Серверы WorldMark фирмы NCR
По данным, предоставленным автору представительством NCR в Москве, 98% компаний из списка Fortune TOP500 используют хранилища данных, и 70% из них применяют для этого решения производства NCR. Самое большое в мире промышленно-эксплуатируемое хранилище данных емкостью 24 Тбайт принадлежит Wal-Mart, владеющей крупнейшей в Америке сетью универсальных магазинов, и в этом хранилище данных используется известный программный продукт Teradata фирмы NCR.
Но причина нашего внимания к NCR вовсе не в этом. Автору, много лет работавшему на мэйнфреймах и до сих пор относящемуся к ним с большой симпатией, интересна и судьба крупнейших мировых фирм-производителей мэйнфреймов, которые ныне многим представляются чем-то вроде живых динозавров прошлого десятилетия. Многие из этих компаний (IBM, UNISYS, Bull и др.) продолжают выпускать мэйнфреймы и сегодня. NCR, ведущая в последнее время бурную рыночную жизнь, пережила в недавнем прошлом брак по расчету с АТ&T, затем развод и сейчас стремительно укрепляет свое финансовое положение. Она отказалась от своего старого детища - мэйнфреймов - в пользу серверов WorldMark (на базе процессоров Intel), старшие модели которых являются конкурентами мэйнфреймов. О серверах WorldMark серий 4300 и 5100 и пойдет речь в нашей статье.
WorldMark 4300: OctaSCALE против ccNUMA
Серверы WorldMark 4300 имеют от 1 до 8 процессоров Pentium Pro и являются системами, предназначенными для обработки данных в крупных подразделениях. Преимуществами WorldMark 4300 являются низкая стоимость и высокое соотношение производительность/стоимость, которое достигаются благодаря оптимизированной по этому параметру архитектуре.
В WorldMark 4300 используется симметричное мультипроцессирование (SMP), в котором сочетаются достоинства дешевых - вследствие массового производства - компонентов SHV (Standard High Volume) фирмы Intel и собственные шинные разработки фирмы NCR, которые обеспечивают режим SMP. Последние дешевле, чем известные технологии SCI (Scalable Coherent Interface применяется, например, в ccNUMA-серверах AViiON от Data General) или ServerNet фирмы Tandem. Рассмотрим архитектуру WorldMark 4300 более подробно.
Имеются 2 модификации архитектуры WorldMark 4300. В версии 1 поддерживается 1-4 процессора Pentium Pro с тактовой частотой 166 или 200 МГц и вторичным кэшем емкостью 512 Кбайт. Эта версия полностью соответствует стандартной Спецификации многопроцессорных систем фирмы Intel. Версия 1 основана на наборе микросхем Intel Orion, используемом для построения плат SHV. Архитектуру WorldMark 4300 версии 1 можно представить себе как половину системы WorldMark 4300 версии 2, если мысленно разделить рис. 1 вертикальной чертой на две равные части.
У WorldMark 4300 версии 1 имеется еще одно важное архитектурное отличие: контроллеры OPB (Orion PCI Bus) шины PCI, поддерживающие по 4 разъема PCI каждый, подсоединены непосредственно к процессорной шине, и вместо блока AMC (Advanced Memory Controller) применяется стандартный двухчиповый OMC (Orion Memory Controller).
В архитектуре OctaSCALE используется модификация SHV: вместо блока OMC предусмотрен двухпортовый AMC, к которому и подсоединяются контроллеры OPB. В результате процессорная шина, осуществляющая обмен данными на тракте процессор-оперативная память (ОП), отделена от шины расширения, на которую вешаются контроллеры OPB. По этой-то шине расширения и осуществляется взаимодействие двух "SHV"-подобных половин OctaSCALE.
Таким образом, в архитектуре OctaSCALE представлены 3 шины: 2 стандартные для SHV процессорные шины Pentium Pro и 1 соединительная шина расширения. Все три шины являются 64-разрядными, работают на тактовой частоте около 66 МГц и имеют пиковую пропускную способность 533 Мбайт/с. Основные нововведения архитектуры OctaSCALE определяются интеллектуальной системой локального управления ILMS, которая поддерживается блоком AMC.
