На рынке рабочих станций и серверов под управлением ОС Unix компания Hewlett-Packard традиционно занимает лидирующие позиции. По данным IDC в период с 1996 по 1998 год HP увеличила свою долю в распределении рынка Unix-систем по доходам с 19 до 30%, а по числу поставленных систем с 22 до 32%. При этом по доходам за этот же период она занимала первое место, а по числу поставленных систем либо лидировала, либо уступала только компании Sun Microsystems.

Основа аппаратных Unix-платформ HP - архитектура PA-RISC, разработанная компанией в 1986 году. С тех пор эта, первоначально 32-разрядная архитектура, благодаря успехам интегральной технологии, прошла несколько стадий своего развития от многокристального до однокристального исполнения. Первая 64-разрядная архитектура PA-RISC была реализована в процессоре PA-8000 [1], анонсированном в марте 1995 года на конференции COMPCON 95. Затем появились процессоры PA-8200 и

PA-8500 и можно говорить уже о третьем поколеним этих процессоров. С другой стороны, HP уже в течение длительного времени совместно с компанией Intel работает над созданием новой процессорной архитектуры

IA-64. И хотя HP всегда заявляла, что не прекратит поддержку архитектуры PA-RISC и Unix, у большинства пользователей возникали подозрения, что с выходом процессоров IA-64 интересы компании сместятся с RISC Unix систем в сторону поддержки Wintel.

Преамбула

N4000 представляет собой новую систему среднего класса в семействе корпоративных серверов HP 9000 компании Hewlett Packard. В целом это семейство предназначено для организации вычислений в таких областях как оперативная обработка транзакций, электронная коммерция, обслуживание Internet/intranet, планирование ресурсов предприятий, а также в технических приложениях. В данном семействе поддерживаются платформы Классов A, D/R, K, V, а теперь и N. Используя в архитектуре HP 9000 общие компоненты, в частности, процессоры PA-RISC, эти платформы обеспечивают полную двоичную совместимость и переносимость приложений.

С самого начала философия разработки N4000 заключалась в том, чтобы создать высокопроизводительный сервер, характеристики которого обеспечили бы HP лидирующее положение на рынке систем среднего класса. Результатом этой философии стали следующие характеристики.

  • Одновременная поддержка в одном конструктиве максимального числа ЦП, максимальных объемов памяти и максимального числа каналов ввода/ вывода.
  • Высокая производительность на базе 64-разрядных процессоров PA-8500, работающих на тактовой частоте 360 или 440 МГц.
  • Память SDRAM.
  • 64-разрядные шины PCI, работающие на тактовой частоте 66 МГц.
  • Значительные запасы по пропускной способности процессоров, подсистемы памяти и шин ввода/вывода для ликвидации узких мест, ограничивающих производительность системы.
  • Реализация параллельной работы нескольких независимых шин для сокращения числа конфликтов.
  • Достаточно надежная и масштабируемая операционная система HP-UX 11.
  • Простота модернизации и возможность установки в одном и том же шасси будущих процессоров с архитектурой PA-RISC и IA-64.

Архитектура системы

Разработчики N4000 поставили перед собой достаточно ясную цель обеспечения лидирующего положения на рынке систем среднего класса по таким параметрам как производительность, масштабируемость, надежность и удобство обслуживания.

Таблица 1. Результаты тестирования N4000

Тактовая частота процессора 360 МГц440 МГц
Количество процессоров148148
SPECweb96280092001600029001100020000
SPECint_rate95215830163526010152100
SPECfp_rate95225875172027510702100
SPECsfs (LADDIS)4100131002450050001600030000
OLTP (*)0,3211,730,361,142
* Производительность на приложениях OLTP дана по отношению к 6-процессорной системе K580.
В результате, архитектура N4000 позволяет на базе высокоскоростных системных шин объединить большое количество процессоров, значительный объем памяти и широкополосную подсистему ввода/вывода. При этом, в отличие от многих других систем этого класса, высокая пропускная способность шин сочетается с очень малыми задержками передачи данных между процессорами, памятью и подсистемой ввода/вывода. Именно такой баланс пропускной способности и малой задержки обеспечивает высокую производительность системы практически на любой рабочей нагрузке, что доказано результатами открытых оценочных тестов, приведенных в Таблице 1.

Такая сбалансированная производительность обеспечивается за счет следующих основных параметров системы.

  • До восьми высокопроизводительных процессоров PA-8500.
  • Суммарная пропускная способность двух системных шин - 3,8 Гбайт/c.
  • Агрегированная полоса пропускания подсистемы ввода /вывода - до 5,8 Гбайт/с (разделяется между 24 каналами ввода/вывода, работающими со скоростью 240 Мбайт/с).
  • Суммарная пропускная способность основной памяти - до 7,6 Гбайт/с (разделяется между четырьмя шинами памяти).

На рис. 1 показаны связи основных блоков N4000 и соответствующие шины.

Рис. 1. Архитектура N4000

Процессоры

Для компании HP поддержка линии процессоров PA-RISC является критической как для обеспечения конкурентной позиции ее вычислительных систем до появления процессоров IA-64, так и для организации непрерывной поддержки пользователей, не желающих немедленно переходить на новую архитектуру процессора. На рис. 2 показаны планируемые HP этапы развития микропроцессоров.

Первые модели N4000 будут оснащаться процессорами PA-8500. Этот процессор реализован с помощью 0,25-микронного технологического процесса (процессор предыдущего поколения PA-8200 был выполнен на базе 0,5-микронной технологии). Меньший размер элементов обеспечивает более высокую частоту синхронизации и дополнительную площадь для реализации логических схем.

Рис. 2. Этапы развития семейства микропроцессоров HP PA-RISC и IA-64

Основным архитектурным изменением PA-8500 по сравнению с предыдущими процессорами было размещение на кристалле кэш-памяти данных емкостью 1 Мбайт и кэш-памяти команд емкостью 0,5 Мбайт. Вследствие этого появилась возможность ликвидировать всю другую, размещаемую вне кристалла кэш-память. Такая организация процессора имеет следующие преимущества.

  • Более низкая стоимость системы. Достигается за счет ликвидации дополнительных кристаллов памяти, необходимых для построения внекристального кэша, экономятся контакты процессорного кристалла.
  • Более высокая надежность. Устранение системы межсоединений между процессором и кэшем ликвидирует несколько мест возможных неисправностей.
  • Производительность. Накристальные кэши имеют более тесные связи с процессором, обеспечивая тем самым более широкую полосу пропускания и меньшую задержку.
  • Упрощение модернизации системы. Производительность кэш-памяти увеличивается автоматически при повышении тактовой частоты процессора.

Другой особенностью PA-8500 по сравнению с предыдущими поколениями этих процессоров являются усовершенствованные аппаратные средства прогнозирования направления переходов и увеличенный размер буфера преобразования адресов (TLB).

В начальной реализации N4000 используются процессоры PA-8500 с двумя уровнями производительности. Меньшая скорость соответствует PA-8500, работающему на тактовой частоте 360 МГц. В более скоростной версии ядро процессора работает на тактовой частоте 440 МГц, что дает увеличение производительности на 22%. Однако и процессоры PA-8500/440 МГц не являются пределом для модернизации систем N4000 - в их конструкцию заложены определенные «запасы», которые позволят использовать весь спектр будущих процессоров, представленных на рис. 2.

Организация системных шин

Серверы N4000 построены на базе двух системных шин IA-64. Весь трафик процессоров, памяти и ввода/вывода передается по одной из этих двух шин. Для обеспечения высокой производительности и длительного периода эксплуатации системы N4000 важны как количество шин, так и выбор их типа.

Вообще говоря, восьмипроцессорная система может быть построена и на одной шине, но за счет снижения производительности. Разделение шины восемью процессорами имеет несколько отрицательных последствий. В системе с одной шиной процессоры конфликтуют за доступ к одному критическому ресурсу - шине. Разрешение этих конфликтов приводит к прямому увеличению задержки памяти. Кроме того, ограниченная полоса пропускания шины должна делиться между всеми процессорами, подсоединенными к шине.

Не менее важной проблемой является также максимальная рабочая частота шины, которая определяется ее физической длиной и количеством нагрузок. Подсоединение к шине большого числа процессоров означает, что шина будет длинной, и иметь много нагрузок. Каждый дополнительный процессор приводит к снижению частоты шины и, кроме того, к разделению ограниченной полосы пропускания. Восьмипроцессорная система на базе одной шины в принципе может быть построена для одного конкретного процессора. Но в этом случае модернизация и переход на процессоры следующих поколений могут не достичь полного потенциала из-за ограничений в системе.

Однако и реализация нескольких системных шин может привести к проблемам. Слишком большое количество шин увеличивает сложность и стоимость системы. Хотя частота каждой шины может оказаться высокой, общая задержка памяти определяется наихудшим временем ответа. По всем этим причинам сервер N4000 был разработан на базе двух независимых шин IA-64. Такая организация системных шин обеспечивает на текущий момент времени наилучшую производительность и достаточные запасы в системе, чтобы полностью использовать потенциал следующих поколений процессоров.

Шина IA-64 была выбрана в качестве основной системной шины по нескольким причинам. Она является современной по всем параметрам. Большинство ее характеристик было разработано совместно с Intel для решения основных проблем поддержки надежности и целостности данных, производительности и длительного периода эксплуатации.

  • Надежность. Надежность и целостность данных гарантируются с помощью кодов коррекции ошибок (ECC). Это обеспечивает непрерывную работу системы при наличии временных однобитовых ошибок шины или даже при полностью неисправном бите на шине.
  • Производительность. Ограниченное количество электрических нагрузок и малая физическая длина позволяют достичь очень высокой частоты работы шины для обеспечения ожидаемой производительности. В совокупности с большой разрядностью данных, доступной полосы пропускания оказывается достаточно не только для текущего, но и для нескольких будущих поколений процессоров. Реализация независимых шин адреса и данных помогает обеспечить очень небольшую задержку памяти. В частности, передача данных из памяти в процессор может выполняться на фоне продолжающихся обращений к адресной шине по запросам наблюдения за когерентным состоянием кэш-памяти.

    Можно грубо сравнить производительность системных шин предыдущего поколения серверов HP Класса K с производительностью системных шин сервера N4000. Серверы HP Класса K были разработаны на базе шины Runway с полосой пропускания около

    960 Мбайт/с. Каждая шина IA-64 в системе Класса N имеет полосу пропускания около 1,9 Гбайт/с, что суммарно дает 3,8 Гбайт/с.

  • Длительный период эксплуатации. Конструкция серверов класса N с шинами IA-64 предусматривает несколько линий модернизации с переходом на будущие поколения процессоров PA-RISC и IA-64 (EPIC), поддерживая тем самым возможность работы под управлением будущих версий операционных систем HP-UX и Windows 2000.

В текущей реализации N4000 каждая шина IA-64 поддерживает до четырех процессоров PA8500, которые подсоединяются к шине с помощью СБИС шинного преобразователя. К шинному преобразователю могут подключаться один или два процессора. Кроме того, каждая шина поддерживает работу одного блока управления вводом/выводом.

Подсистема основной памяти

Одним из первых следствий перехода на более быстрый процессор является то, что все связанные с ЦП проблемы превращаются в проблемы организации памяти. Таким образом, инженеры HP вынуждены были работать над созданием подсистемы памяти, которая могла бы поддерживать не только первые модели семейства, но и обеспечить запас производительности для поддержки нескольких поколений будущих процессоров. Эта задача требует не только реализации малой задержки и широкой полосы пропускания памяти, но и выполнения проверки когерентности кэшей в многопроцессорной системе со скоростью операций с памятью или даже быстрее.

Центральной частью архитектуры N4000 является устройство управления памятью, которое поддерживает до четырех направлений (каналов) и от 1 до 16 пар модулей памяти (DIMM). Управление памятью реализовано на трех кристаллах СБИС (один адресный контроллер и два контроллера данных) и выполняет все транзакции между основной памятью и системными шинами IA-64.

В рамках подсистемы основной памяти адресный контроллер управляет работой адресных шин. Для увеличения степени распараллеливания линии адреса трижды буферизуются: на системной плате для управления каждым направлением памяти, в каждом направлении для управления банками DIMM и на каждом модуле DIMM для управления собственно кристаллами памяти.

Время, затрачиваемое на передачу данных между центральным процессором и памятью после запроса чтения или записи, является критическим параметром для общей производительности системы. Большие задержки передачи могут приводить к приостановкам ЦП и большим потерям производительности. Подсистема памяти N4000 имеет очень малую задержку - 130 нс, что составляет менее половины задержки памяти в архитектуре систем HP Класса K, которые и сегодня все еще остаются достаточно конкурентоспособными.

Таблица 2. Максимальная полоса пропускания системных шин N4000

 Количество шин (или контроллеров)Максимальная полоса пропускания шиныАгрегированная полоса пропускания шин
Слоты Twin Turbo PCI10480 Мбайт/c4,8 Гбайт/с
Слоты Turbo PCI2240 Мбайт/с2,4 Гбайт/с
Подсистема в/в2 (контроллера)2,88 Гбайт/с5,76 Гбайт/с
Системные шины IA-6421,92 Гбайт/с3,74 Гбайт/с
Подсистема памяти41,92 Гбайт/с7,68 Гбайт/с
Шины ЦП81,92 Гбайт/с15,4 Гбайт/с

Каждое из четырех направлений памяти имеет отдельную 64-разрядную шину данных. Каждый из двух контроллеров данных памяти обеспечивает работу двух таких шин и выполняет мультиплексирование/ демультиплексирование и буферизацию данных. Модули DIMM построены на технологии синхронной динамической памяти (SDRAM) емкостью 64 или 128 Мбит.

Минимальный объем памяти N4000 равен 512 Мбайт. Для этого достаточно установить два модуля DIMM емкостью 256 Мбайт в одно направление памяти. В такой конфигурации теоретическая максимальная пропускная способность памяти составляет

1,9 Гбайт/с, а средняя полоса пропускания в установившемся режиме - 1,09 Гбайт/с. Для достижения максимальной пропускной способности памяти необходимо инсталлировать все четыре направления и равномерно распределить по ним модули DIMM.

В первой реализации N4000 максимальный объем памяти достигается путем установки 32 модулей DIMM емкостью 512 Мбайт по всем четырем направлениям. Это дает достаточно впечатляющую цифру - 16 Гбайт. В такой конфигурации теоретическая максимальная пропускная способность памяти составляет 7,68 Гбайт/с, а средняя полоса пропускания в установившемся режиме достигает

4,35 Гбайт/с. Таким образом, N4000 имеет двукратный запас по полосе пропускания памяти по сравнению с полосой пропускания системных шин, что может быть использовано для поддержки перехода в будущем на новые поколения ЦП и обеспечения длительного периода эксплуатации и защиты инвестиций в модули памяти.

В таблице 2 показаны теоретические максимальные полосы пропускания различных системных шин. В данном случае полоса пропускания определяется путем умножения разрядности (ширины) шины на частоту и количество шин.

Хотя для сравнения систем теоретическая максимальная полоса пропускания имеет определенный интерес, более важной для представления возможностей системы является полоса пропускания в установившемся режиме, которая меняется в зависимости от рабочей нагрузки и алгоритмов управления. Полоса пропускания в установившемся режиме для различных системных шин дана в таблице 3.

Таблица 3. Полоса пропускания системных шин N4000 в установившемся режиме

 Агрегированная полоса пропускания шин в установившемся режиме
Подсистемы в/в средняя2,0 Гбайт/с
Ввода1,4 Гбайт/с
Вывода2,5 Гбайт/с
Системных шин IA-642,9 Гбайт/с
Подсистемы памяти4,3 Гбайт/с
Шин ЦП 12,3 Гбайт/с

Все шины и контроллеры имеют конструктивные запасы, которые HP может использовать при модернизации системы.

Организация ввода/вывода

Большая часть современных приложений для систем среднего класса требует высокой производительности ввода/вывода. Эти требования определяются необходимостью поддержки баз данных большего объема и более быстрых сетей связи, необходимых по мере расширения Web-приложений.

N4000 поддерживает два блока управления вводом/выводом. В состав каждого блока входят один главный и несколько вспомогательных контроллеров ввода/вывода. Кристалл главного контроллера ввода/выводаподсоединяется к одной из двух системных шин IA-64. Каждый главный контроллер имеет 12-байтные шины к вспомогательным контроллерам ввода/вывода. Имеются два типа вспомогательных контроллеров, которые называются Turbo и Twin Turbo. Для соединения с главным контроллером каждый вспомогательный контроллер Turbo использует одну шину, а вспомогательные контроллеры Twin Turbo - две шины. Таким образом, каждый слот PCI имеет свой собственный вспомогательный контроллер ввода/вывода и свой собственный интерфейс через главный контроллер ввода/вывода к одной из системных шин IA-64. С помощью системного программного обеспечения, доступного в реализации HP-UX 11 и фирменного ПО, вспомогательный контроллер и связанная с ним аппаратура могут позволить безопасно заменить или добавить любую плату PCI без приостановки работы операционной системы.

Все слоты PCI в N4000 настроены на напряжение 5 В и универсальные платы PCI, поэтому каждый слот совместим со всеми доступными картами PCI. В N4000 используется разработанная HP технология адаптивного управления, которая позволяет опросить скоростные возможности плат PCI и установить скорость работы в соответствии с максимально возможной для данной платы.

Таблица 4. Характеристики подсистемы PCI N4000

 Количество слотовГорячая заменаПолоса пропускания слотаРазрядность шиныСкорость сигнализацииНастройка слотаАдаптивная сигнализация
Twin Turbo10Да480 Мбайт/с64 бит66&33 МГц5 ВДа
Turbo 2Да240 Мбайт/с64 бит66&33 МГц5 ВДа

Как показано в таблице 4, в системе N4000 предусмотрено 12 слотов PCI. При этом два слота являются слотами Turbo, а остальные 10 - слотами Twin Turbo. Каждый главный контроллер поддерживает шесть шин PCI и подсистему стандартного ввода/вывода. Подсистема стандартного ввода/вывода выполнена в виде многофункциональной платы, поддерживающей порты Ultra2 SCSI, 100BaseT LAN, RS232 и соединение с консолью. Кроме того, эта плата поддерживает работу двух дополнительных внутренних дисководов через независимые интерфейсы Ultra SCSI. Пропускная способность подсистемы стандартного ввода/вывода эквивалентна пропускной способности двух дополнительных слотов Turbo PCI.

В N4000 впервые использована новая высокопроизводительная система ввода/вывода HP на базе PCI. Это основное отличие N4000 от других систем среднего класса. Например, в серверах класса K используются две шины HP-HSC+ и пять слотов для карт HSC+ с агрегированной пиковой полосой пропускания ввода/вывода примерно равной 608 Мбайт/с. Подсистема ввода/вывода N4000 поддерживает пиковую полосу пропускания 5,8 Гбайт/с в 12 слотах PCI, плюс подсистему стандартного ввода/вывода. При этом серверы класса N имеют модульную конструкцию и архитектуру расщепленных контроллеров ввода/вывода, что позволяет достаточно легко осуществить переход на более производительные шины ввода/вывода, когда они станут доступными. Физическое размещение системных компонентов допускает непосредственно в помещениях заказчика проводить модернизацию монтажных панелей ввода/вывода без замены дорогих системных плат.

Высокая пропускная способность ввода/вывода дает возможность создания внешних отсеков расширения ввода/вывода на базе мостов PCI. Хотя пока такая возможность реально отсутствует, в будущем предполагаются подобного рода расширения.

Масштабируемость

Обычно масштабируемость представляет собой возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Масштабируемость должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также соответствующими средствами программного обеспечения.

Предлагая возможность установки от одного до восьми 64-разрядных процессоров PA-8500, работающих на тактовой частоте 360 или 440 МГц, система N4000 обеспечивает большую гибкость и позволяет покрыть достаточно широкий диапазон производительности. Кроме того, эти системы могут обеспечить значительно большую пропускную способность за счет модернизации и перехода на будущие поколения процессоров

PA-RISC и IA-64.

Подсистема памяти N4000 также разработана с учетом требования масштабируемости - она наращивается парами модулей емкостью по

512 Мбайт и 1 Гбайт в паре и обеспечивает хорошее отношение стоимость/производительность от минимальной до максимальной конфигурации. В первой реализации N4000 максимальный объем памяти может достигать 16 Гбайт, что вероятно достаточно даже для наиболее требовательных приложений, работающих на восьмипроцессорной системе. Однако возможности расширения памяти на этом не заканчиваются. Система памяти N4000 имеет пропускную способность 7,6 Гбайт/с и сможет поддерживать следующие поколения кристаллов динамической памяти и процессоров. Когда емкость модулей DIMM достигнет 2 Гбайт (4 Гбайт на пару) максимальный объем памяти сервера увеличится до 64 Гбайт.

Следует также отметить, что подсистемы питания и охлаждения N4000 разработаны с учетом поддержки не только текущих поколений, но и нескольких будущих поколений процессоров.

Результаты испытаний 32-процессорных серверов V2500 показали, что операционная система HP-UX обеспечивает масштабируемость системной производительности при увеличении числа процессоров и объемов памяти.

Проблемы защиты инвестиций пользователей

Основной задачей разработки серверов класса N было построение вычислительной системы, которая бы оставалась продуктивным имуществом пользователя в течение достаточно длительного периода времени.

Защита инвестиций - вопрос сложный. Непрерывное увеличение темпов технологических усовершенствований в компьютерной промышленности приводит к непрерывному сокращению жизненного цикла систем. Это в свою очередь непрерывно сокращает период времени, в течение которого система будет оставаться конкурентоспособным имуществом. Другими словами, непрерывное ускорение темпов увеличения вычислительной мощности в конечном счете может привести к такому состоянию, когда любая система становится устаревшей почти сразу же после ее покупки. Таким образом, требования рынка по защите инвестиций приводят к нескольким специфическим техническим требованиям.

Одновременная поддержка технологий PA-RISC и IA-64

Для HP было важно обеспечить пользователей начальной стратегией при переходе на архитектуру

IA-64 и позволить им самостоятельно выбрать момент времени для выполнения этого шага. HP является основным техническим партнером компании Intel по созданию процессорной технологии IA-64. Обе компании совместно разрабатывали технологию вычислений на базе набора команд с явным параллелизмом (EPIC - Explicitly Parallel Instruction Set Computing), которая легла в основу процессора IA-64. В то же самое время HP гарантирует поддержку заказчиков, использующих ее процессоры PA-RISC. Новые системы Класса N могут работать с обоими типами процессоров, используя преимущества нижележащей технологии IA-64 и поддерживая при этом несколько будущих поколений процессоров PA-RISC.

Сегодня сервер N4000 работает под управлением HP-UX, а завтра, когда появятся процессоры IA-64, он будет работать и под управлением Windows NT. Хотя такого рода модернизация потребует замены процессоров, инвестиции в шасси, память, платы ввода/вывода и периферию сохраняются. Следует отметить, что HP обеспечивает полную совместимость между PA-RISC и IA-64.

Встроенные «запасы прочности»

Архитектура современного компьютера должна быть рассчитана на возможность использования со временем в его составе новых компонентов с улучшенными параметрами, давая возможность пользователям сохранять их инвестиции в другие компоненты системы (например, устройства ввода/вывода, память и т.д.). Это требование предполагает создание такой инфраструктуры, которая позволила бы полностью использовать возможности этих будущих компонентов. Одной из целей разработки систем Класса N было обеспечение возможности существенного увеличения производительности в течение жизненного цикла продукта. В этом отношении компания имеет хороший опыт: системы Класса K обеспечили 26-кратное увеличение производительности в течение их жизненного цикла (это было показано на тестах TPC-C).

Совместимость линии продуктов

На современном рынке защита инвестиций предполагает возможность перехода с одной модели на другую без переписывания приложений или переучивания персонала. В рамках семейства HP 9000 это дает возможность перехода с начальных или более старых моделей на системы Класса N и с систем Класса N на более мощные системы высшего класса.

Для обеспечения двоичной совместимости в этом случае требуется поддержка как со стороны аппаратных средств, так и со стороны программного обеспечения. На уровне аппаратных средств современное поколение процессоров должно поддерживать наборы команд более старых процессоров (хотя в них могут быть реализованы расширения старых наборов команд). На уровне программного обеспечения система должна поддерживать программы, скомпилированные под более ранними версиями ОС. HP/UX обеспечивает двоичную совместимость, при которой полностью связанные приложения, разработанные на более ранних версиях HP-UX, будут работать под управлением HP-UX 11. При этом как 32-разрядные, так и 64-разрядные приложения могут работать без перекомпиляции.

Средства высокой готовности

Коэффициент готовности системы отражает время ее работы в течение одного года с учетом незапланированных аппаратных и программных простоев. Обычные системы классифицируются как системы высокой готовности при достижении общего коэффициента готовности 99,8% (18 часов простоя в год) и при коэффициенте готовности аппаратных средств 99,95% (4 часа простоя аппаратуры в год).

Система среднего класса N4000 имеет средства обеспечения высокой готовности. Встроенные средства предотвращения простоев системы включают:

? избыточные источники питания с возможностью «горячей» замены; ? избыточную защиту по вводу питающих напряжений;
  • избыточные вентиляторы системы охлаждения с возможностью «горячей» замены;
  • коррекцию одиночных ошибок основной памяти;
  • внутренние дисковые накопители с возможностью «горячей» замены;
  • слоты PCI с возможностью «горячей» замены;
  • коррекцию одиночных ошибок кэш-памяти центрального процессора.

Система может оснащаться внешним источником бесперебойного питания.

Для предотвращения искажения данных в N4000 используются следующие средства:

  • обнаружение ошибок четности адреса в основной памяти;
  • коррекция четности и/или ошибок на всех системных шинах;
  • подпрограммы прочистки и перераспределения страниц памяти;
  • контроль внутренних питающих напряжений и температуры.

Следующие средства сокращают время восстановления N4000:

  • минимизированное время загрузки системы;
  • поддержка удаленной консоли;
  • автоматическое уведомление центра обслуживания;
  • автоматическая загрузка системы через альтернативную магистраль консоли;
  • изоляция неисправностей автономной системой диагностики с точностью до заменяемых подсборок;
  • ведение журнала ошибок с организацией к нему доступа с помощью автономных инструментов анализа ошибок;
  • автоматическое перераспределение процессоров и памяти, в которых обнаруживаются неисправности в процессе самотестирования.

Удобство обслуживания

В конструкцию N4000 заложен ряд функций, позволяющих минимизировать усилия, требуемые для управления одной системой или даже целым вычислительным центром. Эти функции включают: уведомление о событиях, автоматическую обработку ошибок, наблюдение за питанием и охлаждением системы, а также организацию пользовательского интерфейса для управления системой.

Для управления системой и диагностики ее компонентов в N4000 используется специальный сервисный процессор, позволяющий диагностировать неисправность системы даже в маловероятном случае, когда система не может выполнять команды. Сервисный процессор может дистанционно включать и выключать питание системы и имеет резервный источник батарейного питания, позволяющий выполнять диагностирование даже в случае отказа системы питания. Этот процессор связан с основными компонентами системы через шину I&C и непрерывно наблюдает за состоянием вентиляторов системы, за температурой и источниками питания, а также сигнализирует оператору о каждом важном событии в системе. Основные функции сервисного процессора включают:

  • переадресацию системной консоли;
  • зеркалирование системной консоли;
  • конфигурирование системы для автоматического рестарта;
  • просмотр журнала истории системных событий;
  • просмотр журнала истории работы консоли;
  • установку порогов для тайм-аута неактивности;
  • дистанционное управление системой;
  • управление питанием (дистанционное включение и выключение питания);
  • просмотр журналов состояния системы;
  • конфигурирование отображения виртуального пульта управления;
  • уведомление о событиях через системную консоль, электронную почту, пейджер и/или центр диагностики HP;
  • Автоматический перезапуск системы;
  • Организацию виртуального пульта управления.

Эпилог

Благодаря системам среднего класса N4000 на рынок была представлена новая технология, которая со временем будет использоваться во всем спектре продуктов HP. Архитектура серверов N4000 служит своеобразным индикатором направлений развития высокопроизводительных серверов этой компании в будущем. Общая стратегия HP заключается в обеспечении максимально возможной производительности вычислительных систем, поддержке длительного периода эксплуатации с целью защиты инвестиций пользователей, расширении средств обеспечения высокой готовности, надежности и удобства обслуживания.

Об авторе

Виктор Шнитман - сотрудник Института системного программирования РАН, Москва. С ним можно связаться по адресу: vzs@ispras.ru

Литература

[1] Михаил Кузьминский, Архитектурные особенности микропроцессоров РА-8000/8200/8500. «Открытые системы», №3, 1997 сс. 3-10
Клиффорд Лоеб, менеджер компании HP по маркетингу технологий.

— Насколько важна в архитектуре N4000 возможность интеграции с IA-64?

Архитектура IA уже через два-три года будет лидировать. По мнению специалистов GartnerGroup, сегодня происходит постепенное сворачивание разработок новых RISC-систем от MIPS, очень тонкую полоску на диаграмме занимает Alpha, постепенно сокращается и доля микропроцессоров Power PC.

Чтобы обеспечить новым серверам N4000 долгую жизнь, надо было защитить его сердце от потрясений, происходящих на рынке микропроцессоров. Поэтому реализованная в новой архитектуре возможность одновременной поддержки и RISC-процессоров, и чипов линии IA-64 — достаточно эффективное решение. Сегодня N-Class — это первый сервер уровня корпорации, предназначенный для архитектуры IA-64.

Между тем, доля приложений, разработанных на сегодняшний день для платформ PA-RISC и IA весьма значительна. Наблюдается также высокий интерес ISV к работе с данными платформами. Все это обеспечивает N4000 ресурс в виде приложений на достаточно большой период времени.

— HP возлагает на N-Class большие надежды, на чем они основаны с точки зрения маркетинга, например европейского?

По данным Dataquest, по состоянию на февраль 1999 года компания HP лидировала в классе mid-range-серверов во многом благодаря K-Class, так что для N-Class плацдарм уже подготовлен.

В группе mid-range к 2003 году будет преобладать архитектура IA-64, для работы с которой предназначены серверы N4000, как бы выполняющие функцию моста, позволяющего HP сохранить лидирующие позиции и перейти при этом на качественно новый уровень технологии.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями