Серверы тяжелой весовой категории

Семейство серверов Sun Ultra Enterprise

Среди серверов RISC-архитектуры серверы компании Sun Microsystems, вероятно, наиболее популярны в нашей стране. Поэтому появление микропроцессоров UltraSPARC этой фирмы, а затем (весной этого года) - новых серверов на их базе (семейство Ultra Enterprise 3000, 4000, 5000, 6000) является важным событием и для отечественного компьютерного рынка. Мощные SMP-системы Enterprise X000 можно считать развитием линии компьютеров SPARCserver 1000E и SPARCcenter 2000E, в которых применялись микропроцессоры SuperSPARC.

Все эти серверы ориентированы на корпоративные информационные системы и обладают высоким уровнем производительности, т.е. относятся к "тяжелой весовой категории". Появление Enterprise Х000 для Sun стало качественным скачком вперед, подобным появлению самих микропроцессоров UltraSPARC.

Сверхскоростная магистраль

Для обеспечения масштабирования многопроцессорных систем, использующих высокопроизводительные RISC-процессоры, совершенно необходимо иметь системную шину с высокой пропускной способностью. "Гроссмейстерской планкой" здесь можно считать показатель в 1 Гбайт/с. Ее преодолела SGI в Challenge/Power Challenge c шиной PowerPath 2, а затем - DEC в AlphaServer 8200/8400 с шиной TurboLaser.

Системы Sun SPARCserver 1000E и SPARCcenter 2000E имеют гораздо более медленные шины XDBus (в SPARCcenter 2000E их используется две, а в серверах CS6400 от Cray Research Superservers с микропроцессорами SuperSPARC-4). Поэтому пиковая пропускная способность там составляет 1,76 Гбайт/с, а поддерживаемая - 1,2 Гбайт/с. Кстати, одновременно с недавним слиянием Cray Research и SGI, Cray Research Superservers была приобретена компанией Sun.

Вот почему переход к используемой в компьютерах Enterprise X000 шине Gigaplane с пиковой пропускной способностью 2,6 Гбайт/с стал качественным скачком вперед. Gigaplane - синхронная шина с пакетной коммутацией, работающая на частоте 83,5 МГц (половина тактовой частоты процессора UltraSPARC-I). Низкие величины задержек и эффективная конструкция Gigaplane позволили достичь беспрецендентно высокой поддерживаемой производительности - 2,5 Гбайт/с. Таким образом, "КПД" составил 96%! Такие высокие характеристики достигнуты благодаря целому ряду особенностей.

Прежде всего, это устранение холостых циклов и возможности завершения транзакций в любом порядке. Шины пакетной коммутации, в которых запрос "отделен" от ответа, по сравнению с шинами с коммутацией каналов, обеспечивают расщепление транзакций. Режим работы системной шины с расщеплением транзакций применяется и в шинах PowerPath-2 от SGI, и в TurboLaser от DEC. Базовый размер пакета в Gigaplane составляет 64 байта; передача такого пакета требует двух тактов.

В Gigaplane так же, как и в PowerPath-2, применяются выделенные провода для управления адресов и данных. Разрядность шины данных составляет 256 бит, а адресная часть является 41-разрядной. Это повышает производительность работы по сравнению с шинами, у которых адреса и данные мультиплексируются (например XGBus), поскольку могут передаваться одновременно. Так, в шине XDBus накладные расходы на передачу адреса составляют 2 такта, а на арбитраж - 1 такт.

Важной характеристикой производительности является быстрота доставки данных из оперативной памяти (ОП) и величина задержки при этой операции. По сравнению с серверами предыдущего поколения, системы Ultra Enterprise имеют вдвое более быструю память в смысле требуемого числа тактов процессора (ЦП); частоты ЦП и шины также возросли более чем в два раза. Для управления шиной Gigaplane предусмотрена специальная плата, на которой кроме тактового генератора имеются часы, PROM, а также порты - последовательные, параллельный, для мыши и клавиатуры.

Шинная архитектура серверов Enterprise X000 - двухуровневая. Во всех моделях, кроме 3000, системная шина реализована в форме центральной панели. Расположение этой панели в середине конструктива позволяет подключать к ней другие платы с двух сторон, что дает возможность укоротить шину и получить более компактную конструкцию.

К системной шине подключаются платы процессоров/памяти (ППП) и платы ввода/вывода (ПВВ). Оба типа плат используют для соединения с Gigaplane коммутаторы UPA, широко применяемые и в настольных компьютерах на базе UltraSPARC. Эти коммутаторы имеют пиковую пропускную способность 1,3 Гбайт/с, а поддерживаемую - 1,2 Гбайт/с. UPA является синхронной 128-разрядной шиной пакетной коммутации. В анализируемых серверах она работает с тактовой частотой Gigaplane. UPA имеет маленькую длину и обеспечивает соединение до трех "устройств" (например ЦП, ОП). Таким образом, пропускная способность доставки информации из ОП в ЦП ограничивается не шиной Gigaplane, а шиной UPA.

Модули серверов Enterprise

Рассмотрим подробнее архитектуру плат (модулей) ППП и ПВВ.

Модули ППП могут содержать 0, 1 или 2 процессора UltraSPARC I вместе с внешним кэшем емкостью 512 Кбайт/ЦП. На ППП также может размещаться 0, 1 или 2 банка ОП. Каждый банк может содержать до 8 модулей SIMM емкостью 8/32/128 Мбайт, т.е. до 2 Гбайт ОП на ППП. Каждый банк ОП имеет ширину доступа 64 байт, равную длине строки кэша в микропроцессоре UltraSPARC. Предусматривается наращивание ЦП путем замены дочерних по отношению к ППП плат, содержащих сам ЦП.

Модули ПВВ. Имеется 2 типа модулей ПВВ, поддерживающие шины SBus, и графические ПВВ. Оба типа ПВВ имеют интегрированный контроллер Fast Ethernet и F&W SCSI-2, а также 2 порта Fiber Channel. В типовой конфигурации ПВВ занимают 20-30% слотов на центральной плате. ПВВ, поддерживающие SBus, имеют 3 слота SBus на двух независимых шинах SBus. Шина SBus широко используется в различных компьютерах Sun Microsystems. Однако в новых серверах Enterprise X000 она работает в 64-разрядном режиме и, следовательно, имеет более высокую пропускную способность: по сравнению с SPARCcenter 2000E, поддерживающего 32-разрядные шины SBus, - она почти в 2 раза выше. 64-разрядная SBus имеет пиковую производительность 200 Мбайт/с и поддерживаемую - 120 Мбайт/с.

Графические ПВВ имеют по одной шине SBus c двумя слотами и UPA-слот для поддержки высокопроизводительных графических адаптеров Sun Creator и Creator 3D. В дальнейшем намечается переход от ПВВ с шинами SBus на ПВВ с расширенными шинами PCI, каждая из которых имеет производительность свыше 500 Мбайт/с.

Модели и комплектация

Из Таблицы 2 видны пределы наращивания серверов Enterprise X000. Понятно, что любая конфигурация должна включать как минимум одну ПВВ и одну ППП. Модели серии 3000 имеют настольное исполнение. 4 слота Gigaplane в них располагаются не на центральной панели, как у моделей других серий, а на задней панели, к которой платы крепятся с одной стороны. В моделях серии 3000 внутрь системного корпуса может помещаться до 10 встроенных SCSI-дисков. В моделях серии 4000, построенных в настольном конструктиве, платы располагаются горизонтально. Возможна модернизация SPARCserver 1000E до Enterprise 4000. В этих моделях имеется уже 8 слотов Gigaplane. Столько же слотов предоставляется и в моделях 5000, но они уже имеют стоечный конструктив. В них есть место для инсталляции до 3 дисковых массивов SPARCstorage Array Mdl 214 RSM, допускающих горячую замену. SPARCserver 1000E также могут быть модернизированы до Enterprise 5000. Наконец, самые мощные модели Enterprise 6000 имеют стоечное исполнение с 16 слотами Gigaplane. Возможна модернизация SPARCcenter 2000E до серверов серии 6000. По сравнению с Enterprise 5000, в стойке моделей серии 6000 могут устанавливаться также CD-ROM и НМЛ.

Интересно сравнить возможности расширения конфигурации Enterprise X000 с SMP-серверами этого класса, выпускаемыми другими фирмами. Системы Enterprise 6000 превосходят всех конкурентов по максимальному объему ОП - до 30 Гбайт против 16 Гбайт для SGI Challenge/Power Challenge или 14 Гбайт для DEC 8400. По максимальному числу ЦП Enterprise 6000 также далеко опережают AlphaServer 8400, имеющих не более 12 ЦП, хотя и уступают SGI Challenge/Power Challenge 10000, которые могут содержать до 36 ЦП. Младшие модели серии 3000 близки по этим характеристикам к DEC AlphaServer 8200 и SGI Challenge/Power Challenge L, кроме Challenge L на базе SGI MIPS R10000, имеющих до 12 процессоров, а средние модели Enterprise 4000 и 5000 опережают их.

Самые мощные из новых систем Enterprise 6000 по возможностям ввода/вывода могут конкурировать с наиболее мощными мэйнфреймами IBM. Суммарная производительность 30 шин SBus составляет 3,6 Гбайт/с, что выше пропускной способности Gigaplane (2,5 Гбайт/с). Для сравнения, 256 каналов ESCON по 17 Мбайт/с (это максимум для мэйнфреймов IBM) имеют суммарную пропускную способность 4,5 Гбайт/с.

Надежность

IBM, вероятно, первой использовала аббревиатуру RAS (надежность, готовность, обслуживаемость) при обсуждении особенностей программно-аппаратного обеспечения своих мэйнфреймов. Сейчас об этих свойствах заявляют и производители корпоративных SMP-серверов. Предшественники Enterprise X000 - SPARCserver 1000E и SPARCcenter 2000E - уже известны своими особенностями, позволяющими поддерживать RAS, скажем, такими как применение кодов ECC, мониторинг окружения и др. В серверах Enterprise средства, поддерживающие RAS, еще более развиты. Это простота конструкции и, как следствие - более высокая надежность; автоматическая реконфигурация при сбоях; избыточность источников электропитания и подсистемы охлаждения; применение кодов ECC не только в ОП, но и в Gigaplane и UPA; средства мониторинга окружения; индикаторы состояния блоков; поддержка удаленной консоли и многое другое. В состав Ultra Enterprise в дополнение к Gigaplane включена специальная шина FireHose, контроллеры которой имеются в модулях ППП и ПВВ. Эта шина может использоваться для диагностики и отладки.

Хроника рекордов и достижений

16 апреля Sun объявила о достигнутых рекордных показателях TPC-D на 24-процессорном сервере Enterprise 6000 c Oracle 7.3, а также о рекорде производительности для 100-гигабайтных баз данных. Значение TPC-D составило 625.6, пропускная способность TPC-D 351.9. 28 мая компания сообщила о небывалой производительности на знаменитом пакете SAP R/3 при работе с Oracle 7.1.6 на 24-процессорном Enterprise 6000, укомплектованном 3,5 Гбайт ОП и двумя массивами SPARCstorage Array.

Конечно, микропроцессоры UltraSPARC I пока уступают по производительности некоторым конкурентам (например DEC Alpha 21164 или SGI/MIPS R10000), а объем внешнего кэша (512 Кбайт/ЦП) в несколько раз меньше, чем в SMP-системах DEC AlphaServer или SGI Challenge. C другой стороны, эти формальные показатели - не самоцель, важна эффективность выполнения приложений. А здесь, как видим, у Sun есть успехи.

Sun Ultra Enterprise X000, особенно 6000 - это системы с блестящими характеристиками подсистемы ввода/вывода, что крайне важно для коммерческих приложений. Если ваша фирма работает с большими коммерческими приложениями и располагает солидными финансовыми ресурсами, вам стоит присмотреться к этим серверам.