Быстрая шина - залог успеха... SMP-серверов фирмы UNISYS

"Уж сколько раз твердили миру...", что пропускная способность системной шины во многом определяет производительность SMP-сервера в целом. Для серверов, использующих одни и те же микропроцессоры от Intel (включая внешнюю кэш-память, емкость которой у разных производителей часто также совпадает), процессорная часть приблизительно одинакова по производительности. Тогда пропускная способность системной шины наряду с пропускной способностью ввода/вывода становится определяющим фактором производительности всей вычислительной установки. "Мегабайтов в секунду никогда не бывает слишком много" - такой девиз должны брать на вооружение разработчики системных шин современных SMP-серверов. Эти же соображения должен учитывать и покупатель таких компьютеров. Убедительной демонстрацией этого может послужить предлагаемый обзор SMP-серверов на платформе Intel, выпускаемых фирмой UNISYS. Ниже рассматривается только небольшая часть этой продукции - 2 класса SMP-серверов на базе микропроцессоров Intel.

Серверы Aquanta

UNISYS является производителем IBM PC-совместимых персональных компьютеров Aquanta, за что отвечает соответствующее отделение фирмы. Оно же занято разработкой одноименных серверов. Вплоть до недавнего времени UNISYS поставляла PC LAN-серверы серии PW2 Advantage, включавшей 6 различных моделей серверов - от 1- процессорных SVI до 4-процессорных, сразу 4 которых могли монтироваться в общую стойку (SFR). Эту серию сейчас сменила линейка новых моделей серверов Aquanta. Все модели, кроме QS/6 и QR/6, основаны на процессорах Pentium, имеющих тактовую частоту 133 или 166 МГц. Серверы QS/6 и QR/6 используют микропроцессоры Pentium Pro с частотами 166 или 200 МГц.

Как известно, процессоры Pentium имеют внутренний кэш общим объемом 16 Кбайт. В серверах Aquanta к нему добавляется кэш второго уровня емкостью до 2 Мбайт. В нем используется обратная запись, а сам он является конвейерным.

В младшей модели ES возможно использование оперативной памяти (ОП), имеющей контроль по четности, или даже коды ECC. Все остальные модели поддерживают ECC стандартно. Все модели серии Aquanta отличаются большим числом монтажных отсеков для внешних устройств и слотов шин ввода/вывода (см. Таблицы 1, 2).

Таблица 1.
Конфигурация серверов Aquanta с процессорами Pentium.

Таблица 2.
Конфигурация серверов Aquanta с процессорами Pentium Pro.

Эти системы могут комплектоваться дисками емкостью 1/2/4 Гбайт, работающими по протоколу F&W SCSI-2. Все модели, кроме ES, поддерживают работу RAID-массивов. Уникальной особенностью, доступной для всех моделей, кроме младших ES, является применение разъема SCA, подсоединение к которому позволяет осуществлять горячую замену дисков.

Монтируемые в стойку системы QR и QR/6 в качестве строительной единицы используют конструктив ящика. Выпускаются 2 варианта этих систем, у которых шкаф содержит 2 или 4 таких ящика. Эти ящики содержат в себе независимые SMP-серверы, содержащие до 4 процессоров каждый (см. Табл.1 и 2). В отдельные ящики могут помещаться UPS и стэкер на 12 лент типа DAT (до 4 Гбайт на ленту, или до 8 Гбайт при использовании компрессии). Дисковые накопители также могут помещаться в собственные ящики, по 12 устройств на ящик.

Серверы Aquanta могут работать под управлением широкого спектра ОС - от WIndows NT, OS/2 и Novell NetWare до SCO Unix и UnixWare. Эти системы ориентированы на приложения уровня рабочих групп и подразделения. Приведенные выше данные показывают, что эти компьютеры обладают отличными для класса небольших SMP-серверов характеристиками, среди которых следует отметить большой внешний кэш и хорошие возможности для размещения внешних устройств.

Серверы ClearPath SMP

Хотя в целом эта серия серверов ориентировалась в первую очередь на корпоративный рынок, младшие модели - SMP5200 и SMP5400 - целесообразно применять на уровне рабочих групп и подразделений. SMP5200 может иметь до 2 процессоров Pentium с тактовой частотой 100/133 МГц и 256 Кбайтным кэшем L2, от 16 до 256 Мбайт ОП (возможно с кодами ECC) и 8 слотов (5 EISA + 2 PCI + 1 разделяемый PCI/EISA). В корпусе этих серверов имеется по 9 монтажных отсеков для внешних устройств.

В конфигурацию SMP5400 может входить до 4 процессоров Pentium (100/133МГц), при этом используются 1- или 2-процессорные платы с кэшем второго уровня емкостью 512 Кбайт (для 100 МГЦ процессоров) или 1 Мбайт на процессор (для 2-процессорных плат). ОП использует коды ЕСС и расширяема от 16 Мбайт до 768 Мбайт. Доступно 8 слотов шин ввода/вывода: 4 EISA, 2 PCI и 2 разделяемых. В корпусе SMP5400 размещается 10 монтажных отсеков.

SMP5200/5400 могут комплектоваться накопителями CD ROM, QIC (1 Гбайт), DAT и 8-мм лентами; дисками емкостью 1/2/4 Гбайт и RAID- массивами. Богат также выбор возможностей подсоединения к LAN/WAN: кроме Ethernet и Token Ring, это также X.25, FDDI, ATM и ISDN. Системы SMP5200/5400 не будут поставляться со 166 МГц процессорами; вместо этого на будущее запланированы поставки с 200 МГц процессорами Pentium.

17 июля UNISYS объявила о новых серверах SMP6400, которые содержат до 4 процессоров Pentium Pro. Они построены на технологии Intel Orion. В них был сделан ряд конструктивных усовершенствований, позволивших не только облегчить выполнение сервисных работ по обслуживанию, но и увеличить число монтажных отсеков. SMP6400 имеют задублированные блоки питания, вентиляторы и специальную панель контроля внутренних режимов (температура, напряжение). ОП с кодами ECC имеет емкость до 2 Гбайт, и планируется ее увеличение до 4 Гбайт. Возможно использование стека дисков (до 8 накопителей) и внешней дисковой подсистемы OSM3000 с возможностью горячей замены. Наконец, объявлено о монтируемых в стойку вариантах SMP6400.

C точки зрения архитектуры наибольший интерес представляют старшие модели серии - SMP61000. Вся серия ClearPath SMP является логическим продолжением более ранней серии U6000, использовавшей последовательно 386-е, 486-е и, наконец, Pentium- микропроцессоры. SMP61000 имеет архитектуру, очень близкую к U6000 mdl 580.

Несомненно, привлекательность архитектуры SMP61000 в первую очередь определяется прекрасными характеристиками производительности системной шины SCM (Synchronous Coherent Memory). Это - синхронная шина, работающая с тактовой частотой 66 МГц и содержащая 2 отдельных тракта: 64-разрядную шину данных и 36-разрядную адресную шину. В SCM применяется схема арбитража с центральным арбитром, причем обе части SCM имеют по 3 собственных выделенных линии, используемые для целей арбитража. Схемы арбитража позволяют учитывать также приоритет запроса.

Фирмой UNISYS разработана уникальная логика шины - GTL (Gunning Technology Logic). Пиковая производительность SCM составляет около 530 Мбайт/с. Эта величина выше, чем в SMP-серверах от Sequent (Computerworld Россия #32, 1996), Tricord (Computerworld Россия #26, 1996) и Data General (Computerworld Россия # 24, 1996). Наивысшая пиковая производительность, достигнутая в серверах AViiON от Data General, составляет только 400 Мбайт/с.

Но еще более важной является эффективность использования пропускной способности. В шинах, у которых мультиплексируются адреса и данные и отсутствует расщепленная обработка транзакций, поддерживаемая пропускная способность часто составляет около половины от пиковой. SCM использует расщепленную обработку транзакций, и при этом запросы могут завершаться не в том порядке, в котором они были выданы. По оценке, данной автору в московском представительстве фирмы, поддерживаемая скорость в SCM составляет до 90% от пиковой. Единственная шина, про которую мне известно о более высоком уровне эффективности - это Gigaplane, системная шина серверов Ultra Enterprise фирмы Sun.

SCM реализована на плате, находящейся в середине шкафа SMP61000, и имеет 5 слотов для процессорных плат и 2 слота для плат памяти. Процессорные платы могут содержать по 2 процессора Pentium/150 МГц или Pentium Pro/200 МГц. В первом случае платы снабжаются кэшем второго уровня емкостью 2 Мбайт, что стало фактическим стандартом для подобных систем: такой же кэш имеют серверы от Tricord, Sequent и Data General, и лишь старшие модели NCR WorldMark имеют внешний кэш емкостью 4 Мбайт. Для Pentium Pro используется кэш второго уровня емкостью 256/512 Кбайт плюс кэш третьего уровня емкостью 4 Мбайт.

Максимальное число процессоров в SMP61000 (10) больше, чем у Tricord или DG, но уступает серверам Sequent (до 30) и NCR (до 32). Объем ОП в SMP61000 составляет до 2 Гбайт, или до 4 Гбайт при использовании Pentium Pro; в дальнейшем это значение планируется увеличить вдвое. Для сравнения, емкость ОП в серверах от Tricord составляет до 1 Гбайт, от DG - до 2, от Sequent - до 3.5 и в NCR WorldMark - до 4 Гбайт.

Ввод/вывод в SMP61000 осуществляется с использованием шин PCI (7 слотов) или EISA (3 слота). Корпус сервера содержит 6 монтажных отсеков для дисков. Поставляются диски емкостью 2, 4 и 9 Гбайт. Возможна также комплектация лентами QIC, DAT и 8-мм НМЛ. Поддерживается работа в сетях Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM и X.25.

SMP61000 поставляется с ОС Windows NT (только для Pentium Pro), UnixWare 2.1 и собственной разработкой UNISYS UNIX SVR4/MP.

Приложения

Недавно UNISYS объявила об аудиторски заверенном достижении - 6253 tpm-C, полученном на 10-процессорной системе U6000/580 с Pentium/150, имевшей 606 Гбайт дисковой памяти и работавшей под UnixWare 2.1 c СУБД Oracle 7. В измерениях моделировались работы 5,5 тысяч пользователей. Этот результат принадлежит диапазону, характерному для больших многопроцессорных RISC-серверов, ориентированных на приложения масштаба предприятия. Очевидно, он убедительно демонстрирует и возможности шины SCM.

Что касается приложений, на которые ориентированы системы SMP61000, то в первую очередь - это OLTP и системы поддержки принятия решений. UNISYS традиционно занимает ведущие позиции среди транспортных компаний, в банковской сфере и в государственном секторе. Именно в этих областях использование данных серверов наиболее целесообразно.

Надежность этих систем оценивается в 99,5% времени готовности. Для приложений, критичных по этому параметру, UNISYS, подобно многим другим производителям, предлагает кластеры, включающие до 4 серверов серии ClearPath SMP, и соответствующее программное обеспечение UClaster. Узлы кластера могут работать с общим полем дисковой памяти. В результате достигается уровень готовности 99,99%.