Универсальные серверы для рабочих групп отечественных производителей
Методика проведения тестирования
Сервер DSTN Navigator — S6800DP
Сервер KLONDIKE President 1500
Сервер Техмаркет Компьютерс TCM1000 Server P2010
Сервер TS OFFICE@SERVER 2000 v.2.5
В тестовой лаборатории «КомпьютерПресс» проведено тестирование 11 универсальных серверов для рабочих групп отечественных производителей: ArByte Alkazar TH1, DSTN Navigator — S6800DP, Forward 2000 GH2/e, GEG Express, KLONDIKE President 1500, R-Style MARSHALL LT2, NORD LH, Техмаркет Компьютерс TCM1000 Server P2010, TS OFFICE@SERVER 2000 v.2.5, ФОРМОЗАS850DL, Эксимер Гладиатор 04S4 на предмет выяснения производительности при использовании их в качестве файловых серверов и универсальных серверов. Серверы тестировались под управлением операционной системы Microsoft Windows 2000 Server с Service Pack 1.
За прошедший год архитектура универсальных серверов для рабочих групп, как и следовало ожидать, претерпела значительные изменения. Так, частота процессоров Intel Pentium III возросла с 500 МГц до 1 ГГц; материнские платы на чипсете Intel 440GX+ постепенно вытеснялись более новыми моделями на наборе микросхем ServerWorks ServerSet III LE; максимальная скорость вращения жестких дисков возросла с 10 до 15 тыс. об./мин. Все указанные достижения компьютерной индустрии нашли применение в новых моделях российских серверов, принимавших участие в тестировании.
Критерии отбора
Для тестирования были выбраны универсальные серверы для рабочих групп отечественных производителей: ArByte Computers, DESTEN Computers, Forward Technologies, Kraftway Computers, Klondike Computers, R-Style Computers, Nord Computers, «Техмаркет Компьютерс», НПО «Техника-Сервис» (TS Computers), ЗАО НПКЦ «Формоза-Альтаир», «Инел».
Участникам испытаний предлагалось представить на тестирование серверы следующей конфигурации:
- два процессора Intel Pentium III c тактовой частотой не выше 1 ГГц;
- материнская плата — форм-фактор ATX; чипсет материнской платы не оговаривался;
- объем оперативной памяти не менее 256 Mбайт;
- два жестких диска с интерфейсом SCSI и объемом не менее 9 Гбайт каждый;
- наличие RAID-контроллера с конфигурацией RAID массива уровня 1 на двух жестких дисках;
- дисковод CD-ROM c интерфейсом IDE;
- на сервере должна быть установлена операционная система Microsoft Windows 2000 Server с Service Pack 1.
Кроме того, общая цена сервера не должна была превышать 4 тыс. долл. по состоянию на 20 декабря 2000 года.
Требования, предъявляемые к конфигурации сервера, были достаточно гибкими, и задача производителей заключалась в том, чтобы подобрать оптимальную конфигурацию сервера, обеспечивающую как высокую производительность, так и надежность в работе.
 |
|
Взгляд на современный сервер
Еще несколько лет назад считалось, что в качестве сервера начального уровня можно использовать обычный ПК — с несколько большими объемами оперативной памяти и жесткого диска. Такой выделенный ПК мог с успехом использоваться в качестве файлового сервера, сервера печати или сервера приложений для рабочих групп. Но все это относится к временам, когда многопроцессорные системы стоили безумно дорого, объем оперативной памяти в 64 Мбайт казался громадным, а использование RAID-массивов на основе SCSI-дисков было недопустимой роскошью для небольших рабочих групп.
Прошло время, и требования к серверу претерпели существенные изменения. Современный сервер для рабочей группы — это не просто выделенный ПК, предназначенный для выполнения определенного рода сетевых задач. Стандартом де-факто стало использование как минимум двухпроцессорных систем на базе специализированных серверных плат, использование RAID-контроллеров, SCSI-дисков и сдвоенных источников питания с возможностью «горячей» замены.
Требования, предъявляемые к современному серверу, можно условно разделить на три категории: производительность, безотказность и управляемость. Рассмотрим более подробно реализацию этих требований на примере серверов для рабочих групп отечественных производителей.
|
|
Производительность
Производительность сервера определяется производительностью и сбалансированностью трех основных подсистем — процессорной, дисковой и сетевой.
Реализация процессорной подсистемы сервера зависит и от собственно процессора, и от материнской платы. В настоящее время выбор материнских двухпроцессорных плат под процессоры Intel Pentium II (III) невелик: это либо плата Intel L440GX+ (Lance wood) на базе чипсета Intel 440 GX+ AGPset, либо плата на базе чипсета ServerWorks ServerSet III LE, например платы Intel STL2 (Tupelo), Supermicro Super 370DLE или ASUS CUR-DLS.
Набор микросхем Intel 440GX+ AGPset является усовершенствованной модификацией набора микросхем Intel 440BX AGPset. Конструктивно чипсет состоит из двух микросхем: 82443GX и 82371EB PIIX4E. Чипсет обеспечивает поддержку до 2 Гбайт SDRAM-памяти и работает на частоте системной шины 100 МГц, обеспечивая тем самым ширину полосы пропускания системной шины до 800 Мбайт/с (100 МГц х 64 бит). В чипсете обеспечивается поддержка двух процессоров Intel Pentium II (III) на Slot 1 или двух процессоров Intel Pentium II Xeon на Slot 2 (рис. 1).
Чипсет поддерживает 32-битную PCI-шину, работающую на частоте 33 МГц, что обеспечивает ширину полосы пропускания в 133 Мбайт/с (33 МГц х 32 бит).
Кроме того, в чипсете реализована поддержка AGP 2Х-порта с шириной полосы пропускания 533 Мбайт/с, реализован двухканальный IDE-контроллер (Ultra DMA-33), поддерживается до двух портов USB с полосой пропускания 1,5 Мбит/с и до четырех ISA-слотов.
Все функциональные возможности, заложенные в чипсет Intel 440GX+ AGPset, нашли свое отражение в серверной плате Intel L440GX+ (Lance wood) (рис. 1). Плата поддерживает использование одного или двух процессоров Intel Pentium II или III, устанавливаемых в разъем Slot 1; она имеет четыре разъема для модулей DIMM и поддерживает до 2 Гбайт памяти SDRAM PC100 (возможно с ЕСС). Плата имеет шесть разъемов PCI, два из которых принадлежат 32-битной 66-мегагерцевой шине, а остальные PCI-разъемы — 32-битной 33-мегагерцевой шине. Отметим, что 32-битная 66-мегагерцевая шина организована на AGP-порте. Имеется также один разъем ISA. Кроме реализации функциональных возможностей чипсета Intel 440GX+ AGPset, плата содержит интегрированный двухканальный SCSI-контроллер Adaptec AIC-7896N Ultra2 SCSI+ Ultra Wide SCSI, интегрированный видеоадаптер Cirrus Logic GD5480 с 2 Мбайт видеопамяти и встроенный сетевой адаптер Intel PRO/100+ Fast Ethernet controller на основе микросхемы Intel 82559.
Однако следует подчеркнуть, что, несмотря на все свои достоинства, серверная плата Intel L440GX+ постепенно уступает место более новым моделям, построенным на чипсете ServerWorks ServerSet III LE (рис. 2).
Конструктивно чипсет ServerWorks ServerSet III LE состоит из двух микросхем: NB6635 North Bridge 3.0 LE и IB6566 South Bridge. Чипсет предусматривает работу системной шины на частотах 133 и 100 МГц, что позволяет увеличить полосу пропускания системной шины до 532 Мбайт/с. Обеспечена поддержка как однопроцессорной, так и двухпроцессорной SMP-конфигурации. В отличие от своего младшего собрата — Intel 440GX+ AGPset, чипсет поддерживает уже 4 Гбайт PC 100 или PC 133 c ECC. Но самое важное и принципиальное различие между чипсетами Intel 440GX+ AGPset и ServerWorks ServerSet III LE заключается в поддержке 64-битной PCI-шины, работающей на частоте 66 МГц. Так, в чипсете реализована поддержка двух независимых PCI-шин, первая из которых является 64-битной 66-мегагерцевой шиной (два слота), а вторая — 64-битной 33-мегагерцевой шиной (до пяти слотов). К тому же отметим, что 64-битная шина может работать как на частоте 66 МГц, так и на частоте 33 МГц.
Возникает вопрос: если обычная 32-битная PCI-шина, работающая на частоте 33 МГц, позволяет передавать данные со скоростью 133 Мбайт/с, то зачем переходить на 64-битную PCI-шину, работающую на частоте 66 МГц?
Ответ на этот вопрос будет следующий. Обычная 32-битная PCI-шина имеет 32 линии данных, позволяет осуществлять 32-битную передачу данных и поддерживает 32-битную адресацию за цикл или 64-битную адресацию за сдвоенный цикл (DAC, Dual Address Cycles), что позволяет адресовать соответственно 4 Гбайт или 16 Тбайт оперативной памяти. 64-битная PCI-шина, имеющая 64 линии данных, дает возможность осуществлять 64-битную передачу данных за цикл и поддерживает 64-битную адресацию, позволяя адресовать за один цикл всю доступную память.
Собственно 32-битная PCI-шина не является «узким местом» в системе ввода/вывода. Периферийные устройства — такие как SCSI-контроллеры (за исключением Ultra SCSI 160), IDE-контроллеры или сетевые адаптеры Fast Ethernet — сами по себе не используют весь потенциал 32-битной PCI-шины. Однако процесс взаимодействия между PCI-шиной, памятью, процессором и PCI-мостом (Host PCI Bridge) может привести к существенному снижению производительности PCI-устройств. Действительно, захват ее одним из устройств приведет к снижению производительности (вплоть до нуля) всех остальных (рис. 3).
Частично указанная проблема решается за счет использования кэша PCI-моста, что обеспечивает процессору возможность считывать данные из кэша PCI-моста параллельно с взаимодействием PCI-устройств с памятью (при поддержании ими прямого доступа к памяти). Однако это не позволяет «развязать» между собой сами PCI-устройства, так как в один момент времени PCI-шина доступна только одному периферийному устройству. Изолировать друг от друга PCI-устройства можно только при использовании нескольких равноправных PCI-шин, для чего задействуется соответственно несколько отдельных PCI-мостов, но в этом случае сами PCI-мосты начинают конкурировать друг с другом за доступ к процессору и памяти.
Естественно, что для рабочих станций, где активность периферийных устройств невелика (поскольку не требуется установка мощных SCSI-контроллеров и нескольких сетевых адаптеров Fast Ethernet или даже Gigabit Ethernet), PCI-шина не создает проблем и полосы пропускания в 133 Мбайт/с вполне достаточно. Однако ситуация кардинально меняется в случае серверных платформ: полосы пропускания в 133 МГц явно не хватает и, хотя использование нескольких равноправных PCI-шин увеличивает общую полосу пропускания, вопрос не решается полностью, так как «узким местом» становится конкуренция самих шин за доступ к процессору и памяти. Более радикальное решение заключается в переходе на 32-битные PCI-шины, которые при работе на частоте 66 МГц увеличивают полосу пропускания до 266 МГц, — именно такой подход реализован в чипсете Intel 440GX+ AGPset. Еще более прогрессивным будет увеличение ширины PCI-шины до 64 бит. Использование 64-битной PCI-шины, работающей на частоте 66 МГц, позволяет увеличить полосу пропускания до 532 Мбайт/с, что в четыре раза больше, чем для обычной (32-битной 33-мегагерцевой) шины.
Функциональные возможности и новшества, заложенные в чипсете ServerWorks ServerSet III LE, в полной мере реализованы в серверной плате Intel STL2. Системная плата Intel STL2 — производительная двухпроцессорная серверная плата, позволяющая создавать серверы для требовательных рабочих групп и поддержки приложений электронного бизнеса. STL2 предназначена для серверов, обслуживающих до 100 пользователей, и может быть сконфигурирована для работы в самых различных системах — как специализированных, так и многоцелевых. Плата поддерживает работу до двух процессоров Intel Pentium III с частотой системной шины 133 МГц, а также шесть слотов PCI. Два слота PCI подключены к независимой 64-разрядной шине PCI с тактовой частотой 66 МГц, обеспечивающей увеличение пропускной способности подсистемы ввода/вывода. STL2 поддерживает установку до 4 Гбайт регистровой памяти типа PC133 SDRAM с функцией ECC в четыре слота для модулей DIMM. Среди других ее особенностей можно отметить наличие интегрированного сетевого контроллера Fast Ethernet Intel PRO/100+ (на основе чипсета 82559), а также интегрированного видеоадаптера ATI RAGE IIC с 4 Мбайт видеопамяти.
Кроме того, на плате интегрирован двухканальный SCSI-контроллер Adaptec AIC 7899 (один канал Ultra 160 и один канал Ultra Wide SCSI). Чип AIC 8799 поддерживает 64-битную 66-мегагерцевую PCI-шину (канал Ultra 160 с пропускной способностью 160 Мбайт/с) и 32-битную 33-мегагерцевую шину (канал Ultra Wide SCSI с пропускной способностью 80 Мбайт/с).
Как и плата Intel L440GX+, плата Intel STL2 предоставляет широкие возможности по управлению сервером. Пакет Intel Server Control обеспечивает защиту информации, физическую безопасность сервера, удаленный доступ, а также возможность быстрого устранения проблем — такими возможностями обычно оснащаются лишь серверные системы высшего класса.
Сравнивая функциональные возможности серверных плат, построенных на базе чипсетов ServerWorks ServerSet III LE и Intel 440GX+ AGPset, еще раз подчеркнем, что платы на базе чипсета ServerWorks ServerSet III LE отличаются большей пропускной способностью системной шины и значительно улучшенной системой ввода/вывода, позволяющей использовать скоростные PCI-устройства.
На основе вышеизложенного можно сделать однозначный вывод: единственный на сегодняшний день способ повышения производительности процессорной подсистемы сервера — это переход на серверные платы с чипсетом ServerWorks ServerSet III LE.
Вторым немаловажным фактором, определяющим производительность сервера, является дисковая подсистема. Аппаратная часть дисковой подсистемы складывается из жесткого диска или дисков и контроллера. В серверах устанавливаются SCSI-диски, обеспечивающие скорость передачи данных при линейном чтении до 50 Мбайт/с. Естественно, в серверах используют несколько жестких дисков, что вызвано как требованием безотказности в работе и сохранности данных, так и требованием повышения производительности дисковой подсистемы сервера. Увеличение производительности дисковой подсистемы возможно двумя путями. Первый заключается в использовании современных SCSI-дисков с частотой вращения 15 тыс. об/мин, однако даже в этом случае добиться существенного возрастания скорости чтения/записи не удается. Второй путь — использование RAID-контроллеров, позволяющих обеспечить надежность сохранности данных, а также увеличить производительность дисковой подсистемы сервера.
Смысл использования RAID-массивов (Redundant Array of Inexpensive Disks), то есть массива недорогих дисков с избыточностью, достаточно ясен: данные записываются не на один диск, а распределяются по нескольким дискам. За распределение информации по дискам отвечает RAID-контроллер, внутри которого содержится микропроцессор (например, i960 производства Intel), который получает данные от компьютера и распределяет их по массиву дисков. Однако кроме полезной информации, записываемой на диск, микропроцессор добавляет к каждому блоку данных избыточную служебную информацию, необходимую для обеспечения надежности сохранности данных. Помимо вычисления контрольных сумм и распределения данных по дискам контроллер должен уметь собирать распределенные по дискам данные в единое целое, проверять целостность считанных данных при помощи контрольных сумм и восстанавливать на основе избыточной информации данные, ранее записанные на отказавший диск. Распределять данные по нескольким дискам желательно еще и потому, что это может дать выигрыш в скорости чтения/записи за счет параллельной работы нескольких устройств. Распределение данных по массиву дисков может производиться различными способами, именуемыми уровнями. Наиболее популярными на сегодняшний день являются уровни 0, 1 и 5, а также комбинации уровней 0 и 1.
Уровень 0 подразумевает отсутствие избыточности. Данные разбиваются на блоки, и каждый следующий блок записывается на следующий диск в кольцевом порядке. Запись и чтение происходит параллельно всеми дисковыми устройствами, за счет чего достигается значительный выигрыш в скорости записи/чтения (пропорционально числу задействованных дисков). Уровень 0 обеспечивает максимальный прирост производительности дисковой подсистемы. Так, при использовании трех SCSI-дисков со скоростью линейного чтения 40 Мбайт/с скорость чтения можно увеличить до 120 Мбайт/с. Однако уровень 0 имеет один серьезный недостаток: при выходе из строя одного из дисков полностью теряется вся информация, имевшаяся в массиве. Учитывая невозможность обеспечения надежной сохранности данных при использовании уровня 0, его не используют в чистом виде в серверных системах.
Обеспечение надежности хранения данных возможно при использовании уровня 1, называемого также «зеркалом». В этом случае данные полностью дублируются на четное количество дисков (минимум на два), приводя к избыточности в два раза. Естественно, что в операциях записи этот уровень не позволяет увеличить производительность, но на 100% обеспечивает сохранность данных при выходе из строя одного из дисков. При линейном чтении данных скорость возрастает, так как последовательные блоки данных параллельно считываются дисковыми контроллерами.
Кроме различных алгоритмов распределения данных по дискам, RAID-контроллеры могут различаться объемом установленной кэш-памяти, интерфейсом и количеством каналов.
Кэш-память не только позволяет повысить производительность дисковой подсистемы в штатном режиме работы, но и значительно ускоряет восстановление данных при выходе из строя одного из дисков.
Интерфейс дисковых RAID-контроллеров определяет ширину полосы пропускания данных. Например, в случае интерфейса Ultra 160 SCSI ширина полосы составляет 160 Мбайт/с, однако использование такого контроллера в конфигурации с обычной 32-битной 33-мегагерцевой PCI-шиной ограничивает пропускную способность до 133 Мбайт/с.
Увеличение производительности дисковой подсистемы за счет увеличения числа дисков RAID-массива ограничено пропускной способностью SCSI-интерфейса. Так, создавать RAID-массив уровня 0 более чем из четырех дисков на одном канале нецелесообразно, поскольку в этом случае пропускная способность канала станет меньше теоретически возможной скорости чтения/записи. В такой ситуации можно использовать иной подход: применять многоканальные RAID-контроллеры, пропускная способность которых пропорциональна количеству каналов. Примером двухканального RAID-контроллера, как нельзя лучше отвечающего потребностям сервера рабочей группы, может служить модель MegaRAID Elite 1600, построенная на базе процессора Intel i960 и имеющая два канала Ultra 160 SCSI. Отметим, что этот контроллер может быть установлен только в 64-битный 66-мегагерцевый PCI-слот, при этом необходимо использовать материнские платы на базе чипсета ServerWorks ServerSet III LE.
Сетевая подсистема сервера, аппаратная часть которой реализована в сетевом адаптере, отвечает за операции сетевого ввода/вывода. В рабочих группах наиболее распространенной является сеть Fast Ethernet, в связи с чем серверные сетевые карты оснащаются интегрированным сетевым адаптером Fast Ethernet. Однако пропускная способность канала Fast Ethernet составляет всего 200 Мбит/с, или 25 Мбайт/с (в полнодуплексном режиме работы), — налицо несбалансированность пропускной способности внутренних подсистем сервера с пропускной способностью его сетевой подсистемы. Вообще, говоря о сбалансированности производительности различных подсистем сервера, необходимо учитывать, какие функции выполняет сервер. Если это сервер приложений, то основная нагрузка ложится на процессорную подсистему сервера, а по сети передаются лишь короткие команды, которые сервер должен выполнить. Тогда пропускной способности сети в 200 Мбит/с для загрузки сервера более чем достаточно. Если же это файл-сервер, то нагрузка на сеть значительно возрастает, так как в режиме передачи данных (файлов) по сети передаются пакеты максимальной длины и одновременная работа всего нескольких клиентов позволяет «насытить» канал связи «сеть-сервер». В этом случае пропускная способность сети становится «узким местом». Впрочем, с ростом числа клиентов возрастает и количество параллельно решаемых задач — потоков. В результате все больше «загружается» процессорная и дисковая подсистемы сервера, и тогда «узким местом» может оказаться производительность дисковой подсистемы сервера.
Для устранения проблем, связанных с недостаточной пропускной способностью канала связи «сервер-сеть», применяют различные методы. Наиболее распространенным и экономичным из них является использование технологии Load Balancing, поддерживаемой основными производителями серверных сетевых карт. В этом случае в сервер устанавливается несколько серверных сетевых карт или одна многопортовая сетевая карта, а сами каналы связи объединяются в один канал с большей пропускной способностью. Так, использование четырехпортовой карты в режиме Load Balancing позволяет создать канал «сервер-сеть» с пропускной способностью 800 Мбайт/с.
Другой способ решения проблемы — использование гигабитных сетевых адаптеров. Правда, в этой ситуации придется устанавливать соответствующий гигабитный модуль в коммутатор, к которому подключен сервер. Такое решение, хотя и является довольно дорогостоящим, позволяет кардинальным образом решить проблему низкой пропускной способности канала связи.
|
|
