Уважаемые читатели!

На регулярной основе мы будем знакомить читателей «Открытых систем» с последними новостями из жизни микропроцессора Alpha и продуктов на его основе, информировать о всех обновлениях операционных систем Tru64Unix и OpenVMS, стратегии и планах их дальнейшего развития, знакомить с тенденциями развития рынка суперсерверов, в том числе серверов NonStop Himalaya, информировать о последних достижениях Compaq на рынке систем хранения данных и перспективах его развития и т.д.

Мы очень надеемся, что все эти материалы окажутся интересными и полезными для читателей журнала, давних и преданных поклонников Alpha, Unix, OpenVMS...

Успехов Вам в Ваших информационных проектах!

Ваши отзывы и пожелания будем рады получить по адресу dmitri.zakharov@compaq.com

Серия GS к вашим услугам

Компания Compaq выводит на арену новую линию 64-разрядных серверов AlphaServer серии GS: 8-процессорный GS80, 16-процессорный GS160 и 32-процессорный GS320. Приобретая сервер GS80, состоящий из одной стойки, всегда можно расширить его до полностью укомплектованной трехкорпусной системы GS320. На сегодняшний день эти системы являются самыми быстрыми серверами на платформе RISC/UNIX. Все системы GS можно будет модернизировать, используя процессоры следующих поколений, которые не только повысят производительность, но и обеспечат поддержку работы конфигураций с еще большим числом процессоров.

Сервер GS80 — это система, которая обычно размещается всего в одном стандартном шкафу и может включать в себя до 8 процессоров EV67, 64 Гбайт оперативной памяти, 16 шин PСI с 56 слотами, а агрегированная пропускная способность системных коммутаторов достигает 12,8 Гбайт/с.

Имея большую производительность, чем AlphaServer GS60E и некоторые модификации AlphaServer GS140, система GS80 сопоставима с ними по цене и предназначена для пользователей, уже использующих компьютеры ES40 и требующих большей производительности за счет масштабирования, проведенного с наименьшими затратами. Система GS80 может быть расширена до полностью укомплектованной системы GS320. GS80 предлагает большую на сегодняшний день производительность, чем конкурирующие с ней 8-16 процессорные системы: HP 9000 N-Series, Sun UE 3500 или UE 4500.

В двух шкафах AlphaServer GS160 размещается система, расширяемая до 16 процессоров EV67, 128 Гбайт памяти, 32 шины PСI с 112 слотами, а агрегированная пропускная способность системных коммутаторов достигает 25,6 Гбайт/с. Система обеспечивает аппаратную поддержку до четырех системных разделов. На сегодняшний день сервер GS160 работает в два раза быстрее, чем GS140, не говоря уже об аналогичных серверах этого класса от других производителей — многопроцессорных Sun UE6500 и HP V2500. GS160 расширяется до полностью сконфигурированного и укомплектованного сервера следующего, более высокого уровня GS320.

AlphaServer GS320 занимает уже 3 шкафа — ведь это система, в которой могут работать 32 процессора EV67 с 256 Гбайт оперативной памяти, 64 шины PСI с 224 слотами, а агрегированная пропускная способность системных коммутаторов достигает 51,2 Гбайт/с. Сервер обеспечивает аппаратную поддержку до восьми системных разделов. Система, сконфигурированная с одним процессором и одним модулем памяти, всегда может быть расширенна до полностью укомплектованной 32 процессорной конфигурации без остановки машины и оперативного вмешательства в работу ОС и приложений. По производительности GS320 в 4 раза превосходит GS140, а приложения на ней выполняются быстрее, чем на машинах данного класса: HP V2500, IBM S80, Sun E10000.

Архитектура серии GS

Компьютерной индустрией опробованы разные параллельные архитектуры, среди которых наиболее широкое распространение получили SMP и MPP. Развивались различные подходы к построению многопроцессорных систем, способы работы с памятью и варианты взаимодействия частей машины между собой. Так, при использовании UMA (Uniform Memory Access) вся память является единой для всех процессоров, каждый из которых имеет одинаковый доступ к любому участку памяти, а для NUMA (Non-Uniform Memory Access) память и процессоры разделяются на логические блоки для уменьшения суммарного трафика. У обоих подходов есть свои плюсы и минусы. Поэтому в Compaq пошли по иному пути, взяв за основу архитектуру NUMA, но сделав возможным работу в режиме UMA. Кроме того, поддерживается возможность динамически перераспределять ресурсы между несколькими образами операционных систем, одновременно работая и как MPP-, и как SMP-машина.

Главное преимущество NUMA — малое время вынужденного простоя процессоров. Однако, неоднородный доступ к памяти означает разную «цену» обращения к памяти (время задержки или ожидания). Время доступа процессора к памяти своего блока существенно отличается от времени доступа к памяти «чужого» блока. Эти значения могли отличаться на классических машинах архитектуры NUMA в десятки раз, а разработчикам ОС и приложений приходилось оптимизировать свои программные продукты под конкретную архитектуру, что соответственно сопровождалось неудобствами и материальными затратами.

Используя компьютеры серии GS, ничего подобного пользователям делать не придется — приложения, разработанные для традиционной архитектуры SMP (UMA), будут прекрасно работать на данной платформе. Дело в том, что для реализации NUMA компания Compaq использовала коммутаторы, работающие в неблокирующем режиме, что и стало отличным решением проблемы задержек процессоров. Инженеры Compaq разрабатывают коммутаторы в течение десятилетия; компания является лидером по производству высокоскоростных коммутаторов.

Основным строительным блоком в архитектуре систем GS80 - GS320 является Quad Building Block (QBB). Каждый такой блок обеспечивает поддержку до 4 процессоров, 4 модулей памяти по 8 Гбайт каждый, 8 шин PCI с 28 слотами. Все устройства объединены между собой коммутатором, каждый процессорный порт которого обеспечивает передачу данных со скоростью 1,6 Гбайт/c, причем эта скорость не уменьшается при увеличении количества процессоров. Пропускная способность специального порта каждого блока, служащего для подключения к общему коммутатору Global Switch составляет 3,2 Гбайт/c.

Блок Quad Building Block (QBB)

В системе GS80 имеется два 2 блока QBB, соединенных через специальные высокоскоростные порты. Для построения систем GS160 и GS320 используется 4 и 8 блоков QBB соответственно, объединенных между собой высокоскоростным коммутатором Global Switch — уникальным по своим характеристикам устройством.

В данной архитектуре процессор находится в состоянии ожидания в двух случаях: локальном (задержка при передаче данных внутри блока) и внешнем (ожидание при передаче данных между блоками). Локальное время ожидания всегда одинаково, тогда как время ожидания между блоками может составлять от 1 до 3 локальных. Это связано с использованием архитектуры NUMA. Для GS80 задержка между блоками составляет 2,4 локального времени ожидания процессора, для GS160 и GS320 - 2,9, причем это время не зависит от количества процессоров, в отличие от систем, построенных на основе UMA.

Топология систем GS80 и GS320

Организация памяти в GS

Память GS320 может быть расширена до 256 Гбайт, что само по себе кажется фантастическим. Эффективное использование оперативной памяти такого большого размера стало возможным благодаря применению 64-разрядной технологии VLM (Very Large Memory).

Память сервера GS320 размещается в восьми QBB, объединенных между собой высокоскоростным коммутатором, причем QBB содержит 4 модуля памяти каждый по два массива с 4 каналами доступа, образуя тем самым 32 коммутируемых канала доступа к памяти. Пропускная способность коммутируемых портов составляет 1,6 Гбайт/c, пропускная способность между QBB — 3,2 Гбайт/c, а пропускная способность всей памяти — 51,2 Гбайт/c соответственно.

Ясно, что чем больше объем оперативной памяти, тем выше скорость работы приложений. К примеру, при работе с большими базами данных, кэш таблиц можно сделать больше, а таблицы индексов будут полностью загружаться в память, благодаря чему сложные запросы будут выполняться на порядок быстрее.

Процессор Alpha EV67

В системах GS80, GS160, GS320 использовался самый быстрый на сегодняшний день процессор Alpha EV67, работающий на тактовой частоте 729 MГц. В дальнейшем планируется выпустить процессор EV68 с частотой 1 ГГц, в 2002 году процессор нового поколения EV7 с частотой 1,5 ГГц, а затем, в 2004 году, и EV8. При переходе на новые процессоры не требуется ни перекомпилировать приложения, ни менять платформу — новые процессоры можно будет использовать на всей линейке систем высшего класса.

Поддержка нескольких системных разделов

Системы серии GS могут работать с операционными системами Tru64 UNIX, OpenVMS, (и, разумеется, Galaxy), а также Linux, что позволяет существенно расширить диапазон задач, решаемых на машинах этого семейства.

Системы GS80 — GS320 вместе с Tru64 UNIX совместимы как с более ранними версиями аппаратных платформ, так и более ранними версиями ОС. Архитектура этих систем позволяет разбить машину на несколько системных разделов, запустив в каждом из них свою операционную систему. При этом можно разделять ресурсы между разными системными разделами, в которых могут решаться абсолютно автономные задачи, а можно направить всю мощь системы для выполнения общего большого приложения.

Рисунок показывает, как разделяются ресурсы трех системных разделов GS320. В каждом из них раздельно могут быть запущены разные версии разных ОС и приложений. Обеспечивается полная изоляция одновременно работающих программ — сбои в приложениях или ОС в одном из разделов никак не отразятся на работе других ОС и их приложений.

Операционные системы, работающие на разных системных разделах, могут объединяться в кластеры, что обеспечивает полную отказоустойчивость машины, поскольку выход из строя части аппаратуры одного раздела никак не скажется на других и, в конечном итоге, на доступности приложений. А при использовании OpenVMS Galaxy становится возможным динамически перераспределять ресурсы между разными копиями OpenVMS.

Высокая масштабируемость и готовность

Пользователь может начать работу с наименьшей аппаратной конфигурации — GS80, а затем, по мере роста своих потребностей и/или финансовых возможностей, расширить ее до полностью укомплектованной системы GS320. Всегда есть возможность увеличить количество процессоров, памяти и устройств ввода-вывода. Более того, все модернизации аппаратуры можно производить без приостановки системы и остановок работы приложений .

Надежность — важнейшая характеристика для серверов такого класса. В идеале сервер должен на протяжении всего периода своей эксплуатации функционировать без каких-либо остановок и капитальных ремонтов, требующих полного выключения питания и остановки системы, а значит, смогут постоянно работать и пользовательские приложения. Постоянная готовность приложений становится еще более актуальной в эпоху Internet. Так, выход сервера большого виртуального магазина из строя на час приводит к убыткам в миллионы долларов, причем безвозвратная потеря данных, вообще может не иметь денежного эквивалента.

Система GS320, разбитая на три системных раздела

Объединяющие процессоры и память блоки QBB спроектированы таким образом, чтобы максимально упростить процесс их замены. Блоки крепятся к общей панели и при выходе из строя какого-либо компонента блока его можно заменить, потратив на это минимум времени и во многих случаях не останавливая машину целиком. Имеется возможность замены на ходу также модулей процессоров, модулей памяти, устройств ввода-вывода, накопителей на жестких дисках, блоков питания.

Возможности ремонта и модернизации на ходу поддерживаются не для всех компонентов системы. К примеру, нельзя просто так вытащить модуль памяти в работающей системе — запущенные приложения и ОС должны немедленно отреагировать на это. Поэтому в дополнение к аппаратной поддержке необходимо чтобы возможность замены на ходу поддерживала ОС. Она переводит заменяемое устройство в пассивное состояние, после чего устройство изымается или его перемещают, скажем, в другой слот, а затем система регистрирует изменения и планирует дальнейшее использование данного ресурса.

Резервированная подсистема консолей

В дополнение система снабжена хорошо резервируемой подсистемой консолей, которая также не является критичным компонентом. Сервером можно управлять с системной консоли, непосредственно подключенной, например, к последовательному порту, или удаленно посредством соединения TCP/IP.

Новые серверы серии GS поддерживают средства «lights out», которые не требуют физического оператора присутствия для управления сервером, обеспечивая полный контроль за системой по сети TCP/IP. Данная возможность реализуется с помощью специальной управляющей платы, играющей роль аппаратной удаленной консоли сервера, не требующей никакого дополнительного программного обеспечения и не зависящей от ОС. В плате имеются собственные процессор, память, сетевая плата и внешний выход на электропитание, что делает ее полностью независимой от состояния оборудования и операционной системы сервера. Плата поддерживает включение и выключение питания сервера, а также еще множество полезных функций. В качестве интерфейса может использоваться обычный браузер.

Кластеры на основе GS320

При объединении систем серии GS в кластеры они могут функционировать в течение десятков лет в режиме высокой готовности, обеспечивая работу критически важных приложений.

При росте требований к системе кластер можно расширить путем добавления нового узла, что займет минимум времени. Новое кластерное программное обеспечение TruCluster Server V5 еще более увеличивает производительность и возможности системы, что достигается, в частности, за счет использования единой файловой системы. TruCluster Server V5 отличают следующие преимущества.

  • Процесс управления кластером упрощается; управление осуществляется как единой системой, что уменьшает затраты на персонал.
  • При необходимости кластер может быть расширен в минимально короткий срок.
  • Снижение затрат, связанных с приобретением носителей информации. Для единой файловой системы нет необходимости, как это было раньше, хранить несколько копий ОС и соответствующих приложений. Кроме того, существенно упрощается система в целом и уменьшается вероятность возникновения ошибок при ее администрировании.

Программное обеспечение

Приложения для платформы AlphaServer могут работать под управлением ОС Tru64 UNIX, OpenVMS и Linux. Компания Compaq придерживается стратегии программной совместимости ОС более ранних версий с более старшими, поэтому при переходе с одной версии Tru64 UNIX на более новую нет необходимости заново сертифицировать или тестировать программный продукт.

Приложения, работающие на ранее выпущенных машинах на базе Alpha, будут с тем же успехом работать и на новых без перекомпиляции.

Преимущества Compaq

На сегодняшний день Compaq безусловно лидирует в классе серверов уровня корпорации:

  • Самая высокая скорость выполнения приложений
  • Самый большой объем оперативной памяти
  • Самый быстрый процессор
  • Compaq AlphaServer GS320 — самая быстродействующая система RISC/UNIX
  • Способность масштабирования
  • В будущем выпуск новых процессоров EV7, EV8 даст новый виток повышения скорости выполнения приложений
  • Модульный подход при проектировании
  • Способность разделения системных ресурсов (поддержка нескольких системных разделов) позволяет пользователям менять и подбирать операционные системы, использовать различные версии разных ОС для достижения большей гибкости и эффективности работы приложений.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями