рынка стандартизованных серверных систем, в то время как нестандартные системы RISC теряют свое значение.

Стандартизованные системы выгодно отличаются от «старой» архитектуры во всех областях. А благодаря техническим инновациям удается все лучше использовать специфические преимущества стандартной архитектуры, в особенности ее гибкость и масштабируемость. В 2006 г. ожидается появление нескольких подобных инноваций, причем как совершенно новых, так и воплощающих существующие концепции в еще более производительных решениях. При этом речь идет

в том числе и о повышении производительности отдельных компонентов, к примеру центрального процессора или памяти. Однако, особую роль играют интеллектуальные технологии, поскольку они помогают оптимально использовать имеющиеся ресурсы. А некоторые известные требования, в частности рациональное распределение нагрузки при специфических свойствах программного и аппаратного обеспечения, переопределяются заново.

ВИРТУАЛИЗАЦИЯ

Важным компонентом является виртуализация аппаратных ресурсов. Как ожидается, на массовый рынок стандартизованных систем она придет в 2006 г. Благодаря возможности консолидации серверов это позволит повысить гибкость и эффективность использования ресурсов, что положительно отразится на затратах.

Виртуализацией называют возможность разделения ресурсов, при которой практически исключаются неблагоприятные взаимодействия между отдельными пользователями. При этом физическая серверная система виртуально делится между несколькими операционными системами (и работающими на них приложениями), так что каждая предполагает, что именно она является единственным пользователем всей системы, хотя в действительности ресурсы (процессоры, память, система хранения, сеть, периферийные устройства) распределены между ними. Это разделение ресурсов незаметно для операционной системы и приложений и, как правило, регулируется и контролируется монитором виртуальной машины (Virtual Machine Monitor, VMM).

VMM способна одновременно управлять несколькими логическими и полными серверными системами и отображать их вовне. Современные решения виртуализации базируются в большинстве своем на программной эмуляции VMM. Такие решения предлагают, к примеру, VMware, Microsoft или Project Xen в области Linux. Благодаря им сразу несколько различных приложений одновременно могут работать на сервере в собственных системных средах, совершенно независимо от часто противоречивых требований других приложений. При виртуализации на уровне программного обеспечения речь идет о хостовых операционных системах, под которыми все разделы работают как гости. Управление и отображение виртуальных ресурсов на физические происходят через хостовую систему. Недостаток заключается в том, что при определенных обстоятельствах эффективность, производительность и безопасность могут заметно снизиться.

Однако виртуализация эффективно поддерживается и на аппаратном уровне, как это предусматривает технология виртуализации от Intel (Vanderpool, VT), когда выполняется виртуализация всех аппаратных компонентов, и они предоставляются соответствующему программному обеспечению при помощи VMM. Поскольку в случае VT базовое аппаратное обеспечение интегрирует дополнительную функциональность для поддержки VMM, в результате получается очень производительное, надежное и гибкое решение виртуализации серверов (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Схематическое изображение виртуализации серверов: несколько операционных систем делят между собой физические аппаратные ресурсы путем виртуального разбиения (виртуальные машины от VM0 до VMn) под управлением VMM.

Благодаря разбиению на несколько виртуальных машин (Virtual Machine, VM), виртуализация позволяет задействовать на сервере сразу все имеющиеся серверные ресурсы, несколько различных операционных сред и их приложения. Каждая из виртуальных машин работает и ведет себя как один совершенно самостоятельный сервер.

Виртуализация позволяет добиться значительного снижения стоимости управления серверами и обслуживания. Сотни серверов могут быть сконцентрированы на нескольких системах всего лишь с десятикратной мощностью, а нагрузка на серверы может быть увеличена с 10 до 60% и выше. При росте требований необходимость физического расширения сервера оказывается не столь острой, поэтому сложность сетей можно удерживать на приемлемом уровне.

Еще один пример преимуществ виртуализации заключается в том, что виртуальные драйверы оборудования доступны для очень широкого спектра компонентов и операционных систем. Если предприятие применяет «старое» приложение, работающее, к примеру, под управлением Windows NT4, то гораздо проще выполнять приложение в собственном виртуальном серверном разделе, чем, приобретая новое оборудование, искать драйверы устройств для старой операционной системы.

МНОГОЯДЕРНЫЕ ПРОЦЕССОРЫ И HYPER THREADING

Еще одной тенденцией, позволяющей оптимально использовать ресурсы аппаратного обеспечения, является интеграция на одной микросхеме нескольких процессорных ядер. Эта реализация, известная как «многоядерность», будет активно предлагаться на рынке в 2006 г. Начальный уровень образуют системы с двумя процессорными ядрами. С их помощью на одном процессоре могут параллельно обрабатываться два потока. Это ведет к повышению пропускной способности и эффективности использования имеющихся транзисторов. В итоге заметно повышается производительность, поскольку очередь потоков становится короче.

Рисунок 2. Схематический процесс обработки с использованием технологии Hyper Threading, двух ядер и двух ядер с Hyper Threading.

Эту тенденцию подкрепляет технология Hyper Threading, применение которой позволяет одновременно обрабатывать два потока на одном процессоре, разделенном на два виртуальных. Комбинация двух названных технологий позволяет одновременно обрабатывать четыре потока (см. Рисунок 2). Далее последуют остальные этапы разработки с еще большим количеством ядер. Одновременно, по крайней мере до 2010 г., следует исходить из того, что закон Мура все еще будет продолжать действовать, и количество интегрированных транзисторов на одной микросхеме будет удваиваться каждые 24 месяца.

Технология использования не-скольких ядер обещает внести свой вклад и в экономию энергии. С учетом большой плотности размещения, к примеру на модульных серверах — еще одна рыночная тенденция, важным фактором становятся экономия энергии и низкое выделение теплоты.

БЫСТРЫЙ ДОСТУП К ДАННЫМ

Подавляющее большинство новых систем корпоративного класса, которые будут использоваться в 2006 г., станут поддерживать 64-разрядные вычисления. Таким образом, появляется возможность обращения к оперативной памяти с применением адресов длиной 64 бит. Это позволяет сохранять и обрабатывать огромные объемы данных.

В последнее время адресация оперативной памяти превратилась в узкое место, однако введение полностью буферизуемой памяти с двухрядным расположением выводов (Fully Buffered Dual In-line Memory Module, FB-DIMM) обещает заметную разгрузку и увеличение пропускной способности оперативной памяти. С ростом тактовой частоты процессора контроллер мог адресовать все меньшее количество банков памяти DDR. Эту ситуацию не в состоянии была изменить и более высокая производительность современных модулей DDR2 и DDR3, поскольку главная проблема заключалась в параллельном подключении банков памяти к процессору.

При применении FB-DIMM управление банками памяти, напротив, осуществляется последовательно. Так называемый расширенный буфер памяти (Advanced Memory Buffer, AMB) сохраняет сигналы и данные, обмен которыми происходит между процессором и оперативной памятью, и обеспечивает эффективное их распределение в пределах DIMM и между DIMM. Таким образом, удается заметно увеличить полезную емкость оперативной памяти по сравнению с параллельно подключенными DIMM. Кроме того, в то же самое время можно запустить процессы чтения и записи, что дополнительно увеличивает скорость обработки. Еще одним результатом введения концепции последовательного управления является упрощение масштабирования оперативной памяти серверов. АМВ расположены на модуле DIMM и заменяются вместе с ним. Поэтому без внесения изменений в плату можно без особого труда встраивать в сервер дополнительные банки памяти на базе новых технологий.

Все большее значение приобретает последовательный подход к обработке и в области ввода/вывода. Проверенной технологией в этой области является PCI Express. Она гарантирует полное использование емкости и возможностей Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet, Fibre Channel и Infiniband. PCI Express будет применяться и с будущими реализациями iSCSI и для подключения удаленных хранилищ, возможно с DAPL через Infiniband.

Одновременно (см. Рисунок 2) ус-корители ввода/вывода, в частности технология ускорения ввода/вывода Intel (Intel Input/Output Acceleration Technology, I/OAT), обеспечивают еще более быструю передачу данных в нужное место. Повышение тактовой частоты оказалось в этом случае бесполезным: интенсивные исследования показали, что роль центрального процессора для скорости обработки не столь существенна, как считалось ранее. В большей степени значительная часть производительности уходит на перемещение данных между устройствами ввода/вывода, различными буферами данных, на извлечение информации из оперативной памяти и отправку ее обратно. I/OAT устраняет эти накладные расходы на уровне платформы. Таким образом, удается заметно уменьшить время задержки и увеличить пропускную способность. Сказанное относится и к оптимизации стека протоколов TCP/IP, однако в отличие от специального механизма разгрузки TCP/IP (TCP/IP Offload Engine, TOE) она поддерживает и другие протоколы.

Реализация на платформенном уровне позволяет ускорителю действовать совершенно прозрачно для приложений, поэтому никаких адаптаций не требуется.

ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ИЛИ ВЕРТИКАЛЬНОЕ МАСШТАБИРОВАНИЕ?

При необходимости расширения серверной системы нужно принимать решение о горизонтальном (кластеризация) или вертикальном (симметричная многопроцессорная обработка) масштабировании системной архитектуры. В ближайшем будущем на рынке будут представлены оба подхода. Ни наращиванию крупных серверов за счет дополнительных разделов, ни объединению небольших систем в один кластер, в том числе и распределенный, нельзя однозначно отдать предпочтение. Очень многое зависит от цели использования.

Типичными представителями приложений, нуждающихся в вертикальном масштабировании, могут служить базы данных, приложения планирования ресурсов предприятия, решения управления цепочками поставок и решения управления отношениями с клиентами. При горизонтальном масштабировании серверные ресурсы распределяются с целью достижения высокой масштабируемости и надежности. Примерами подобных решений являются все параллельные и независимые приложения с акцентом на транзакции, к примеру параллельные базы данных, любые типы серверов Web и так называемые приложения для фарминга, где речь идет о массовой пропускной способности.

В принципе кластеры уже изначально ориентированы на определенную задачу. Это касается и высоких требований к производительности в области сверхпроизводительных вычислений, и решений для обеспечения особо высокой пропускной способности, и реализаций, нацеленных на достижение высокой готовности с различными концепциями отказоустойчивости и восстановления систем.

УПРАВЛЕНИЕ СЕРВЕРАМИ

Независимо от того, куда движется развитие информационной системы предприятия: в направлении интегрированных систем или распределенной между несколькими филиалами инфраструктуры - управление серверами становится центральной задачей ИТ. Соответствующим образом позиционируют себя производители программных продуктов для мониторинга и удаленного управления серверными решениями.

Для дальнейшего облегчения достижения поставленных целей или - в случае управления автономными системами - для обеспечения принципиальной реализации решения все чаще средства управления интегрируются на аппаратном уровне. Ожидаемым преимуществом является повышение эффективности вследствие сокращения потребности в обслуживании на местах и превентивного контроля над серверными функциями. Последнее ведет к уменьшению времени простоя.

Кроме того, нельзя забывать о растущих требованиях в области управления активами, прежде всего о мониторинге ИТ в отношении стоимости. В связи с этим все более важную роль играет тема соблюдения законодательных требований: с одной стороны, в вопросах лицензирования и договоров на обслуживание, а с другой — в отношении документов, регулирующих финансовую деятельность, к примеру Oxley и Basel II. Не в последнюю очередь мониторинг систем в реальном времени повышает безопасность всей сети.

Герберт Корнелиус — менеджер по техническому маркетингу компании Intel.

С ним можно связаться по адресу: mw@lanline.awi.de.


? AWi Verlag

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями