oldi

SPARC-серверы от Fujitsu Siemens Computers — всерьез и надолго

Владимир Максимов

Семейство серверов PRIMEPOWER

Архитектура

Программное обеспечение

Виртуальные домены

Надежность и высокая готовность

Кластеры

Производительность

Заключение

 

Основные характеристики корпоративных серверов PRIMEPOWER

Относительное позиционирование серверов PRIMEPOWER

 

Известно, что каждые 5 лет в ИТ-индустрии сменяется три поколения оборудования и два поколения программного обеспечения, поэтому в ближайшие 5 лет предстоит переписать 420 млрд. строк существующего на данный момент программного кода для адаптации к новым аппаратным платформам — так считают аналитики из Aberdeen Group. В связи с этим становится весьма актуальной не столько задача первоначального выбора приемлемой на момент покупки аппаратно-программной конфигурации, сколько ориентация на архитектуры, способные и через 5-10 лет удовлетворять требования заказчиков, сохраняя уже сделанные инвестиции.

Преимущество сегодня получает оборудование, которое будет способно выполнять все необходимые приложения и гибко настраиваться на требования бизнеса. Об одном из таких решений — серверах PRIMEPOWER компании Fujitsu Siemens Computers, способных на масштабируемых конфигурациях выполнять весь спектр приложений для ОС Solaris (SPARC), и пойдет речь в данной статье.

Обычно упоминание системы Solaris вызывает у специалистов ассоциации с продукцией фирмы Sun Microsystems или, по крайней мере, с Intel-серверами, работающими под ПК-версией данной ОС. Однако вот уже более года на мировой рынок поставляются серверы семейства PRIMEPOWER, имеющие SPARC-архитектуру, обладающие весьма завидными производительностью и возможностями масштабирования, а главное — полностью бинарно совместимые с серверами Sun Microsystems, что позволяет без перекомпиляции выполнять на этих серверах все приложения для ОС Solaris. Кстати, ряд серверов данного семейства уже работает в России — два сервера PRIMEPOWER 600, объединенных в кластер, еще в прошлом году были поставлены компанией Lynx BCC банку «Санкт-Петербург».

Семейство серверов PRIMEPOWER

Серверы PRIMEPOWER изначально создавались для работы в системах, требующих повышенной надежности и производительности, например в корпоративных информационных системах. С этой целью были разработаны процессор нового поколения SPARC64 GP и архитектура, обеспечивающая масштабируемость и надежность уровня мэйнфреймов. Дополнительно надежность серверов PRIMEPOWER может быть увеличена за счет использования развитых кластерных технологий и средств серверного управления, разработанных Fujitsu Siemens. Аналитики Gartner Group в своем исследовании (май 2001 г.), сравнивая корпоративные серверы ведущих производителей (HP, IBM, Sun и Fujitsu Siemens Computers), по надежности на первое место поставили серверы PRIMEPOWER.

В состав семейства серверов PRIMEPOWER входят серверы для рабочих групп — однопроцессорный «тонкий» сервер 100N и двухпроцессорный PRIMEPOWER 200, серверы уровня подразделения — PRIMEPOWER 400 (до 4 процессоров) и PRIMEPOWER 600 (до 8 процессоров), а также системы корпоративного уровня — PRIMEPOWER 800 (от 4 до 16 процессоров), PRIMEPOWER 1000 (от 6 до 32 процессоров) и PRIMEPOWER 2000 (от 8 до 128 процессоров). Серверы поставляются как в напольном исполнении, так и для монтирования в стойку. Все они используют процессоры SPARC64 GP и работают под управлением ОС Solaris как 32-, так и 64-разрядных версий 2.6, 7 и 8, которые могут быть одновременно запущены в различных виртуальных доменах. Кроме того, серверы бинарно совместимы с серверами Sun, использующими процессоры UltraSPARC II и UltraSPARC III. Бинарная совместимость (кстати, сертифицированная фирмой Sun Microsystems) означает, что все существующие приложения для ОС Solaris переносятся с серверов Sun на серверы PRIMEPOWER простым копированием без перекомпиляции.

В серверах PRIMEPOWER используется архитектура SMP (Symmetric Multi-Processing), позволяющая масштабировать приложения без изменений и специальной адаптации.

В начало В начало

Архитектура

Архитектура всех трех моделей корпоративных серверов PRIMEPOWER — 800, 1000 и 2000 — практически совпадает: основными конструктивными элементами являются системные платы, содержащие каждая до четырех процессоров SPARC64, до 16 Гбайт оперативной памяти (модули DIMM по 1 Гбайт) и шесть 64-битных PCI-шин. Эти компоненты объединяются коммутатором 1-го уровня (L1). Коммутатор L1 является внутренним для системной платы. Коммутатор 2-го уровня (L2) используется для объединения коммутаторов L1 (до 32 системных плат). Коммутатор L2 — чрезвычайно быстродействующий и обеспечивает пропускную способность 57,6 Гбайт/с. Архитектура серверов разработана с учетом появления в будущем новых поколений микропроцессоров. При этом гарантируется хорошая балансировка их производительности, оперативной памяти и подсистем ввода-вывода, что, в свою очередь, исключает наличие «узких мест» для отдельных подсистем.

Все три системы используют одни и те же взаимозаменяемые системные платы и коммутаторы. Системная плата имеет гибкую схему конфигурирования ресурсов. Например, для задач, связанных с интенсивными вычислениями, на системную плату можно установить четыре процессора и 16 Гбайт оперативной памяти. Для крупномасштабного файлового или сетевого сервера можно установить один процессор, 1 Гбайт оперативной памяти и шесть контроллеров PCI.

Итак, характерные особенности семейства PRIMEPOWER:

  • высокая масштабируемость благодаря сверхпроизводительному коммутатору;
  • процессор SPARC64 GP с большим кэшем второго уровня (8 Мбайт);
  • подсистема оперативной памяти SDRAM;
  • подсистема ввода-вывода на базе 64-разрядного PCI с частотой 66 MГц;
  • система виртуальных доменов, позволяющая на одной физической машине организовать до 15 независимых виртуальных систем;
  • модернизация процессоров, памяти и устройств ввода-вывода без каких-либо совместных ограничений;
  • архитектура, ориентированная на построение перспективных конфигураций.

Серверы PRIMEPOWER продолжают линию семейства серверов GP7000F компании Fujitsu, появившихся на рынке в 1999 году. Весьма удачная модель сервера E10000 фирмы Sun Microsystems была выпущена на 2 года раньше, и разработчики Fujitsu учли присущие ей недостатки. Основными проблемами этой модели были частые отказы процессорных модулей из-за ошибок, для исправления которых недостаточно защиты четности, и невозможность модернизации, поскольку все процессоры должны были иметь ту же самую частоту, что не позволило перейти на процессоры нового поколения. Существовала только возможность увеличивать количество процессоров.

Первым и очень важным технологическим новшеством серверов PRIMEPOWER является снижение количества отказов на 2-3 порядка и реальное обеспечение надежности на уровне «пяти девяток» (99,999%) за счет массового использования технологии ECC и других технологий исправления ошибок.

Второе существенное улучшение серверов PRIMEPOWER — поддержка как текущей (563 и 450 MГц) версии процессора SPARC64 GP, так и процессоров следующего поколения. Выпуск процессора с тактовой частотой 675 МГц запланирован на осень 2001 года. При этом модернизация серверов осуществляется простой заменой процессорных модулей на тех же системных платах.

Третье улучшение технологии — уникально. Модели PRIMEPOWER 800/1000/2000 обладают технологией использования процессоров с разной тактовой частотой в одном сервере. Единственным ограничением является требование располагать на каждой системной плате и в одном виртуальном домене процессоры с одной тактовой частотой. Поэтому можно модернизировать эти серверы путем не только замещения старых процессоров, но и добавления новых с повышенной тактовой частотой, с перераспределением нагрузки между виртуальными доменами.

И наконец, четвертое технологическое достижение. В 1999 году серверы поставлялись с процессорами SPARC64 GP с тактовой частотой 330 МГц, выполненными по технологии 0,24 мкм. Новые процессоры SPARC64 GP с тактовой частотой 450 и 563 МГц выполнены уже по технологии 0,18 мкм с использованием медных межсоединений. Эти процессоры потребовали модернизации системной платы. Сегодня старые системные платы с процессорами 330 МГц могут работать в одном сервере совместно с новыми системными платами, на которых инсталлированы процессоры 450 и 563 МГц.

Подобная функциональность позволяет полностью сохранять инвестиции в аппаратное обеспечение и обеспечивает серверам долгий жизненный цикл.

Высокопроизводительный суперскалярный 64-разрядный процессор SPARC64 GP соответствует стандарту архитектуры SPARC v9. и может выполнять до 8 инструкций за такт. Процессор поддерживает внеочередное исполнение команд для всех типов инструкций. Предсказание переходов по сравнению с процессором UltraSparc II существенно улучшено благодаря использованию таблицы истории переходов большего размера и двухуровневой схеме предсказания с хешированием адресов перехода. Кроме того, процессоры UltraSPARC II обладают специальным регистром для индикации используемого процессорного разъема, а поскольку данный регистр имеет размер только в 5 разрядов, через него можно напрямую адресовать только 32 процессора. Процессор SPARC64 GP имеет четыре 64-разрядных привилегированных регистра, а встроенные микропрограммы начальной загрузки серверов PRIMEPOWER устанавливают идентификаторы процессорных разъемов в эти специальные регистры, после чего загружают ядро Solaris, которое распознает собственные процессорные идентификаторы через доступ к этим регистрам. Ядро ОС Solaris для серверов 800, 1000 и 2000 семейства PRIMEPOWER поддерживает до 128 процессоров, при этом данная организация регистров не ограничивает в будущем разработку новых систем с большим количеством процессоров.

Процессор SPARC64 GP поддерживает технологию ECC (Error Correction Code) как для первичного кэша данных объемом в 256 Kбайт, так и для кэш-памяти второго уровня емкостью 8 Mбайт. ECC защищает также память и все пути передачи данных, включая коммутаторы 1-го и 2-го уровней и все PCI-шины, что гарантирует более высокий уровень надежности по сравнению с системами, использующими технологию четности, которая позволяет только обнаруживать, но не исправлять однобитные ошибки.

Оперативная память серверов PRIMEPOWER дополнительно защищена расслоением модулей памяти и периодическим поиском ошибок (memory scrubbing). При использовании расслоения каждый байт данных распределяется побитно среди восьми разных модулей. При сбое модуля SDRAM однобитные ошибки могут быть исправлены. Метод управления гарантирует эффективное использование всех четырех банков памяти SDRAM, обеспечивая суммарную пиковую пропускную способность 9,6 Гбайт/с для каждой системной платы. Архитектура оперативной памяти гарантирует нормальную работу даже в случае полного выхода из строя одной микросхемы.

В серверах PRIMEPOWER 800/1000/2000 контроллер оперативной памяти и ее модули размещаются на каждой системной плате. Функции контроллера реализованы в одной микросхеме, содержащей копию внешнего процессорного кэша и обеспечивающей быстрое и параллельное выполнение транзакций, что увеличивает скорость выборки. Кроме того, скорость доступа к оперативной памяти в пределах одной системной платы существенно повышается, поскольку при этом не задействуется коммутатор.

Система энергопитания серверов PRIMEPOWER решена с такой же надежностью и избыточностью, что и все остальные компоненты. Каждый сервер подключается к источникам энергоснабжения через два независимых кабеля, к каждому их которых может быть присоединено до четырех блоков питания, образующих N+1 избыточную конфигурацию. Более того, поскольку архитектура предусматривает возможность горячей замены блоков питания, нет необходимости для проведения подобных работ останавливать сервер. Два кабеля питания обеспечивают бесперебойную подачу электроэнергии даже в случае, когда один из них будет поврежден или будет нарушена работа основного источника питания, подключенного к этому кабелю. Кроме того, к серверам PRIMEPOWER 2000 могут быть подключены ИБП.

Подсистема ввода-вывода поддерживает широкий набор RAID-массивов и дисковых устройств. Программное обеспечение позволяет организовать зеркалирование системных томов. Поддержка и проверка файловой системы на целостность осуществляется журналируемой файловой системой. Надежность RAID-оборудования может быть существенно увеличена за счет использования дублированных контроллеров ввода-вывода как в стойках RAID-массивов, так и в системных кабинетах. Специальное программное обеспечение Multipath определяет неисправность в каналах передачи данных и автоматически переключает операции ввода-вывода на резервные соединения.

В начало В начало

Программное обеспечение

Базовое программное обеспечение серверов PRIMEPOWER 800, 1000 и 2000 состоит из ОС Solaris Server Edition и пакета программ Enhanced Support Utility, созданного компанией Fujitsu Siemens для эффективного управления серверами. Пакет Enhanced Support Facility включает в себя компоненты Machine Administration APCS (Auto Power Control System) и программу SCF (System Control Facility). Пакет Machine Administration Software обеспечивает конфигурирование аппаратных средств, системный мониторинг и сбор контрольной информации о состоянии аппаратных средств. Пакет APCS (Auto Power Control System) применяется для управления плановыми включениями и выключениями серверов.

Управление серверами PRIMEPOWER 800, 1000 и 2000 производится посредством системной консоли, на которую выводится информация о конфигурации и неисправности компонентов. При возникновении сигнала о сбое в работе системная консоль определяет источник ошибки, выдает на экран и печать соответствующее сообщение и отправляет e-mail системному администратору. На консоль выводятся экраны консолей виртуальных доменов, что позволяет использовать эффективные средства слежения и облегчает работу системного администратора, которому доступны все сообщения о работе доменов, в том числе загрузочные и сообщения о крахе.

В начало В начало

Виртуальные домены

Особого упоминания заслуживает функция организации динамических виртуальных доменов. Обычно в статических системах ресурсы (процессоры, оперативная память и шины PCI) выделяются приложению еще до запуска операционной системы, и их конфигурация не может быть изменена во время работы. Это практически исключает возможность оперативного перераспределения ресурсов, например для обработки пиковой нагрузки на Web-сайт или резкого скачка запросов к ASP-провайдеру. На базе сервера PRIMEPOWER можно динамически создавать до 15 независимых логических аппаратных систем — виртуальных доменов, каждый из которых может содержать одну или несколько системных плат и работать как полностью независимая аппаратно-программная система (сервер). Как следствие, действия, производимые в одном домене, никак не влияют на операции в другом, и если аппаратные или программные ошибки происходят в каком-либо конкретном домене, то их действие ограничивается только его пределами. Кроме того, при использовании динамических разделов системные платы могут добавляться или удаляться из соответствующих доменов непосредственно во время работы.

Функции динамических виртуальных доменов позволяют серверам PRIMEPOWER выполнять операции, невозможные для обычных серверов. В то время как для обычных серверов горячая замена возможна только для дисков в RAID-конфигурациях, серверы PRIMEPOWER обеспечивают «горячую» замену неисправных процессоров и модулей оперативной памяти, что существенно сокращает время простоя.

В начало В начало

Надежность и высокая готовность

Для достижения высокой готовности в серверах применяются: избыточность и «горячая» замена ключевых компонентов; использование подсистем, обладающих способностью к автоматической коррекции своей работы; средства обработки возникающих ошибок и обеспечения продолжения работы; автоматический рестарт системы; слежение за состоянием оборудования в режиме реального времени. Например, в серверах PRIMEPOWER в реальном режиме времени осуществляется мониторинг состояния окружающей среды (температура, влажность) и работоспособности источников энергопитания. Благодаря этому можно отслеживать отклонения в заданных параметрах и предотвращать проблемы еще до момента их появления.

Как уже упоминалось, серверы PRIMEPOWER поддерживают «горячую» замену для всех жизненно важных компонентов системы. При этом серверы продолжают работу даже в случае выхода из строя отдельных элементов — компоненты определяют и изолируют ошибки оборудования, после чего реконфигурируют себя таким образом, чтобы исключить использование дефектного оборудования. Дублируется также коммуникационный путь к системной консоли, а в конфигурациях с двумя и более кабинетами предусматривается установка резервных системных часов. Следует заметить, что сеть системного контроля функционирует независимо от процессоров SPARC64 GP, и даже в том случае, когда система не может начать работу вследствие какой-либо ошибки, различного рода информация о ней может быть собрана и направлена на системную консоль.

В начало В начало

Кластеры

Серверы PRIMEPOWER 800, 1000 и 2000 позволяют строить кластерные конфигурации между отдельными серверами и между отдельными виртуальными доменами даже в рамках одного сервера, что существенно сокращает общую стоимость владения и экономит место. При помощи масштабируемых кластерных конфигураций можно повысить производительность и построить более надежную систему. Кластеризованные домены получают доступ ко всем общим дисковым устройствам и могут, таким образом, производить параллельную обработку. Системы Reliant Cluster обеспечивают балансировку нагрузки между узлами кластера, рекомендованное число которых может достигать 16.

В начало В начало

Производительность

О возможностях серверов PRIMEPOWER свидетельствуют результаты независимого тестирования, согласно которым серверы установили в этом году сразу три новых рекорда производительности.

Сервер лидирует при выполнении критически важных для бизнеса вычислений, объективно оцениваемых тестами TPC-C, SAP R/3 и SPEC2000.

На данный момент именно сервер PRIMEPOWER 2000 с 48 процессорами SPARC64 GP 563 МГц является наиболее мощной системой обработки транзакций в классе крупных корпоративных серверов — показатель 222772 tpmC (количество транзакций в минуту) при отношении «цена/производительность» 50,34 долл./tpmC. В ходе тестирования, в котором даже не использовалась полная 128-процессорная конфигурация, продемонстрирован исключительно высокий потенциал сервера PRIMEPOWER.

В стандартном тесте SAP R/3 сервер PRIMEPOWER 2000 с 64 процессорами SPARC64 GP 450 МГц показал рекордный результат — 23 тыс. пользователей модуля SD (Sales and Distribution), значительно опередив серверы других производителей.

Кроме того, PRIMEPOWER 800 установил новый рекорд SPECint_rate2000 для 16-процессорных серверов, а пиковое значение для процессора SPARC64 GP 563 МГц в тесте SPECint2000 оказалось почти вдвое лучше, чем у UltraSPARC II 400 МГц, и немного превысило соответствующий результат для процессора UltraSPARC III 750 МГц. Это неудивительно, поскольку SPARC64 GP располагает вдвое большей кэш-памятью первого уровня, обеспечивает внеочередное исполнение инструкций, располагает отдельной шиной для кэш-памяти второго уровня и вдвое большей строкой кэш-памяти. Поэтому ожидаемый осенью текущего года процессор SPARC64 GP 675 МГц будет соответствовать по производительности процессору UltraSPARC III 900 МГц.

В начало В начало

Заключение

Еще совсем недавно для эффективного функционирования бизнесу требовалась только оптимизация своих ИТ-инфраструктур по расходам и производительности, однако сегодня, а тем более завтра будут цениться гибкость и способность адаптироваться к изменяющимся условиям. В связи с этим практически неограниченные возможности масштабирования оборудования серверов PRIMEPOWER и гибкая структура выполнения в виртуальных доменах тысяч приложений для разных операционных систем будут оценены по достоинству.

 

Представительство Fujitsu Siemens Computers, тел.: (095) 737-2700

КомпьютерПресс 7'2001