В таблице 1 представлены основные характеристики конфигураций серверов WorldMark 4300. Их ОП может иметь емкость от 32 Мбайт до 2 Гбайт (до 8 Гбайт - в версии 2). В памяти используются коды ЕСС и 2- или 4-кратное чередование. Рассматриваемые серверы имеют ряд традиционных инженерных решений, позволяющих отнести их к системам высокой готовности (High Availability).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.
Характеристики конфигураций WorldMark 4300.
В обеих модификациях WorldMark 4300 в подсистеме ввода/вывода используются 32-разрядные шины PCI с пиковой пропускной способностью 132 Мбайт/с на шину. На материнской плате в версии 1 расположены два контроллера F&W SCSI-2, один однопроводный и один дифференциальный, а в версии 2 - 3 контроллера. Всего в WorldMark 4300 имеется 17 посадочных мест для внешних устройств, в т. ч. 4 - для сменных накопителей, 1 - для гибкого диска и 12 - для HDD емкостью 2, 4 или 9 Гбайт. Возможна поставка различных сетевых PCI и EISA-адаптеров (10 и 100 Base-T Ethernet, FDDI, ATM 155 Мбит/с и др.) и ленточных устройств архивации, включая DAT DDS2 (4/8 Гбайт), Exabyte 8 мм (7/14 Гбайт), DLT (15/30 Гбайт и 20/40 Гбайт).
Для оценки производительности WorldMark 4300 достаточно сказать, что уже на 4-процессорном сервере 4300 достигается высокий уровень - 9116 tpmC.
SMP-серверы WorldMark 5100S
WorldMark 5100S - это SMP-системы верхнего класса (по определению NCR - класс мэйнфреймов), содержащие от 4 до 32 процессоров. В настоящее время NCR предлагает системы 5100 на базе процессоров Pentium Pro c тактовой частотой 200 МГц и вторичным кэшем емкостью 4 Мбайт на процессор. Процессорные платы (Quad Board), которыми комплектуются серверы 5100, могут содержать 2 или 4 процессора Pentium Pro. Кроме того, на этих платах имеется уникальная для подобных систем кэш-память уровня 3 емкостью 8 Мбайт, разделяемая всеми процессорами. NCR называет ее LARC (Limited Address Range Cache - кэш-память с ограниченной адресацией). В этой кэш-памяти хранятся наиболее часто используемые фрагменты кодов операционной системы и приложений. Операционная система конфигурирует LARC на сохранение всех считываемых данных из определенного диапазона адресов.
Отметим, что стандартные платы SHV, применяемые в ccNUMA- серверах AViiON от Data General, содержат обычную кэш-память емкостью 512 Кбайт на процессор, работающую на его тактовой частоте. Разработчики этих компьютеров предусмотрели и кэш-память уровня 3, в которой сохраняются данные, передаваемые шиной SCI. В компьютерах с архитектурой NUMA-Q фирмы Sequent, также использующих 4-процессорные платы, применяется кэш-память уровня 3 (кэш IQ-Link) емкостью 32 Мбайт. Однако механизм использования кэш-памяти уровня 3 в компьютерах этих фирм принципиально отличается от LARC.
В компьютерах 5100S используется сдвоенная системная шина. Система распределяет процессорные платы и платы ОП между двумя 64-разрядными шинами, работающими на тактовой частоте 25 МГц и имеющими пиковую пропускную способность 200 Мбайт/с каждая. Такой подход снижает вероятность конкуренции между процессорами, что улучшает масштабируемость системы. Подобный "многошинный подход" ранее применялся в известных серверах Cray CS6400. Хотя применение многоуровневой кэш-памяти большой емкости также способствует уменьшению нагрузки на системную шину, следует отметить, что по пропускной способности она уступает конкурентам из Sequent и Data General, аналогичные шинные магистрали которых имеют пропускную способность 1 Гбайт/с и выше. Считается, что в некоторых случаях при большом числе установленных процессоров пропускная способность системной шины может оказаться узким местом архитектуры WorldMark 5100S.
ОП серверов 5100S имеет емкость от 64 Мбайт до 4 Гбайт (до 2 плат по 2 Гбайт) и допускает 2- или 4-кратное чередование. В пределах локальной процессорной шины (на плате) когерентность кэша поддерживается обычным методом bus snooping.
К системной шине подключается 16 слотов адаптеров ввода/вывода, в настоящее время - Extended Micro Channel c пиковой пропускной способностью 80 Мбайт/с. Связь с внешними устройствами осуществляется через адаптеры Quad SCSI, которые поддерживают по четыре канала F&W SCSI-2. Предусмотрены однопроводные, дифференциальные и разделяемые дифференциальные каналы. Последние применяются при организации общего поля дисковой памяти в кластерных и МРР-конфигурациях (5100С и 5100М, см. ниже). Кроме SCSI поставляются различные сетевые адаптеры.
Серверы 5100S построены по модульному принципу. Помимо процессорного модуля имеются модули охлаждения процессорной подсистемы с избыточными вентиляторами, допускающими горячую замену; модули локальных носителей (2 модуля, содержащие до 8 "сменных" SCSI-накопителя); дисковая подсистема JBOD (Just a Bunch of Disks) и модуль интерфейса AWS, обеспечивающий подсоединение к общей управляющей консоли. Подсистема JBOD включает в себя четыре конструктива, каждый из которых содержит два однопроводных канала Wide SCSI-2 и по пять НЖМД на канал, итого - 40 дисков с возможностью горячей замены.
Кластерные и МРР-системы серии 5100
На базе WorldMark 5100S создаются кластерные системы 5100С и МРР-системы 5100М. Кластеры 5100С могут строиться с помощью общих зеркалируемых дисков на общих SCSI-шинах и выделенной сети для передачи сигналов и обмена данными между приложениями. В качестве этой сети можно использоваться BYNET - оригинальная разработка фирмы NCR. Эта сеть применяется и при построении МРР-систем.
Сеть BYNET обеспечивает масштабируемое соединение 16 или 128 узлов (по 2 узла на шасси) по схеме точка-точка с двунаправленными соединениями с пропускной способностью 20 Мбайт/с (10 Мбайт/с в одну сторону). Каждый SMP-узел может подключаться к обоим контроллерам BYNET. Модуль контроллера МРР может устанавливаться в корпусе систем 5100S. Таким образом, всего в системе 5100М может быть до 4096 процессоров. Ясно, что пропускная способность BYNET недостаточна для многих суперкомпьютерных приложений научно-технического характера, однако она хороша для параллельной обработки транзакций к БД.
Все системы серии 5100 имеют избыточные модули питания, охлаждения и другие средства построения систем высокой готовности. Системы 5100S позиционируются как серверы масштаба департамента, высокопроизводительные OLTP-серверы, серверы для критических деловых предложений и систем поддержки принятия решений. Системы 5100M используются для решения задач обработки данных масштаба предприятия. С ними могут работать СУБД Oracle Parallel Server, Informix XPS, SYBASE-NavServer и NCR Teradata. Именно на таких системах работают наиболее крупные БД. СУБД Teradata, оптимально применяющая BYNET, особенно рекомендуется для систем поддержки принятия решений.
SMP-системы от NCR уже давно обжились на российских просторах. В этой связи стоит упомянуть Государственный таможенный комитет, Автобанк, Инкомбанк, Центробанк РФ (имеющие системы 4300); планируется установка и компьютеров семейства 5100. Хотя банковская сфера для NCR, как известно, является приоритетной, рассмотренные компьютеры, подобно "истинным мэйнфреймам", можно отнести к универсальной аппаратной платформе. Они работают с операционной системой Windows NT и NCR Unix SVR4 MP-RAS.