбайт, то в SE40 и SE80 верхний предел составляет уже 3,5 Гбайт, что выше, чем в серверах от Tricord (1 Гбайт) и DG (около 2,5 Гбайт). Для ускорения обмена информацией в подсистеме ОП серверов Symmetry используется чередование адресов (расслоение).

Основу подсистемы ввода/вывода составляют четырехканальные платы ввода/вывода (ПВВ), каждая из которых поддерживает по 4 канала F&W SCSI-2 (20 Мбайт/с на канал). Как и платы ОП, ПВВ помещаются в слоты HSB. В состав ПВВ входит специальный процессор, что позволяет повысить эффективность ввода/вывода. Всего же к каждому каналу может подсоединяться до 12 магнитных дисков, т.е. до 48 дисков на плату. ПВВ поддерживают возможность замены дисков в режиме on-line.

Интересно, что Symmetry 5000 - одни из немногих современных серверов, поддерживающих интерфейс VMEbus. Полезно напомнить читателю, что VME используется в таких знаменитых высокопроизводительных системах, как SGI Challenge/Power Challange и Сrау J90. Центральный модуль обслуживания кроме двух SCSI-интepфейсов и VME поддерживает подсоединение к LAN с протоколами FDDI, Token Ring и Ethernet, а также асинхронных линий для терминалов. Наконец, поддерживаются синхронные протоколы BSC и SNA фирмы IBM, что позволяет интегрировать Symmetry 5000 в "родную" сетевую среду мэйнфреймов.

Sequent вообще уделяет большое внимание современным сетевым технологиям и "миру" Internet. Так, недавно она анонсировала новое средство - Intemet Accelerator SM. Оно позволило добиться резкого увеличения производительности для серверов FTP и WWW. Достигнутая оценка производительности WebStones составила 7200. Sequent обеспечивает в своих системах до 5000 одновременных соединений по модемам на скорости 14,4 Kbps и до 2500 одновременных FTP-соединений. Большое число слотов шины HSB, доступное как в младших (SE40), так и в старших (SE80) моделях серверов серии Symmetry, обуславливает широкий диапазон масштабирования этих компьютеров. В системном шкафу моделей SE40/SE80 имеются монтажные отсеки для 3.5" и 5.25" устройств. В стандартный комплект поставки входит не только системный диск, но и CD-ROM и накопитель на ленте типа QIC.

Конфигурация серверов Symmetry 5000

SE40 SE80
Слотов HSB 8 18
ЦП Pentium 2-10 2-30
Размер ОП 64 Мбайт - 3.5 Гбайт 64 Мбайт - 3.5 Гбайт
Число ПВВ 0-2 0-8
Слотов VME 4-12 5-29
Число дисков 1-113 1-400
Дисковое пространство до 504 Гбайт до 1.7 Тбайт
Интерфейсы Ethernet 1-10 1-23
Асинхронные порты 0-176 0-416

Кластерные технологии

Подобно многим другим SMP-серверам на базе микропроцессоров Intel, компьютеры Symmetry имеют целый ряд средств, способствующих повышению надежности. Из входящих в "джентльменский набор" и поддерживаемых в Symmetry 5000, средств назовем применение кодов ЕСС в подсистеме ОП и избыточность в подсистемах электропитания и охлаждения (вентиляторов). По данным, предоставленным автору московским представительством Sequent, при переходе к тактовой частоте 166 МГц доработки в процессорной подсистеме позволили поднять ее надежность примерно в 2 раза. А ведь и до этого "среднее значение" надежности данных серверов составляло менее 1 отказа в год. Перед выходом с конвейера каждый компьютер Symmetry 5000 подвергается 48-часовому тестовому прогону. Специальные высокоразвитые диагностические средства значительно понижают среднее время восстановления системы.

Подобно некоторым другим компаниям (например DG, SGI), Sequent предлагает возможность построения отказоустойчивых систем высокой готовности (High Availability) на основе кластерных технологий. До 4 SMP-систем Symmetry (SE40, SE80) могут быть объединены в кластер SE120. Sequent имеет богатые традиции построения кластеров как для повышения надежности, так и для увеличения производительности компьютерных систем. Еще в 1993 г. ее кластер из двух суперсерверов, содержащих 46 процессоров Intel 80486/66, 1,3 Гбайт ОП и дисковое пространство 238 Гбайт, показал результат свыше 1000 ТРС-А при работе с СУБД Oracle7.

Все узлы кластера могут работать с общей шиной SCSI и, следовательно, с общим полем дисковой памяти и накопителей на МЛ. Для поддержания на программном уровне централизованного управления системой используются специальные аппаратные средства - т.н. высокоскоростные связи по управлению (LLI). Управляющий трафик, передаваемый посредством LLI, применяет передачу пакетов, в которые помещаются короткие сообщения. Эти сообщения содержат информацию о статусе узлов кластера и блокировках для совместно используемых ресурсов. Для связи по управлению можно применять до 8 LAN. Это позволяет поднять и производительность, и отказоустойчивость кластера.

Построив кластер из 4 SMP-серверов SE80, можно получить мощную систему, включающую в себя до 120 процессоров Pentium. При этом скорость передачи данных типа "память/память" по коммуникационным каналам между узлами составляет до 200 Мбайт/с! Но главным назначением этих кластеров сама Sequent считает не повышение производительности, а увеличение надежности всей вычислительной системы.

Фирма говорит о двух "моделях применения" своих кластеров. В режиме разделения базы данных возможно подключение большого числа пользователей к общей базе данных. Тогда при сбое узла пользовательские запросы будут переданы для обработки в другие узлы. В режиме "обхода сбоя приложения" при сбое узла выполнявшееся на нем приложение автоматически передается на другой узел. Например, если выполняется резервное копирование на МЛ, то при сбое оно будет продолжено средствами другого узла.

Основной операционной системой на серверах Symmetry 5000 традиционно является DYNIX/ptx v4 - фирменная разработка Unix на основе AT&T System У. При работе на кластерных системах применяется специальный программный продукт - ptx/CLUSTERS. Он содержит целый ряд компонентов для управления узлами кластера и восстановления после ошибок (менеджер блокировок, менеджер целостности и др.). Автоматическое восстановление после сбоев возможно для диалогового режима, пакетных заданий и "отката" транзакций.

Имеется также собственная версия системы организации выполнения пакетных заданий ptx/NQS. В сочетании с развитыми инструментальными средствами разработки программ, включая языки программирования и средства распараллеливания, это говорит о том, что платформа Sequent является хорошим средством для применения не только в коммерции, но и в научно-технической области, если соответствующие приложения ориентированы на микропроцессоры Intel и требуют мощных вычислительных ресурсов и распараллеливания программ.

Приложения

Фирма Sequent позиционирует серверы Symmetry как компьютеры для приложений OLTP для систем поддержки принятия решений, для работы с хранилищами данных и для коммерческих телекоммуникационных приложений. Приведенные нами выше технические данные сами по себе уже говорят о компьютерных мощностях рассматриваемых систем. Для иллюстрации их производительности можно заметить, что серверы Symmetry 5000 давно перешагнули рубеж в 2000 ТРС-А. По данным, полученным в московском представительстве компании, при переходе к процессорам 166 МГц производительность приложений в системах поддержки принятия решений возрастает до 40%, для задач OLTP - на 5-10%. Это говорит о том, что для последнего класса задач лимитирующими могут быть, скорее, коммуникационные характеристики.

Мы уже говорили об аппаратно-программной поддержке сетевых технологий мэйнфреймов IBM. Кроме набора традиционно используемых в большинстве серверов СУБД Oracle, Informix, Sybase и др. Symmetry 5000 может работать и с известной еще в мире ЕС ЭВМ СУБД Adabas. Вообще Sequent - удобная платформа для проведения разукрупнения при миграции от мэйнфреймов к серверным технологиям.

В ближайшее время следует ожидать наступления на рынок SMP-серверов на базе Pentium Pro. Очевидно, что Sequent снова будет в лидерах: ею разработана компьютерная архитектура NUMA-Q, в которой эффективно используются особенности микропроцессоров Pentium Pro. Эти процессоры по производительности уже начинают конкурировать с RISC-микропроцессорами. Учитывая наработки Sequent в области распараллеливания и инструментария языков программирования, следует обратить внимание на эти системы и с точки зрения задач научно-технического применения. 2 августа Sequent объявила о первой поставке такого компьютера в корпорацию Oracle.

Все, о чем мы до сих пор говорили, рассчитано на использование ОС DYNIX/ptx. В последнее время Sequent предлагает свои серверы 5000 также и с ОС Windows NT что расширит область применения этих компьютеров.

За рубежом компьютеры Sequent широко используются в системах резервирования авиа- и железнодорожных билетов, мест в гостиницах и т.п. (например в American Airlines, British Airways, American Express и др.); в AT&T Oracle, British Petroleum серверы Symmetry применяются для управления производством и для контроля качества продукции; в British Telecom и Northem Telecom - как коммуникационные серверы. В России эти системы нашли применение как сервер центрального коммутационного узла в сети электронной почты РЕЛКОМ, сервер БД в ВИНИТИ и др. Они используются в Госдуме РФ, на заводе ВАЗ и еще во многих "престижных местах". Очевидно, что такой солидный "послужной список инсталляций" сам по себе обеспечивает компании повышенное внимание отечественных пользователей.


Михаил Кузьминский - зав. Отделом Института органической химии РАН. С ним можно связаться по телефону: (095) 135-6368

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями