64-разрядные серверы

Новые процессоры стимулируют миграцию

Компания Intel выпустила 64-разрядный процессор Itanium в 2001 г., но большинство покупателей, а также многие поставщики игнорировали его из-за низкой производительности и плохой совместимости с программами независимых разработчиков. Тому, кто в последние два года не следил за этим сектором серверного рынка, самое время обратить на него внимание: новые процессоры AMD и Intel заметно упрощают переход на 64-разрядные серверы.

В 2003 г. компания Intel разработала процессор Itanium 2 второго поколения (условное название Madison). Судя по результатам тестов Transaction Processing Performance Council TPC-C (опубликованным по адресу http://www.tpc.org/tpcc/results/tpcc_result_detail.asp?id=103082701), производительность 64-разрядного процессора соответствует прогнозируемым возможностям архитектуры EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing — вычисления с заданным параллелизмом команд). Поэтому сегодня поставщики корпоративного программного обеспечения и серверов поддерживают 64-разрядный процессор. Кроме того, в 2003 г. компания AMD выпустила долгожданный 64-разрядный Opteron, и представители Microsoft заявили, что готовящаяся к выпуску 64-разрядная версия Windows Server 2003 будет совместима с этим процессором.

64-разрядной версии Windows для процессора AMD пока нет, поэтому сравнить производительность 64-разрядного Itanium 2 и Opteron на платформе Windows невозможно. Но результаты тестов TPC-C (http://www.tpc.org/tpcc/results/tpcc_result_detail.asp?id= 10309091) говорят о том, что производительность Opteron при выполнении современных 32-разрядных программ чрезвычайно высока. Скорость работы с 32-разрядными программами — слабое место Itanium, и Opteron может избавить покупателей 64-разрядных серверов от многих хлопот. Если предприятие не готово заменить 32-разрядные приложения на их 64-разрядные версии (либо не имеет возможности из-за отсутствия последних), или на работе серверных приложений отрицательно сказывается 4-гигабайтное ограничение памяти 32-разрядных операционных систем, или от приложений требуется быстродействие, превышающее возможности современных серверов на базе Intel Xeon, значит, настало время пересмотреть серверную стратегию.

Процессоры

В 2001 г. были выпущены первые 64-разрядные процессоры Intel — на 733 и 800 МГц, модели Itanium первого поколения (условное название Merced). Благодаря усовершенствованной архитектуре производительность первых процессоров Itanium 2 (условное название McKinley) с тактовой частотой 900 МГц и 1 ГГц была значительно повышена при сохранении двоичной совместимости с оригинальной моделью Itanium. Сегодня семейство Itanium 2 представлено моделью Madison. Размеры компонентов процессора стали меньше, что позволило уменьшить площадь кристалла и длину электрических проводников. В результате внедрения новой технологии производства разработчики Intel подняли тактовую частоту Madison до 1,3, 1,4 и 1,5 ГГц и расширили кэш третьего уровня L3 до 3, 4 и 6 Мбайт соответственно. Размер кэша различных моделей McKinley составляет 1,5 и 3 Мбайт. В табл. 1 приведены сравнительные технические характеристики McKinley, Madison и первой модели Itanium (Merced).

Во время подготовки данной статьи Intel выпустила недорогой вариант Madison на 1,4 ГГц для двухпроцессорных систем. Данная модель оснащается 1,5-мегабайтным кэшем; специалисты компании утверждают, что процессор потребляет примерно на 50% меньше энергии, чем модели Itanium 2. Системный набор микросхем Intel 8870 поддерживает от 2 до 16 процессоров, однако некоторые ведущие поставщики разработали собственные наборы микросхем, которые поддерживают более 16 процессоров и наделены дополнительными функциями.

Компания AMD выпустила 64-разрядные модели Opteron с частотой 1,4, 1,6, 1,8 и 2,0 ГГц. Все эти модели представлены в семействах 100, 200 и 800, ориентированных на работу в серверах с одним, двумя и восемью процессорами соответственно, при использовании набора микросхем системной логики серии AMD-8000. Изготовители аппаратных средств могут использовать наборы микросхем независимых поставщиков для проектирования серверов с числом процессоров более восьми. В табл. 2 приведены технические характеристики Opteron. Более высокие тактовые частоты Opteron не гарантируют преимущества в производительности перед Itanium 2. Из-за разницы в наборах команд и архитектуре процессоры нельзя сравнивать по тактовой частоте. Как видно из табл. 2 и табл. 3, цены на модели Opteron серий 100 и 200 при поставках партиями по 1000 штук значительно ниже стоимости Itanium 2. Поэтому поставщики 64-разрядных серверов на базе Opteron смогут продавать свои изделия гораздо дешевле машин Itanium 2 с похожей конфигурацией.

Компании AMD и Intel избрали различные подходы к 64-разрядным вычислениям. В Itanium 2 используются новая архитектура и набор команд, а Opteron представляет собой расширение существующей архитектуры x86. Представители обеих компаний утверждают, что производительность 64-разрядных машин значительно выше, чем у серверов на базе Xeon с аналогичной конфигурацией.

32-разрядная совместимость

В отличие от Itanium 2, Opteron обеспечивает полную двоичную совместимость с существующими программами x86 и выполняет их на максимальной скорости. Компания AMD позиционирует Opteron в качестве идеального решения как для 32-разрядных, так и для 64-разрядных платформ. В отличие от Opteron, архитектура Itanium 2 оптимизирована для 64-разрядных приложений и непригодна для непосредственного выполнения программ x86. Itanium 2 работает с 32-разрядными приложениями, «на ходу» транслируя команды x86, поэтому скорость выполнения 32-разрядных программ ниже, чем у самых быстрых процессоров Xeon.

В пакете Service Pack 1 (SP1) для Windows 2003, Enterprise Edition, и Windows 2003, Datacenter Edition, будет реализован исполнительный уровень IA-32 Execution Layer. В результате, по данным Intel, производительность 32-разрядного процессора Itanium 2 на 1,5 ГГц с 6-мегабайтным кэшем L3 должна повыситься до уровня процессора Xeon, работающего с тактовой частотой 1,5 ГГц. Execution Layer будет выполнять преобразование команд, которое в настоящее время происходит внутри Itanium 2. Однако, по мнению специалистов Intel, Execution Layer будет гораздо эффективнее. Пока производительность 32-разрядных процессоров отрицательно сказывается на объеме продаж Itanium, так как 64-разрядные версии многих приложений отсутствуют и покупатели не готовы переносить свои программы в новую архитектуру. По этой причине специалисты Intel по-прежнему рекомендуют использовать для важнейших 32-разрядных приложений серверы на базе Xeon.

64-разрядные программы

Наличие 64-разрядных программ — важнейший фактор, определяющий выбор многих покупателей. В настоящее время в продаже имеются 64-разрядные версии Windows 2003 Enterprise и Windows 2003 Datacenter для Itanium 2. Скоро должна появиться 64-разрядная версия Windows 2003 для Opteron, но во время подготовки данной статьи было неизвестно, намерена ли компания выпустить версию Enterprise и Datacenter для процессора AMD. Компания Microsoft подготовила 64-разрядный комплект разработки (SDK), в который входят компиляторы, компоновщики, отладчики и руководства по оптимизации производительности как для Itanium 2, так и для Opteron.

В AMD и Intel считают основными для 64-разрядных процессоров рынки баз данных высокого уровня, бизнес-логики (Business Intelligence, BI), управления цепочкой поставок (Supply Chain Management, SCM) и планирования ресурсов предприятия (Enterprise Resource Planning, ERP). На эти рынки ориентированы такие 64-разрядные программы для Itanium 2, как Oracle9i компании Oracle, IBM DB2, Microsoft SQL Server 2000 Enterprise Edition, SAS 9.0 компании SAS Institute, mySAP Supply Chain Management и SAP R/3 Enterprise Advanced Planner and Optimizer компании SAP. В конце 2004 г. Microsoft планирует выпустить 64-разрядную версию SQL Server для Opteron (условное название Yukon). Представители Oracle сообщили о планах выпуска будущих версий своей базы данных для Opteron, но не назвали сроков.

С ростом популярности высокопроизводительных вычислительных кластеров, состоящих из множества одно- и двухпроцессорных систем, много 64-разрядных серверов продается на рынках инженерных и научных вычислений. В кластерах в основном применялись операционные системы Linux и Unix, и в этой области усиливается поддержка более доступных по цене процессоров Opteron. Но число 64-разрядных Windows-приложений для Opteron растет медленно, отчасти потому, что процессор был выпущен всего несколько месяцев назад, а отчасти из-за отсутствия 64-разрядной версии Windows 2003 для Opteron во время выпуска процессора. Кроме того, некоторые поставщики, похоже, не намерены выделять ресурсы для разработки 64-разрядных программ Windows для Opteron, пока не будет расти спрос со стороны корпоративных покупателей.

Таблица 3. Цена процессоров Itanium 2 (Madison)

Серверы на базе Itanium 2 могут оказаться отличным решением для потребителей, готовых и имеющих возможность заменить свои операционные системы и приложения 64-разрядными версиями. Для тех, кто пока не готов перейти на 64-разрядное программное обеспечение, Opteron обеспечивает прекрасное быстродействие в существующей 32-разрядной среде и возможность перехода на 64-разрядные программы в будущем. После модернизации операционной системы можно будет консолидировать важнейшие 32- и 64-разрядные приложения на сервере Opteron.

Рынок серверов

Все ведущие поставщики серверов и несколько малых производителей предлагают продукты на базе Itanium 2, содержащие от 2 до 64 процессоров. IBM — единственный из крупнейших поставщиков, выпустивших продукт на базе Opteron ко времени подготовки данной статьи, но несколько малых компаний уже выпускают серверы Opteron, преимущественно одно-, двух- и четырехпроцессорные системы. Более крупные компании пока не готовы предложить серверы с Opteron, так как это первый серверный процессор компании AMD, а корпоративные покупатели настороженно относятся к продуктам с новыми процессорами.

Небогатый выбор 8-процессорных и более мощных серверов на базе Opteron отчасти объясняется тем, что процессор появился совсем недавно. Одно- и двухпроцессорные системные платы Opteron широкодоступны, но для проектирования более мощных систем требуется больше времени. Стремясь побыстрее выпустить на рынок серверы на базе Opteron, AMD совместно с компанией Celestica конструирует, производит и тестирует 2- и 4-процессорные серверы Opteron для поставщиков систем, системных интеграторов и реселлеров, реализующих продукцию с добавлением собственных услуг. Мы приводим обзор доступных на сегодня продуктов на базе 64-разрядных процессоров AMD и Intel.

Unisys

Компания Unisys производит серверы высокого уровня; модели ES7000/400 и ES7000/560 на базе Itanium 2 подойдут потребителям, нуждающимся в максимальной масштабируемости. В двух 16-процессорных секциях мощных серверов серии ES7000/400 Series можно установить до 32 процессоров Itanium 2; каждая из этих секций работает с собственным образом операционной системы. Секции можно объединить в кластер, чтобы обеспечить бесперебойную работу системы. Если в настоящее время компания не нуждается в 32 процессорах, то можно начать с модели ES7000/410 (от 4 до 8 процессоров) или ES7000/420 (от 8 до 16 процессоров), а впоследствии перейти к системе из 32 процессоров в двух 16-процессорных стойках с высокоскоростными соединениями. Начальная цена сервера ES7000/410 с четырьмя процессорами и оперативной памятью объемом 4 Гбайт — около 63000 долл.; а модели ES7000/420 с восемью процессорами и оперативной памятью 16 Гбайт около 120 000 долл.

Если заменить все необходимые приложения невозможно, то стоит обратить внимание на Unisys ES7000/560. Этот новый сервер располагает одной секцией Xeon MP, в которой можно установить до 32 процессоров, двумя секциями Itanium 2 с 16 процессорами и поддерживает до 42 компактных модульных серверов-лезвий на PCI, оснащенных процессорами Pentium III на 700 МГц. Благодаря гибкости этой конфигурации можно построить трехуровневую архитектуру, выполняющую набор 32- и 64-разрядных приложений на одном сервере. При необходимости можно организовать дополнительные секции, чтобы изолировать приложения. Как и в машинах серии ES7000/400, в модели ES7000/560 используются две взаимосвязанные стойки. Начальная цена ES7000/560 с 32-разрядной секцией, включающей до 16 процессоров Xeon MP и 8 Гбайт оперативной памяти, и 64-разрядной секцией с восемью процессорами Itanium 2 и 16 Гбайт оперативной памяти — около 333 000 долл.

Программа Server Sentinel компании Unisys позволяет управлять взаимосвязанными стойками (и секциями) ES7000/400 и ES7000/560 как единым сервером. Компания Unisys гарантирует, что ее серверы будут совместимы с процессорами Itanium следующего поколения.

HP

Компания HP, которая участвовала в проектировании Itanium 2, постепенно заменяет свои машины PA-RISC моделями Itanium 2. Самый мощный сервер Integrity Superdome поддерживает от 2 до 64 процессоров Itanium 2 на 1,5 ГГц и до 512 Гбайт оперативной памяти. Сервер, в котором используется набор микросхем sx1000 компании HP, можно разделить на четырехпроцессорные секции, которые могут одновременно работать с 64-разрядными версиями Windows 2003 Datacenter, HP-UX 11i или Linux. Как утверждают представители HP, в 2004 г. покупатели Superdome смогут модернизировать сервер, увеличив число процессоров до 128. Начальная цена Integrity Superdome в минимальной конфигурации (с двумя процессорами Itanium 2 и оперативной памятью объемом 1 Гбайт) в 16-процессорном корпусе — около 242 000 долл., а модель средней конфигурации с 14 процессорами Itanium 2 и оперативной памятью 1 Гбайт в 32-процессорном корпусе можно приобрести примерно за 677 000 долл.

Потребителям, которые не нуждаются в 64-процессорах Superdome, предлагаются Integrity rx7620 и Integrity rx8620, 8- и 16-процессорные серверы на базе Itanium 2 соответственно. Как и в Superdome, в этих двух моделях с набором микросхем HP sx1000 реализованы аппаратное секционирование и возможность работы с несколькими операционными системами. Во время подготовки данной статьи окончательные цены этих моделей были неизвестны, но представители компании сообщают, что rx7620 в минимальной конфигурации можно будет купить примерно за 20 000 долл., а rx8620 в минимальной конфигурации — примерно за 70 000 долл.

На потребителей со скромными запросами рассчитаны HP Integrity rx2600, двухпроцессорный сервер Itanium 2, память которого может быть расширена до 24 Гбайт, и Integrity rx5670 с четырьмя процессорами и оперативной памятью объемом 96 Гбайт. В обоих серверах применяется набор микросхем системной логики HP zx1. Цена моделей Integrity rx2600 и Integrity rx5670 в начальной конфигурации — около 6000 долл. и 27 000 долл. соответственно.

Dell

Вместо мощного 64-разрядного симметричного мультипроцессорного сервера для баз данных и бизнес-логики компания Dell выпустила двухпроцессорную стоечную систему PowerEdge 3250 на базе Itanium 2. Она предназначена для организации высокопроизводительных вычислительных кластеров в научных учреждениях. В PowerEdge 3250 можно установить два процессора Itanium 2 с тактовой частотой 1,3, 1,4 или 1,5 ГГц, до 16 Гбайт оперативной памяти и два жестких диска. Сервер оснащается двумя встроенными адаптерами Gigabit Ethernet, встроенной графической подсистемой и тремя гнездами расширения PCI-X. Начальная цена моделей PowerEdge 3250 с двумя 1,3-ГГц процессорами Itanium, оперативной памятью размером 2,4 Гбайт и жестким диском Ultra320 SCSI емкостью 18 Гбайт — около 13 500 долл.

IBM

Компания IBM выпускает два сервера с процессором Itanium 2 и новую модель на базе Opteron. eServer xSeries 455 на базе Itanium 2 — модель, занимающая 4U (17,8 см) в стойке и предназначенная для приложений бизнес-логики и управления базами данных. Другая модель Itanium 2, eServer xSeries 382, и сервер с процессором Opteron, eServer xSeries 325, занимают в стойках 2U (8,9 см) и 1U (4,44 см) соответственно. Они спроектированы как элементы высокопроизводительных кластеров для инженерных и научных применений.

Четырехпроцессорный eServer xSeries 455 оснащается набором микросхем системной логики IBM XA-64 с развитой функциональностью. Например, если требуется более четырех процессоров, то можно подключить три дополнительных сервера eServer xSeries 455; для такой 16-процессорной структуры необходим лишь один экземпляр Windows, и всеми четырьмя серверами можно управлять как единой системой. Сервер одновременно записывает данные на два одинаковых модуля памяти. Если ошибки памяти DIMM превысят заданный порог или модуль полностью откажет, сервер будет работать с зеркальным модулем памяти до замены отказавшего модуля DIMM. Цена eServer xSeries 455, оснащенного одним процессором Itanium 2 с частотой 1,3 ГГц, 3-мегабайтным кэшем L3, оперативной памятью объемом 2 Гбайт и одним жестким диском, составляет около 24000 долл. Сервер с четырьмя процессорами на 1,5 ГГц, кэшем L3 емкостью 6 Мбайт, оперативной памятью объемом 8 Гбайт и вторым жестким диском можно приобрести примерно за 62 000 долл.

eServer xSeries 382 — двухпроцессорный сервер Itanium 2 с набором микросхем Intel 8870. В сервере можно установить до 16 Гбайт оперативной памяти и два жестких диска Ultra320 SCSI. Цена сервера eServer xSeries 382 с двумя процессорами Itanium 2 на 1,5 ГГц, кэшем L3 емкостью 6 Мбайт, оперативной памятью размером 4 Гбайт и двумя жесткими дисками — около 26 500 долл.

В двухпроцессорной модели eServer xSeries 325 на базе Opteron используется набор системной логики AMD-8000. При аналогичных функциональных возможностях и характеристиках стоимость модели ниже, чем у eServer xSeries 382. Сервер xSeries 325 с двумя процессорами Opteron на 1,6 ГГц, двумя жесткими дисками и оперативной памятью объемом 4 Гбайт можно купить примерно за 7700 долл.

NEC

Компания NEC — не новичок на рынке крупных систем, и серверы ее семейства Express5800/1000 удовлетворяют разнообразные нужды предприятий. Модель высокого уровня, Express5800/1320Xd, стоит выбрать, если предприятию нужен высокопроизводительный сервер для выполнения критических бизнес-приложений или необходимо консолидировать несколько серверов. В машине можно установить до 32 процессоров Itanium 2 и 512 Гбайт оперативной памяти. Компаниям с более скромными потребностями NEC предлагает 8-процессорный сервер Express5800/1080Xd и 16-процессорную модель Express5800/1160Xd, память которых можно расширить до 16 и 256 Гбайт соответственно.

Во всех трех моделях используется набор микросхем системной логики компании NEC, в котором реализован ряд интересных возможностей. Например, процессоры каждого сервера семейства Express5800/1000 распределены по группам из четырех процессоров, называемых ячейками. Одну или две ячейки можно выделить для конкретного приложения. Представители NEC утверждают, что в случае отказа ячейки микросхемы системной логики автоматически изменяют конфигурацию системы и передают функции отказавшей ячейки исправному элементу быстрее, чем Windows Cluster Services. Начальная цена моделей Express5800/1080Xd и Express5800/1160Xd с восемью 1,3ГГц-процессорами Itanium 2 и оперативной памятью объемом 16 Гбайт — около 120 000 долл., а модели Express5800/1320Xd в аналогичной конфигурации — около 250 000 долл.

Angstrom Microsystems

Серверы-лезвия Titan64 компании Angstrom Microsystems — удачные «строительные блоки» для высокопроизводительных вычислительных кластеров. Сервер высотой 1U (4,44 см) оснащается двумя процессорами Opteron, оперативной памятью емкостью до 16 Гбайт, SCSI-контроллером Ultra320, одним или двумя жесткими дисками с возможностями «горячей» замены, и двумя адаптерами Gigabit Ethernet. В одном шкафу можно установить до 13 серверов Titan64 и соединить кабелем 10 шкафов, получив в результате 130 двухпроцессорных узлов. По данным компании, начальная цена Titan64 с 2 Гбайт оперативной памяти и одним 36-Гбайт жестким диском — около 2400 долл.; стоимость шкафа с 13 серверами-лезвиями — около 32 000 долл.

RackSaver

Компания RackSaver специализируется на серверах с высокой плотностью монтажа и предлагает 1-, 2- и 4-процессорные серверы Opteron. Четырехпроцессорная модель QuatreX-64, сконструированная специалистами AMD и изготавливаемая компанией Celestica, оснащена набором микросхем AMD-8000. Машина предназначена для корпоративных баз данных и «пограничных» сетевых приложений, таких как брандмауэры, VPN и Web-серверы. В ней можно установить 1,4-, 1,6- и 1,8- или 2-ГГц процессоры Opteron и до 32 Гбайт оперативной памяти. QuatreX-64 располагает пятью гнездами PCI-X, до четырех жестких дисков с горячей заменой и контроллером дистанционного управления. Представители RackSaver утверждают, что программа дистанционного управления функционально равноценна программам ведущих поставщиков. Цена сервера в минимальной конфигурации с двумя 1,4-ГГц процессорами и оперативной памятью объемом 2 Гбайт — около 7500 долл.

Для рынка мощных серверов RackSaver предлагает одно- и двухпроцессорные модели высотой 1U (4,44 см) с процессорами Opteron, оптимизированные для работы в стойке. 1U-сервер RSN-1164/op выпускается с одним или двумя процессорами и оперативной памятью емкостью до 16 Гбайт, адаптером Gigabit Ethernet и одним или двумя жесткими дисками. Цена однопроцессорного сервера RSN-1164/op с оперативной памятью объемом 2 Гбайт — около 2000 долл.; начальная цена двухпроцессорных моделей с оперативной памятью 8 Гбайт — около 5000 долл.

HPC Systems

Как и RackSaver, компания HPC Systems предлагает спроектированный разработчиками AMD и изготавливаемый на заводе Celestica четырехпроцессорный сервер. Начальная цена сервера Model A480 с четырьмя процессорами Opteron на 1,4 ГГц и оперативной памятью объемом 16 Гбайт — около 20 000 долл. HPC Systems также выпускает двухпроцессорные серверы на базе Opteron для рынка мощных машин. Model A102 — 1U-сервер, оптимизированный для работы в стойке, с оперативной памятью емкостью до 12 Гбайт, двумя жесткими дисками IDE и двухканальным адаптером Gigabit Ethernet. Сервер Model A102 с двумя процессорами Opteron на 1,4 ГГц, оперативной памятью объемом 1 Гбайт и жестким диском емкостью 40 Гбайт можно купить примерно за 1900 долл.

HPC Systems рекламирует другой свой двухпроцессорный сервер, Model A170, как «1/2U-сервер». В действительности высота Model A170 — 1U (4,44 см), но глубина вдвое меньше, чем у большинства 1U-серверов, оптимизированных для работы в стойке. В отсеке можно установить два сервера, повернув их друг к другу задними стенками. Model A170 располагает 12 Гбайт оперативной памяти, двухканальным адаптером Gigabit Ethernet и одним жестким диском. Стоимость машины в такой конфигурации составляет 1800 долл.

64-разрядное будущее

Третий по счету вариант Itanium 2 — зрелый продукт; производительность процессора на 64-разрядных программах не уступает лучшим моделям RISC. Он начинает завоевывать признание поставщиков аппаратных средств и программного обеспечения. Opteron находится на очень ранней стадии производственного цикла. Его быстродействие на 32-разрядных программах превосходно, но, чтобы оценить скорость выполнения 64-разрядных приложений Windows, требуется больше времени. Через год в продаже появятся 64-разрядные корпоративные СУБД для Opteron, но пройдет не менее двух лет, прежде чем уровень аппаратной и 64-разрядной программной поддержки процессора будет таким же, как сегодня у Itanium 2. Необходимые условия будут созданы тем скорее, чем охотнее потребители будут покупать серверы Opteron для своих 32-разрядных приложений.

У покупателей, нуждающихся в 64-разрядных вычислениях уже сегодня, есть богатый выбор серверов, но список 64-разрядных приложений еще не полон. Если предприятие нуждается в 64-разрядной производительности и располагает 64-разрядными версиями необходимых программ, то я рекомендую обратиться на сайты ведущих поставщиков серверов, чтобы выяснить, оправдает ли выигрыш в производительности затраты на миграцию.

Контактная информация поставщиков

Марк Вейц (mweitz@winnetmag.com) — редактор отдела анализа продуктов Windows & NET Magazine