Если рассматривать сегмент рынка высокопроизводительных серверов уровня рабочей группы, то есть "средний" диапазон рынка серверов, то классическими представителями таких серверов следует считать системы, содержащие до 4 процессоров. В качестве примера можно привести серверы Sun Ultra Enterprise 450; DEC AlphaServer 4100 (см. Computerworld Россия, #40, 1996 г.); серверы серии К производства HP и серверы SGI Origin 200. Конкуренция, в том числе вступление в схватку Pentium Pro, не могла повлиять на ценообразование на рынке RISC-систем. RISC-серверы Sun и SGI начального и среднего уровней конкурируют с системами на платформе Intel х86 также и в области цен.

Sun Microsystems, присоединившая к себе подразделения Cray Research Superserver, после долгожданного появления процессоров UltraSPARC повела активное наступление "на всех фронтах".

Четыре головы на сундук PCI

При сравнении серверов Enterprise 450 с другими упомянутыми выше RISC-системами в глаза сразу бросается выгодное отличие этого сервера: на главной плате в корпусе сервера имеются разъемы аж шести независимых шин PCI! Да и сами шины PCI поражают разнообразием возможностей: не просто 32- или 64-разрядные слоты, но еще и 33- и 66-мегагерцевые шины. Пиковая пропускная способность последних превышает 300 Мбайт/с. Для систем такого класса это, несомненно, уникальные особенности.

Но мы начнем рассмотрение архитектуры Enterprise 450, что называется, "с головы". Голов (то есть процессоров) в данном сервере может быть от 1 до 4. Возможно использование микропроцессоров UltraSPARC II c тактовой частотой 250 МГц и внешним кэшем емкостью 1 Мбайт, либо с частотой 300 МГц и внешним кэшем емкостью 2 Мбайт. (Можно ожидать, что эти процессоры или с большей тактовой частотой придут и на более старшие модели серверов Sun.) С точки зрения соотношения стоимость/производительность это, несомненно, добавляет очки Enterprise 450. Конструктивно процессорные модули выполнены в форме плат, содержащих, кроме собственно микропроцессора, также внешний кэш и буферы данных для работы с коммутатором UPA (Ultra Port Architecture). Применение технологии коммутации - несомненное преимущество серверов Enterprise 450 по сравнению с системами, использующими традиционную архитектуру системной шины.

Picture

UPA имеет 5 сегментов, из которых 3 используются для обмена данными с процессорными модулями, 2 - с подсистемой ввода/вывода и 1 - для работы с оперативной памятью. Сегменты UPA могут работать одновременно и независимо друг от друга, передавая данные между локальным буфером соответствующей подсистемы сервера и буфером коммутатора. Каждый процессорный сегмент передает данные из 64-байтных буферов коммутатора в 16-байтный локальный буфер за 4 такта UPA; сегмент ввода/вывода пересылает данные из 64-байтных буферов коммутатора в 8-байтный локальный буфер за 8 тактов UPA.

Тактовая частота UPA синхронизирована с частотой процессора. За это отвечает специальный системный контроллер, который устанавливает частоту UPA, равную 1/3 или 1/4 от процессорной. Для 250-мегагерцевых процессоров частота UPA составляет 83,3 МГц, для 300-мегагерцевых - 100 МГц. Сравните эти данные с тактовой частотой системной шины в ПК-серверах, учтите разрядность магистралей - и вам станет яснее ясного, почему серверы Sun обладают более высокой производительностью. Передача адресной информации и арбитраж в UPA происходят по отдельным сигнальным линиям, иначе говоря, при этом не создается дополнительной нагрузки на пути передачи данных. Пиковая пропускная способность одного процессорного сегмента составляет 1,6 Гбайт/с (16 байт за такт), одного сегмента ввода-вывода - 800 Мбайт/с (8 байт за такт).

Тракт обмена UPA c оперативной памятью имеет ширину 512 бит. Для передачи данных требуется 3 такта UPA, соответственно пиковая пропускная способность сегмента оперативной памяти равна 1,8 Гбайт/с. ОП серверов Enterprise 450 может иметь емкость от 128 Мбайт до 4 Гбайт и организована в виде 4 банков по 4 слота для модулей DIMM в каждом. Для операции чтения/записи в оперативной памяти требуется 13 тактов UPA (около 130 нс). Есть возможность применения модулей DIMM емкостью 32/64/128/256 Мбайт. Внутри банка все модули DIMM должны быть однотипны. При заселении 2 банков опеpативной памяти степень расслоения будет равна 2; при заселении 4 банков расслоение равно 4. Это позволяет уменьшить задержку при выборке из опеpативной памяти в случае обращения к смежным адресам опеpативной памяти до 30 нс и поднять пpопускную способность опеpативной памяти до 1,6 Гбайт/с. Если же используются 3 банка, или разные модули DIMM в различных банках, то расслоения опеpативной памяти не наблюдается. Определенным недостатком подсистемы опеpативной памяти в Enterprise 450 является применение традиционной DRAM-технологии 60 нс, а не более современной SDRAM.

Внешний мир

Подсистему ввода-вывода серверов Sun Enterprise 450 мы проанализируем в естественной взаимосвязи с "миром внешних устройств", которыми могут комплектоваться эти системы.

Итак, компьютер содержит 6 PCI-шин, которые условно обозначаются буквами от A до F. Шины А, С, Е работают на частоте 66 МГц, а B, D, F - 33 МГц. Шины PCI распределены между тремя мостами PCI-UPA, причем поддерживаемая пpопускная способность каждого моста равна 334 Мбайт/с. Два моста подсоединены к четырем PCI-шинам и используют один из UPA-сегментов ввода-вывода, третий же мост подсоединен к другому сегменту UPA. С каждым мостом связаны одна 33-мегагерцевая шина PCI и одна 66-мегагерцевая шина.

Всего имеется 10 слотов PCI. Такое разнообразие слотов и шин PCI позволило Enterprise 450 выйти в лидеры по этому показателю среди серверов данного класса.

Через шины PCI осуществляется обмен данными с внешним миром (посредством соответствующих сетевых плат; поддерживаемые протоколы - Ethernet 10/100 BaseT, FDDI, ATM и другие). Основные типы каналов, по которым осуществляется подсоединение внешних устройств к Enterprise 450, - это Ultra Wide SCSI (пpопускная способность 40 Мбайт/с), а также Fast & Wide SCSI. В стандартный комплект, кроме жесткого диска, входит жесткий диск емкостью 1,44 Мбайт и контpоллеp CD-ROM c 12-кpатной скоpостью. Возможна комплектация 8-мм НМЛ и 4-мм накопителями DAT DDS-3. В качестве дисковых устройств Sun предлагает 4-гигабайтные жесткие диски (7200 обоpотов/мин).

Благодаря стремительному прогрессу в технологии жестких дисков за последний год UltraWide SCSI стали уже привычным явлением и в мире ПК. Уже появились накопители, работающие по протоколу Ultra2 SCSI (80 Мбайт/с), поставляются жесткие диски с Fibre Channel (100 Мбайт/с). Sun не мешало бы поторопиться с поддержкой и этих новых протоколов на данной машине.

Sun предлагает к поставке также дисковые массивы SPARCstorage MultiPack и RAID-массивы. Внутри корпуса сервера размещается до 20 накопителей на жестких дисках (а кроме того, два накопителя на магнитных лентах). Эти устройства могут подсоединяться к 5 шинам UltraSCSI. Если применять внешние каналы UltraSCSI, то их может быть уже 10 (по числу слотов PCI), что определяет и максимальную емкость дискового пространства, которую может иметь сервер.

Сравнительные характеристики Sun Enterprise 450 и SGI Origin 200

  Origin 200 Enterprise 450
Число процессоров 1-4 1-4
Тактовая частота, МГц 180 250/300
Внешний кэш, Мбайт 2 2
SPECint95 8,4 (*) 12,1 (**)
SPECfp95 14,5 (*) 18,8 (**)
Емкость ОП?, Гбайт 0,128-4 0,128-4
Тип модулей ОП SDRAM DRAM
Расслоение ОП до 16 до 4
Пропускная способность ввода/вывода, Гбайт/с 1,6 1
Число шин PCI 2 (***) 6
Число слотов PCI 6 10
Число монтажных отсеков для внешних устройств (5,25"+3,5") 4+12 2+20
Число каналов SCSI в стандартной конфигурации 2 2
Примечания: ОП - оперативная память;
* для кэш-памяти емкостью 1 Мбайт;
** при тактовой частоте процессора 300 МГц;
*** не учитывая возможностей ввода/вывода через карты XIO

Где надежность зарыта

Спектр средств, повышающих отказоустойчивость и доступность серверов Sun Enterprise 450, весьма широк. Это, в частности, применение корректирующих ошибки кодов ECC в UPA и оперативной памяти; защита по четности адресных и управляющих линий UPA, шин PCI и SCSI; функция горячей замены внутренних дисков и источников питания (с возможностью резервирования последних по схеме N+1); мониторинг температуры и напряжения питания; средства автоматического восстановления системы при сбоях и другое. В сервере поддерживаются четыре уровня диагностики, начиная от автоматической диагностики при включении питания.

По имеющимся у автора данным, сразу несколько российских организаций планирует приобретение больших четыpехпроцессорных серверов Enterprise 450 в мощных конфигуациях.


Михаил Кузьминский - зав. отделом Института органической химии РАН. Ему можно позвонить по тел. (095) 135-6388.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями