На пороге информационного стресса

Компании-разработчики под давлением пользователей, конкурентов и научной общественности выбрасывают на рынок все более мощные информационные подсистемы: Sony предлагает накопители емкостью 17 Гбайт на обычных пластинах CD ROM, ленты в 25 Гбайт стали обычным делом, а компании Quinta и TeraStor в следующем году выпустят на рынок "обычные" 1,6-дюймовые диски емкостью 1 Тбайт.

Этот список можно продолжить, однако суть в том, что отдельные подсистемы обработки информации (диски, системы ввода/вывода, ОС, сети) развиваются быстрее, чем инфраструктура, в которой им предначертано работать.

Возможности аппаратуры растут сейчас намного быстрее, чем ожидалось в многочисленных прогнозах двух-трехлетней давности. Достаточно упомянуть, что объем дисковой памяти каждые три года сегодня увеличивается в четыре раза, а емкость оперативной памяти удваивается не каждый год, как было еще недавно, а каждые шесть месяцев. В результате соответствующая инфраструктура, которая строилась на основе вчерашних прогнозов, сегодня оказывается несостоятельной перед лицом информационного взрыва. Появилось новое понятие - инфостресс, характеризующееся действием ряда факторов, каждый из которых ни одной сфере бизнеса не сулит ничего хорошего: информация имеется, но ее невозможно анализировать и использовать; нельзя выбрать данные извне; данные имеются и доступ в наличии, но аппаратное обеспечение не справляется с их обработкой.

Большие объемы данных и высокопроизводительные сети вызывают информационный стресс - даже недавно установленные системы не справляются с возложенными на них задачами, а самая последняя версия дорогостоящего программного обеспечения работает нестабильно. В этих условиях человек оказывается уже неспособен охватить всю поступающую информацию - мало того, с этой задачей не справляется даже программное обеспечение, например при числе параметров системы около 100 тыс. (такие задачи, как запуск космических систем, моделирование работы атомных подводных лодок или управление современной корпорацией) количество сбоев программ, по разным оценкам, составляет 50%. Иначе говоря, половина программ не работает.

Итак, большие объемы данных плюс высокопроизводительные сети дают в сумме инфостресс, ликвидировать который не удается даже путем установки нового оборудования. Часто новомодные системы расширяют совсем не тот участок, который замедлял работу системы, а накопленная конфигурация, например кластер, при своем количественном росте не способствует качественному решению принципиальной проблемы инфостресса.

Нынешняя ситуация характеризуется экспоненциальным ростом главным образом двух показателей: емкости дисков и сетей. Если вплоть до 1992 года память на дисках плавно удваивалась каждые три года, то сегодня это происходит каждые полтора года, а в 1998-м уже можно будет говорить о 10-кратном увеличении емкости через каждые три года. Временной интервал смены носителей сжался до месяцев против десятилетий. Современные тенденции роста емкости оперативной памяти и производительности процессоров также превзошли самые смелые прогнозы - каждые три года происходит трех-четырехкратное увеличение емкости памяти и производительности процессоров. Все это рождает новые требования к системам ввода/ввывода, емкости буферов, необходимость в более дальней адресации. Однако, скажем, пропускная способность шин и коммутаторов за указанный период не смогла вырасти даже хотя бы вдвое (к примеру, EISA, PCI, VME, SBus, XIO).

Ко всему этому можно добавить и разницу в сроках морального старения (полной смены поколения) для разных подсистем. Например, компьютерная архитектура для настольных конфигураций полностью обновляется каждые 3-5 лет, конструктив процессоров за 2- 3 года, тактовая частота 1-1,5 года, шины разного уровня модифицируются раз в 3-5 лет, диски каждые 1-1.5 года, а цикл обновления графических подсистем составляет 2-2,5 года. К числу долгожителей относятся файловые системы, срок эксплуатации которых 8-10 лет, а вот жизнь версий ОС коротка - 1-2 года. Несколько утешает тот факт, что соответствующие показатели смены поколений для серверных конфигураций все-таки почти в два раза выше.

Если бы новые технологии развивались по линейной зависимости, как несколько лет назад, об инфострессе можно было и не говорить: ОС успевала бы обрабатывать все поступающие массивы данных, памяти хватало бы для хранения информации, каналы ввода/вывода не задерживали бы общей работы и т. п. Однако сегодня этого нет - возникает волна необработанных запросов и издержки производительности, и все вместе это порождает инфостресс. Кроме проблем производительности и емкости, понятие инфостресса в будущем будет включать факторы надежности и отказоустойчивости информационных систем, тенденции развития которых пока еще слабо прослеживаются. (Убытки от внеплановых простоев, уровень надежности при одновременном понижении квалификации обслуживающего персонала, не только горячая замена вышедших из строя блоков, но и модернизация всей конфигурации без выключения системы.)

Как может человек, скорость адаптации которого намного ниже, в этой ситуации избавиться от инфостресса? Единственный способ - учитывать взаимосвязи подсистем и действующие тенденции. Например, только для резервного копирования типичных на сегодня терабайтных массивов данных может потребоваться несколько суток непрерывной работы системы, если не решить вопрос о пропускной способности ввода/вывода отдельной подсистемы.

Если принять все сказанное за рабочую гипотезу и посмотреть, какие решения предлагают сегодня различные поставщики (в качестве контрольных цифр для следующего года можно назвать следующие: скорость ввода/вывода - 200 Мбайт/с, сеть - 1000BaseT, магистраль системной шины HIPPI-6400, 64-разрядные операционные среды, масштабируемая архитектура сс:NUMA), то окажется, что, несмотря на их кажущееся изобилие, средства борьбы с инфострессом предлагают единицы. А о комплексных жизнеспособных решениях и подавно каждый раз приходится говорить отдельно.