Небольшое на первый взгляд различие может сильно повлиять на технические характеристики инфраструктуры ИТ.

На рынке серверных систем выбор процессоров весьма разнообразен: от микросхем на базе x86 от Intel (Xeon) и AMD (Opteron) с 64-разрядными расширениями или без них до процессоров Intel Itanium 2. Кроме того, на нем представлены серверы с так называемыми процессорами PA-RISC, а также собственные решения различных производителей. Если предприятие делает ставку на 64-разрядную архитектуру на базе отраслевых стандартов, то в этом случае ему придется ограничиться двумя производителями: AMD и Intel.

Рисунок 1. Похожи снаружи, схожи внутри: два процессора на базе архитектуры х86 — Intel Xeon и AMD Opteron.

Обе компании предлагают схожие процессоры (см. Рисунок 1): AMD Opteron и Intel Xeon базируются на известной архитектуре x86 (386, 486, Intel Pentium). Ширина полосы пропускания их ядра равна 32 бит. Благодаря расширению новые модели способны поддерживать 64-разрядные приложения и, таким образом, подходят для выполнения 64-разрядных версий Windows и Linux. Кроме того, Intel выпускает полностью 64-разрядный процессор Itanium, который представлен на рынке уже во втором поколении (см. Рисунок 2). Вследствие принципиально иного построения архитектуры — в отличие от AMD Opteron и Intel Xeon — какие-либо унаследованные от 32-разрядной эры ограничения отсутствуют. Так, в случае 64-разрядных вычислений, к примеру, можно напрямую адресовать большие области физической памяти, тогда как в случае 32-разрядных систем этот доступ ограничивался 4 Гбайт. Если процессор обращается к оперативной памяти большего объема, ему приходится реже дожидаться данных, которые поступают со сравнительно медленного жесткого диска, благодаря чему скорость обработки заметно увеличивается.

ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА

Ядро Itanium не только характеризуется вдвое более широкой полосой пропускания по сравнению с конкурирующими процессорами, в нем к тому же используется совершенно новая методика обработки вычислительных задач. Процессоры х86 со своей архитектурой CISC выполняют команды последовательно: все задачи должны «стоять в очереди» и ждать завершения обработки предыдущих команд. Из-за этого производительность снижается, особенно в случае сложных вычислений. В Itanium, напротив, Intel делает ставку на методику явной параллельной обработки команд (Explicitly Parallel Instruction Computing, EPIC): процессор способен одновременно производить несколько вычислений. Особую выгоду от этого получают приложения, требующие сложных и объемных вычислений. Однако необходимая предпосылка заключается в том, чтобы приложение было адаптировано (скомпилировано) для работы с Itanium. Сегодня подобных приложений около 7300. Кроме того, в последней версии Itanium имеется внутренняя кэш-память объемом 24 Мбайт — заметно больше, чем у других процессоров.

Рисунок 2. Процессор Intel Itanium 2 обеспечивает настоящие 64-разрядные вычисления.

Тенденция появления многоядерных процессоров ведет к тому, что и процессоры х86 оказываются способны параллельно обрабатывать команды, но лишь по одной на каждое ядро. Таким образом, доступные в настоящее время на рынке двухъядерные процессоры одновременно обрабатывают всего два задания. Следующее поколение процессоров Itanium (Montecito), которое вот-вот должно появиться, делает еще один шаг вперед: процессор не только обладает несколькими ядрами, но и поддерживает многопотоковость. Под многопотоковостью понимают параллельную обработку нескольких процессов (потоков) в одной программе. Так, сервер с двухъядерным процессором и поддержкой двух потоков в состоянии обрабатывать четыре программных процесса в каждом процессорном гнезде.

Впрочем, разница между AMD Opteron и Intel Xeon, с одной стороны, и Intel Itanium, с другой, заключается не только в последовательном и параллельном способе вычислений. Существенное различие состоит и в отношении готовности и точности расчетов. В отличие от недорогих процессоров x86 платформа Itanium изначально разрабатывалась в расчете на максимально высокую отказоустойчивость. Техническим базисом для этого являются избыточные узлы, которые уже на уровне процессора следят за тем, чтобы отказ одного компонента не оказывал отрицательного воздействия на всю работу. В комбинации с кластеризацией двух или более подобных серверов обеспечивается высокая готовность информационных технологий. Поэтому платформа образует основу для так называемых безостановочных (nonstop) систем, на которых выполняются приложения, имеющие особую важность для бизнеса или критичные с точки зрения безопасности.

В случае архитектур Xeon или Opteron высокая готовность систем достигается лишь путем кластеризации нескольких серверов. Фактически отказоустойчивость обеспечивается за счет дублирования целых серверов.

Еще один аспект — точность вычислений: благодаря своей архитектуре Itanium демонстрирует в этой области очень высокие результаты. Для достижения схожих показателей с процессорами на базе х86 придется параллельно включать несколько систем.

Следующее различие состоит в масштабируемости: расширение серверной инфраструктуры на основе процессоров х86 происходит экстенсивно (горизонтальное масштабирование — scale out), а для предоставления требуемой мощности вычислений параллельно включаются дополнительные серверы. Что же касается систем Itanium, то в случае необходимости они могут быть оснащены дополнительными процессорами. К примеру, на серверы линейки HP Integrity можно установить до 128 процессоров.

В этом случае масштабирование происходит внутри корпуса сервера (вертикальное масштабирование).

Итак, что же эффективнее: один или несколько «больших» серверов с настоящими 64-разрядными структурами либо все же множество «небольших» с процессорами Intel Xeon или AMD Opteron — этот вопрос очень часто встает перед предприятиями.

ВИРТУАЛИЗАЦИЯ СЕРВЕРОВ

Для повышения эффективности эксплуатации серверов испытанным средством является гибкое выделение вычислительной мощности. Предприятия объединяют все свои ресурсы в виртуальный пул и обращаются к ним по мере надобности. Распределение ресурсов происходит автоматически и в случае архитектуры Itanium проникает вплоть до уровня процессора. Так, содержащийся в HP Virtual Server Environment инструмент HP Integrity Virtual Machines позволяет одновременно использовать несколько операционных систем на одном-единственном процессоре. При этом поддерживаются HP-UX 11i, Windows, Open VMS и Linux. И каждая операционная система функционирует таким образом, словно ей предоставляется собственный сервер.

Однако виртуализация не ограничивается полностью 64-разрядными системами: виртуализации подлежат и инфраструктуры с серверами на базе процессоров х86, правда, выделения ресурсов на уровне процессора не происходит, вместо этого распределению подлежит вычислительная мощность всего сервера. В таком случае чаще преимущественно применяются решения специализирующихся в этой области производителей, к примеру VMware.

НУЖНЫЙ СЕРВЕР ДЛЯ НУЖНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ

В вопросе о том, какая именно серверная платформа лучше всего подходит для определенных приложений, можно указать некоторые ориентиры: инфраструктуры на базе Itanium, к примеру, рекомендуются для поддержки крупных баз данных и приложений для складирования данных. Эти процессоры, как правило, являются лучшим выбором для 64-разрядных приложений с интенсивными вычислениями и высокой потребностью в производительности для выполнения операций с плавающей запятой вследствие описанных уже преимуществ, а именно: сквозной 64-разрядной архитектуры и большого объема оперативной памяти. Кроме того, они хорошо масштабируются, а значит, предприятиям, которые рассчитывают, что в последующие годы их информационные технологии будут соответствовать растущим требованиям в перечисленных областях, следует присмотреться к данной платформе.

Процессоры Intel Xeon und AMD Opteron, напротив, проявляют свои сильные стороны при эксплуатации небольших баз данных, статичных и динамичных услуг Web, а также файловых сервисов и служб печати. Они предлагают высокую производительность при работе с 32-разрядными приложениями и хороши, таким образом, для консолидации имеющихся инфраструктур.

Однако в некоторых ситуациях с первого взгляда нельзя определить, какая из двух платформ более эффективна. Для баз данных среднего размера, к примеру, преимуществами могут обладать серверы как на базе Itanium, так и на базе процессоров х86 — для определения лучшего подхода необходим точный анализ конкретной ситуации.

С учетом типичного ландшафта приложений на предприятиях серверы на базе х86 необходимы в любом случае, к примеру для файловых сервисов и служб печати. Поэтому ответ вопрос «x86 или Itanium?» зависит от того, какие приложения поддерживаются. Но если кто-то с самого начала исходит из того, что единой инфраструктурой из серверов на базе х86 управлять проще и потому выбирает ее, то он, безусловно, ошибается. Обе системы базируются на отраслевых стандартах, поэтому соответствующее программное обеспечение для управления позволяет осуществлять простое и эффективное администрирование, в том числе и комбинированных серверных ландшафтов.

Комбинированное использование обеих архитектур для экономии места также возможно: некоторые производители уже предлагают модульные серверы с процессорами Intel Itanium 2.

В специальном шасси оба типа серверов можно эксплуатировать параллельно. Поскольку серверные «лезвия» обоих типов пользуются цент-рализованным электропитанием и охлаждением, предприятия, применявшие до этого только серверы на базе х86, получают возможность сэкономить время и деньги при интеграции серверных модулей на базе Itanium. К прочим преимуществам по сравнению с отдельными серверами относятся умеренные издержки на сетевую проводку. Кроме того, переключатели и провода для клавиатур, мышей и мониторов становятся ненужными, ведь управление модульными серверами осуществляется через пользовательский интерфейс на базе Web.

НА ЧТО СЛЕДУЕТ ОБРАЩАТЬ ВНИМАНИЕ

Выбирая серверную концепцию, прежде всего следует составить профиль требований. При этом решающим пунктом является следующий: какие приложения используются сейчас или какие понадобятся в будущем? Вопросы о готовности и расширяемости серверов также необходимо решить заранее.

В общем случае рекомендуется выбирать серверы на базе отраслевых стандартов. Они без проблем интегрируются в существующую архитектуру и просты в администрировании и масштабировании, чем обеспечивается защита инвестиций. Но для нахождения решений, идеально отвечающих индивидуальным потребностям, нужна компетентная консультация.

Преимущество может заключаться в том, что производитель предлагает не только серверную платформу, но и широкий спектр серверов — от решений на базе x86 до полноценных систем 64-разрядных вычислений. Кроме того, спектр предложений должен обеспечивать выбор между стоечным и модульным исполнением.

Поскольку большая часть общей стоимости уходит не на приобретение, а на эксплуатацию серверной инфраструктуры, решающим критерием становится наличие эффективного всеобъемлющего программного обеспечения для системного управления. Безусловно, приобретение самой лучшей серверной платформы окажется бессмысленным, если выяснится, что ею невозможно эффективно управлять.

Клаус Раумзаугер — директор подразделения корпоративных серверов и систем хранения Hewlett-Packard Deutschland.


? AWi Verlag

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями