|
 
|
Рынок высокопроизводительных серверных архитектур переживает второе рождение... 4 декабря 2000 Как известно, высокопроизводительные серверные архитектуры для глобальных корпоративных вычислений — это отдельная предметная область, которой, как и любой другой области, присуща своя специфика. Системы, к ней относящиеся, отвечают очень высоким требованиям: повышенной производительностью, масштабируемостью, минимально допустимым временем простоя и т. д. Система для глобальных корпоративных вычислений — это, прежде всего, централизованная система, с которой работают практически все пользователи в корпорации, и, соответственно, она должна все время находиться в рабочем состоянии. Как правило, решения подобного уровня устанавливают в компаниях и корпорациях, где любые, даже самые кратковременные, простои сети могут привести к громадным убыткам. Поэтому для организации такой системы не подойдет обыкновенный сервер со стандартной архитектурой, вполне пригодный там, где не стоит жестких требований к производительности и времени простоя. Сейчас, в связи с бурным развитием бизнеса и, соответственно, с ростом количества компаний, отводящих использованию компьютерных технологий и электронного документооборота главную роль, резко возросла потребность в построении централизованных вычислительных систем для критически важных приложений, связанных с обработкой транзакций, управлением базами данных и обслуживанием телекоммуникаций. В большинстве случаев это системы достаточно сложные и, в некоторой степени, даже эксклюзивные. Для достижения поставленных целей при проектировании высокопроизводительных решений можно пойти несколькими путями. Можно игнорировать стоимостные характеристики, уделив при этом все свое внимание высокой надежности и производительности. Суперкомпьютеры фирмы Cray Research и высокопроизводительные мейнфреймы компании IBM относятся именно к этой категории компьютеров. Другим крайним примером может послужить конструкция сервера со стандартной архитектурой, где производительность и надежность принесены в жертву для достижения низкой стоимости. Между этими двумя направлениями находятся решения, основанные на оптимальности соотношений цена/производительность и цена/надежность, в которых разработчики находят баланс между соответствующими параметрами систем. Можно выделить две основные сферы применения описываемых систем: обработка транзакций в режиме реального времени (OLTP, on-line transaction processing) и хранилища данных для организации систем поддержки принятия решений (Data Mining, Data Warehousing, Decision Support System). Данные направления действительно требуют использования незаурядных серверных архитектур, так как стандартная платформа — это универсальное решение, а у любого универсального решения есть ограничения по его возможностям. В то же время специализированные системы ориентированы на высокую производительность и масштабируемость и имеют свою специфику построения. Сегодня все предлагаемые на рынке высокотехнологичных корпоративных решений продукты можно разделить на две основные группы: стандартные серверные архитектуры на платформе Intel (процессоры архитектуры CISC с расширенным набором команд) и RISC-платформа (процессоры архитектуры RISC с сокращенным набором команд). В принципе, неверно было бы утверждать, что с помощью стандартных серверных архитектур нельзя строить высокопроизводительные решения. На рынке существуют применения, где уникально подходят серверы на платформе Intel, и есть такие, где — специализированные продукты на основе RISC-архитектур. Естественно, эти два направления пересекаются в некоторой области, где, в зависимости от желания заказчика и от прикладной задачи, можно с успехом использовать как одно из них, так и другое. Хотя всегда существуют такие области, где «потянуть» всю возможную «нагрузку», например, одновременное присутствие в корпоративной сети свыше нескольких тысяч пользователей, способны только специализированные RISC-архитектуры. Intel здесь пока не справляется. Лагерь Intel Это достаточно динамично развивающийся рынок и динамично развивающаяся архитектура, постепенно начинающая воплощать ту функциональность, которая ранее была доступна только на специализированных системах, «заточенных» именно под требования высокой надежности, производительности и глобальных корпоративных вычислений. Изначально, когда платформа Intel только создавалась, для того, чтобы добиться ее универсальности и доступности, нужно было отказаться от одной из перечисленных характеристик. «Начальным уровнем» решений для глобальных корпоративных вычислений можно считать 4-процессорные серверы, ставшие уже де-факто на данном рынке. Их производством сейчас занимаются почти все крупные фирмы, например, Compaq, Hewlett-Packard, IBM, Dell. Разница заключается только в цене, а выбор техники того или иного производителя порой может объясняться просто приверженностью конкретных покупателей к какому-либо брэнду. Следующей ступенью являются 8-процессорные серверы. В данных системах, как правило, применяется архитектура Intel Profusion, разработки которой были начаты в рамках консорциума Intel–Compaq после того, как в 1997 году Intel купила фирму Corollary, специализировавшуюся на выпуске многопроцессорных архитектур для стандартных процессоров Intel. В результате тандем Intel–Compaq обеспечил себе отрыв от конкурентов. Hewlett-Packard, IBM и другие компании в итоге «догнали» оторвавшихся соперников, по ходу усовершенствуя уже имевшиеся архитектуры, создавая «переходные» модели с 6 процессорами или лицензируя разработки. В настоящее время данная ниша рынка также уже полностью заполнена. Таким образом, на данный момент сформировался рынок 4- и 8-процессорных серверов на платформе Intel. Что же касается дальнейшего развития области, то в настоящее время единственной компанией, продвинувшейся здесь еще дальше, является Compaq, которая недавно выпустила 32-процессорный сервер на процессорах Intel Pentium III Xeon. Хотя данный сервер уже меньше относится к области «стандартных» решений, а служит, скорее, выходом Intel и Compaq на новый корпоративный уровень специализированных вычислительных комплексов. Такое положение дел на рынке, в принципе, можно объяснить тем, что Compaq — достаточно молодая фирма по отношению к другим компаниям (она была образована в 1982 году), за исключением Sun (ровесница Compaq), и потому не лишена динамичности. Развитие техники в сторону увеличения числа процессоров представляет собой решение проблемы производительности компьютерных систем. Частичное увеличение надежности оборудования давно решается за счет резервирования основных компонентов конструкции: блоков питания, устройств ввода-вывода, дисковых массивов и вентиляторов. Причем данная аппаратная часть обладает возможностью замены без выключения питания. Существует даже спецификация PCI-устройств с «горячей заменой» (Hot-plug PCI). Тем временем процессор и память в современных компьютерных системах все еще остаются нерезервируемыми и незаменяемыми «на ходу». Решение данной проблемы осуществимо с помощью «отказоустойчивых систем» (Fault Tolerant System). Как правило, все типы таких систем имеют единую цель — минимизацию времени простоя. Цена таких комплексов как минимум в 2 раза превышает стоимость обычной техники. Вероятно, поэтому наибольшее распространение в мире получили кластерные системы, — благодаря обеспечению достаточно высокого уровня готовности при относительно низких затратах. Первой концепцию кластерной системы анонсировала компания Digital Equipment (DEC), определив ее как группу объединенных между собой вычислительных машин, представляющих единый узел обработки информации. По существу, кластер представляет собой систему серверов с общей внешней памятью. Конфигурации с использованием серверов на процессорах Intel, предлагаемые современной компьютерной промышленностью, лежат в диапазоне от схем Failover, обеспечивающих дублирование основной системы «горячим» (online) резервом, способным подхватить работу любой из нескольких систем в кластере в случае их неисправности, до более сложных кластерных схем с балансировкой нагрузки между узлами (Load Balancing). К сожалению, на данный момент программное обеспечение Microsoft позволяет организовать на платформе Intel только Failover кластеры. Сделать кластер с балансировкой нагрузки можно, например, с использованием ПО Oracle Parallel Server. Пионером реализации такой возможности на кластерах серверов под управлением Windows NT с 6 узлами является Compaq. В настоящее время платформа Intel завоевывает все больший сегмент рынка. Связано это, прежде всего, с общим развитием бизнеса и, соответственно, с ростом количества клиентов, которым требуются подобные решения. Одновременно с этим, правда, меньшими темпами, растет и количество глобальных корпоративных заказчиков, под которых ориентированы RISC-архитектуры. Эти темпы не такие динамичные, как у Intel, но в данном секторе рынка немного другие критерии выбора. И в этот сегмент Intel пытается проникнуть, играя по правилам, по которым ведут свой бизнес другие компании, присутствующие на рынке RISC-систем. Здесь особые требования предъявляются главным образом к производительности, времени простоя, — именно они накладывают определенную специфику на работу компаний, так как стандартными вещами и критерием стоимости здесь уже нельзя получить требуемую функциональность.
Лагерь RISC-производителей
Среди производителей корпоративных систем на базе RISC-архитектуры можно отметить такие компании, как IBM, Hewlett-Packard, Sun и др. После покупки 2 года назад фирмы DEC видное место в данном секторе рынка заняла и корпорация Compaq. У DEC традиционно остаются достаточно серьезные позиции в области RISC-архитектур: фирма является прародителем кластерной технологии и в настоящее время производит самый быстродействующий процессор — Alpha. Кроме того, DEC всегда славилась своими продуманными инженерными разработками, а также серьезным сервисным обслуживанием. Таким образом, Compaq после упомянутой покупки вышла на рынок высокопроизводительных корпоративных RISC-систем в качестве одного из крупнейших игроков, а другие компании приобрели в ее лице очень серьезного соперника. В настоящее время среди продуктовых линеек фирм-производителей данной техники наблюдается некоторое равновесие. «Стандартными» здесь считаются 32-процессорные серверы, которые можно организовать в кластеры с возможностью балансировки нагрузки, с резервированием и возможностью горячей замены всех аппаратных частей системы: от вентилятора до дисковых массивов. Технология FiberChannel — подключение внешних систем хранения — на сегодняшний день является следующим этапом развития данной отрасли. На ее основе строятся сети хранения данных (SAN, Storage Area Network) — распределенные системы, включающие кластеры серверов различных производителей, системы хранения и другое оборудование. Причем в данных решениях практически отсутствуют ограничения на расстояния между различными узлами: первый сервер может находиться в одном конце города, а второй — в противоположном. При этом решается и еще одна серьезная проблема — катастрофоустойчивость: резервирующий центр географически разнесен с основным. К данной технологии сейчас приходят все производители, кто-то раньше, кто-то позже. Также можно отметить техническое решение Compaq, выпустившей 32-процессорные серверы на процессорах Alpha c полностью коммутируемой системной шиной (Crossbar Switched System Bus). Сейчас в лагере RISC наблюдается тенденция создания некоторой модульной архитектуры (Partitioning), благодаря которой можно собирать систему любой сложности, будь это большой вычислительный комплекс либо несколько небольших машин. По данному пути пошли в настоящее время практически все компании, выпускающие системы в области RISC. Отдельно стоит упомянуть об операционных системах и программном обеспечении для RISC-платформ различных производителей. Так как программное обеспечение и «железо» в этом случае образуют отлаженный программно-аппаратный комплекс, стоимость внедрения и дальнейшего сопровождения которого (часть общей стоимости владения TCO) значительно меньше. Это существенно в тех случаях, когда информация, хранящаяся в системе, начинает играть серьезную роль, а стоимость времени простоя становится очень критичной для данной организации. Создавая в начале 90-х годов процессор Alpha, компания DEC выбрала свой, отличный от других, путь развития: она сразу выпустила 64-разрядную версию операционной системы. Остальные фирмы пошли по более легкому пути и создали 32-разрядные версии ОС. С тех пор прошло 7-8 лет, и сегодня стало очевидно, что DEC/Compaq изначально выбрали правильную стратегию и тем самым избавили себя и своих заказчиков от лишних проблем, в то время как другим приходится портировать огромное количество уже имевшихся 32-разрядных программ.
И нашим, и вашим
Соответствующие линейки продукции для обоих рассматриваемых нами направлений — Intel- и RISC-платформы — имеют практически все, за исключением Sun (только RISC-системы) и Dell (только Intel), крупные игроки на мировом рынке компьютерных систем — Compaq, Hewlett-Packard, IBM и др. Все они присутствуют на данном рынке уже давно, отлично знают потребности этого рынка и поэтому четко позиционируют каждую свою систему (будь это многопроцессорный сервер, кластер либо иное решение корпоративного уровня) под определенные прикладные задачи с ориентацией на заказчиков с разными финансовыми возможностями. На существующем корпоративном рынке, на который направлены данные решения всех фирм-изготовителей компьютерной техники, актуальны прежде всего известные (brand-name) производители, не только занимающиеся выпуском различных линеек продуктов, а способные создавать интегрированные системы и поддерживать их в течение всего жизненного цикла. Таким заказчикам не нужны фирмы, которые просто производят определенную технику. В настоящее время, в связи с реальной потребностью в высокопроизводительных системах, Compaq имеет лидирующие позиции в области готовых серверных решений. Надежность и производительность — это два кита, на которых базируется вся отрасль по производству высокопроизводительных корпоративных решений, хотя добиться баланса между ними не так просто. Представьте себе весы, на чашах которых лежат две системы, эквивалентные по затратам: на одной из них находится надежность, а на другой — производительность. Каков итог? Чем больше производительность, тем меньше надежность, и наоборот. Достигнуть баланса на этих «весах», найти «золотую середину» — это задача не только для производителя, но и для системного интегратора. Дело в том, что производитель больше оперирует общими понятиями, своим видением рынка, он создает некоторое универсальное решение, а уже его доведением в соответствии с требованиями заказчика приходится заниматься интегратору. Построение крупной корпоративной системы — достаточно долгий процесс, включающий, как правило, создание всей необходимой инфраструктуры будущего решения полностью. Помимо самих высокопроизводительных серверов (на RISC или на Intel-платформе), в эту инфраструктуру также входят система бесперебойного питания, высокопроизводительная локальная вычислительная сеть, необходимые внутренние и внешние каналы связи, специализированные серверные помещения и т. д. Для того, чтобы система заработала, только поставить оборудование и проинсталлировать операционную систему — мало. Главное — это добиться того, чтобы прикладная задача смогла заработать в том ключе, как это представляет заказчик. Практически у каждого российского заказчика уже имеется какое-либо вычислительное, сетевое и др. оборудование, причем далеко не самое передовое. Поэтому, чтобы современная централизованная система гладко и идеально «слилась» с уже имеющимися системами, заказчик может либо сам дорабатывать стандартные решения производителя под себя, либо прибегнуть к помощи производителя, выбрав фирменный пакет услуг. В-третьих, он может обратиться к системному интегратору. И тот займется интеграцией вычислительной системы в существующую инфраструктуру заказчика.
Благодарим ведущего специалиста отдела вычислительных систем компании КРОК Алексея Толманова за помощь при подготовке данного обзора.
|