Семейство высокопроизводительных серверов RM600E

В октябре 1990 г. корпорация Siemens AG взяла на себя управление компанией Nixdorf и образовала акционерное общество Siemens Nixdorf Informationssysteme AG (SNI) - компанию, занимающуюся разработкой и поставкой информационных систем широкого назначения. К моменту слияния Siemens AG была традиционно сильна в области разработки мэйнфреймов, в то время как Nixdorf специализировалась на создании мини-ЭВМ и персональных систем. Руководители обеих компаний ясно представляли необходимость перехода к технологии открытых систем, в частности, систем на базе ОС UNIX. Разработка решений по интеграции всех систем, обеспечение связи между мэйнфреймами и миникомпьютерами, а также выпуск широкого спектра UNIX-систем, построенных на базе RISC- и CISC-процессоров. При этом именно ОС UNIX рассматривалась как средство для такой интеграции. Стратегия оказалась успешной, и сегодня SNI считается крупнейшим поставщиком UNIX-систем.

Основные направления разработок компании включают системы для оперативной обработки транзакций, системы поддержки принятия решений, создание графических пользовательских интерфейсов, а также адаптацию продуктов третьих фирм, изготовителей прикладного программного обеспечения.

1. Семейство серверов RM

В рамках общей стратегии SNI начала выпуск семейства RM - однопроцессорных и многопроцессорных UNIX-систем, построенных на базе микропроцессоров MIPS RXXXX. Однопроцессорные системы RM4XX представляют собой серверы рабочих групп или отделов и могут поддерживать работу от 5 до 100 пользователей. В качестве шины ввода/вывода в этих системах используется EISA. Многопроцессорная система RM600 (до 16 процессоров) может использоваться в качестве сервера департамента или предприятия и поддерживать работу более 1000 пользователей. Обе системы предлагают расширенные сетевые возможности, в частности, все основные архитектуры глобальных сетей и FDDI. Повышенная производительность семейства RM определяется использованием как достаточно мощного микропроцессора, так и трехшинной архитектуры системы. Эти машины могут служить серверами баз данных или коммуникационными серверами, а также работать как обычные многопользовательские системы.

Именно с помощью системы RM600 Siemens Nixdorf создала аппаратную платформу, необходимую для выполнения в открытой UNIX-среде критически важных для организаций и предприятий приложений обработки данных, которые традиционно работали на мэйнфреймах. Как известно, открытые системы дают пользователю два основных преимущества: во-первых, прекрасное соотношение цена/производительность и, во-вторых, доступность широкого набора стандартных приложений, например, систем управления базами данных, мониторов обработки транзакций и приложений типа R/3 или Peoplesoft.

В архитектуре серверов RM600Е реализованы свойства, необходимые для выполнения традиционных процедур обработки данных, которые должны использоваться на любом предприятии. Особого внимания заслуживает возможность обеспечения широкого диапазона производительности, поскольку благодаря SMP-архитектуре, допускающей установку от одного до 24 процессоров, систему можно приспособить практически к любым требованиям. Это гарантирует рост мощности конфигурации по мере увеличения потребностей заказчика. Архитектура серверов RM600Е оптимизирована с целью обеспечения высокой пропускной способности заданий и параллельной работы нескольких приложений. В частности, параллельная работа приложений требует очень большого объема оперативной памяти - в конструкциях серверов предусмотрена возможность расширения основной памяти до 24 Гбайт (модели RM600 E30/E70).

Помимо обеспечения высокой производительности, системы RM600 предлагают и высокий уровень готовности - они предназначены для непрерывной круглосуточной работы. При этом реализация множества возможностей, включая замену компонентов в оперативном режиме (OLR), установку избыточных компонентов (вентиляторов, источников питания, зеркальных дисков) и построение кластерной конфигурации, позволяет приспособить систему к специфическим потребностям заказчика. Кроме широкого набора программных продуктов, предлагаемых для использования в современных вычислительных центрах, имеются средства поддержки управления системой и сетью.

Дополняя возможности RM600 в сегменте высокопроизводительных вычислений, специалисты SNI разработали массивно-параллельную систему RM1000 [1], чья основная функция - поддержка систем принятия решений в приложениях больших хранилищ данных. В состав системы Reliant RM1000 может входить до 192 узлов (каждый узел включает ЦП, до 512 Мбайт памяти, а также порты SCSI и Ethernet). Узлы связаны с помощью высокопроизводительной двухмерной коммуникационной сети с полосой пропускания 2х40 Мбайт/с между двумя узлами. Структура сети позволяет без помех выполняться нескольким коммуникационным процессам одновременно. Другими словами, емкость сети возрастает по мере увеличения ее размера.

Системы MPP с архитектурой "без разделения ресурсов" хорошо подходят для выполнения параллельных запросов к базам данных, это типично для сценариев в системах принятия решений. Параллельные базы данных Oracle OPS и Informix XPS специально оптимизированы для работы с архитектурой MPP, предлагаемой в Reliant RM1000.

Сегодня системы RM600 и Reliant RM1000 поставляются с одним и тем же типом процессоров MIPS и одной ОС Reliant UNIX [2] (как и на всех других представителях двоично совместимого семейства RM) - любое приложение может выполняться на любой платформе семейства, независимо от того, какая система использовалась для его генерации.

2. Модели RM600 E30/E70

Новое поколение серверов RM600E разработано с целью удовлетворения постоянно растущих требований рынка высокопроизводительных систем, построенных на базе UNIX. Семейство, построенное на базе проверенной симметричной мультипроцессорной архитектуры (SMP), интегрирует инновационные технологии и оптимизировано для обеспечения высокой системной производительности, масштабируемости, высокой готовности и широких функциональных возможностей.

Семейство серверов RM600E появилось на рынке в конце 1996 г. и сегодня оно пополнилось моделями E30 и E70, которые позволяют построить более мощные системы, имеющие больший объем основной памяти, большую емкость системы ввода/вывода и высокую производительность ввода/вывода благодаря использованию технологии масштабируемого когерентного интерфейса (SCI - scalable coherent interface). С помощью SCI осуществляется соединение с внешними подсистемами ввода/вывода. Имеются различные версии подсистем в/в для работы с адаптерами PCI и контроллерами MBII.

В результате семейство RM600E покрывает все области коммерческой обработки данных, в частности, оперативную обработку транзакций (OLTP) и приложения больших хранилищ данных (DWH), включая и критически важные. Новые модели RM600 E30/E70 характеризуются следующими свойствами:

• использование процессоров MIPS R10000/12000 (275/300 Мгц);
• ёмкость памяти до 24 Гбайт;
• симметричная мультипроцессорная реализация, которая обеспечивает почти линейное увеличение производительности при установке от одного до 24 процессоров и, таким образом, предоставляет возможность выбора системы в диапазоне производительности от 15.6 до 301 относительных единиц (RPI - relative performance index);
• архитектура основной памяти с переменным временем доступа, обеспечивающая когерентность кэшей (ccNUMA - cache-coherent non-uniform memory access), сокращает время задержки доступа к локально расположенным на плате модулям памяти и тем самым увеличивает общую пропускную способность системы памяти. Преимущества архитектуры ccNUMA поддерживаются специальными средствами в ОС Reliant UNIX;
• более мощная, высокопроизводительная система ввода/вывода (EHIOS - Enhanced High-Performance Input/Output System), реализованная непосредственно на системной шине. Обеспечивает подключение SCSI-устройств, контроллеров Ethernet и ATM, а также подключение серверов к MPP-системам RM1000;
• повышенный уровень готовности системы, начиная с организации автоматической реконфигурации неисправных модулей и замены компонентов в оперативном режиме (OLR) и заканчивая возможностью реализации кластерных решений, обеспечивающих коэффициент готовности на уровне 99,99%.

Использование операционной системы Reliant UNIX 5.44 гарантирует двоичную совместимость со всеми системами ряда RM. Эта операционная система полностью соответствует спецификации UNIX 95.

Модели RM600E могут использоваться в качестве серверов отделов (RM600 E30) и серверов масштаба предприятия (RM600 E70). Конструкции обеих моделей построены на одних и тех же принципах модульности и обеспечивают разнообразные возможности конфигурации для ориентированных на заказчика решений.

2.1. Конфигурации сервера RM600 E30

В системную стойку сервера RM600 E30 могут быть установлены одна или две процессорные платы, на каждой из которых можно разместить от 1 до 4 процессоров R10000 и до 4 Гбайт основной памяти. Кроме того, в системной стойке SYS-Y предусмотрено пространство для установки 10 дисковых накопителей и 5 устройств со сменными носителями информации.

К системной плате могут быть непосредственно подсоединены одна или две платы EHIOS. Эти платы включают субмодули ввода/вывода для работы с интерфейсами SCSI, Ethernet, а также для организации связи с контроллерами PCI и Multibus II. Возможна установка нескольких плат EHIOS с субмодулями SCSI, Ethernet и ATM, но без подсистем в/в PCI или MBII.

Дополнительные подсистемы в/в могут быть установлены в стойках ввода/вывода и расширения. Кроме накопителей на жестких дисках, размещаемых в системной стойке, в системе предусмотрены стойки расширения EXT-L, в которые можно устанавливать до 36 жестких дисков.

2.2. Корпоративный сервер RM600 E70

В системную стойку корпоративного сервера RM600 E70 максимально можно установить до 6 процессорных плат, на каждой из которых может быть размещено от 1 до 4 процессоров R10000. На каждой процессорной плате может размещаться до 4 Гбайт основной памяти, что позволяет обеспечить максимальную емкость основной памяти в 24 Гбайт.

Помимо пяти отсеков для установки устройств со сменными носителями (как и у сервера отдела) в системной стойке SYS-H предусмотрено место для размещения 47 жестких дисков. Кроме того, в каждой стойке расширения EXT-H может устанавливаться до 72 жестких дисков. Первая плата EHIOS помимо основных субмодулей ввода/вывода, всегда включает локальную подсистему в/в для контроллеров PCI.

В зависимости от числа процессорных плат в системную стойку можно поместить дополнительную плату EHIOS с локальной подсистемой в/в для контроллеров PCI или Multibus II или до 7 плат EHIOS с субмодулями для SCSI, Ethernet и ATM. Кроме того, дополнительные подсистемы в/в для контроллеров PCI и MBII могут быть установлены в стойках расширения.

2.3. Избыточная система электропитания

Серверы RM600 E могут быть оборудованы избыточными источниками питания. В системной стойке SYS-L, EXT-L и стойках в/в к каждому основному блоку питания может быть добавлен один дополнительный. В системную стойку SYS-H и стойку расширения EXT-H помимо двух стандартных блоков питания может быть установлено по одному дополнительному (избыточному).

2.4. Блок резервного автономного питания

На случай отказа сети первичного электропитания в RM600 E предусмотрена возможность установки блока резервного батарейного питания, включающего до 4 комплектов батарей и до 5 преобразователей напряжения постоянного тока. В зависимости от размера системы и числа блоков резервного батарейного питания, количества используемых батарей и преобразователей, система в случае отказа первичной сети сможет продолжать работу в интервале от 10 минут до 1 часа с организацией последующего упорядоченного выключения RM600 E.

3. Архитектура RM600E

В состав сервера RM600 E30/E70 входят следующие функциональные модули: центральный блок, система ввода/вывода и периферийные устройства.

Главной информационной магистралью центрального блока служит синхронная конвейерная шина SPbus (Synchronous Pipelines bus), разрядностью 128 бит, работающая на тактовой частоте 50 Мгц. К SPbus непосредственно подсоединяются процессорные платы с локальной основной памятью и платы ввода/вывода EHIOS с подсистемами в/в (рис.1).

Применение в RM600E архитектуры ccNUMA имеет следующие преимущества:

• высокая пропускная способность данных, поскольку системная шина используется только для "удаленного" обращения;
• сокращенное время задержки доступа для обращений к локальной памяти;
• сбалансированная организация взаимодействий между процессорами и памятью.

3.1. Организация мультипроцессорной обработки

Симметричная мультипроцессорная архитектура позволяет динамически распределять нагрузку и допускает параллельное выполнение прикладных заданий на нескольких процессорах. Однако разработка RM600 не ограничилась исключительно интеграцией процессора R10000. Требовалось гарантировать, что возможности процессора могут быть прямо обращены в производительность коммерческих прикладных программ. Для этого архитектура системы была оптимизирована. В серверах RM600 E пропускная способность системы, реализованная с помощью двухуровневой архитектуры в моделях RM600 320/420 и 620/720, была существенно увеличена. Четыре процессора R10000 взаимодействуют на плате посредством кластерной шины. Операции доступа каждого из четырех процессоров выполняются параллельно без каких-либо взаимных помех. Отсутствует необходимость обращения к системной шине, что имело место в предшествующих моделях, если только не требуется взаимодействие за пределами одной платы. В результате архитектура двухуровневой шины дает агрегатированную пропускную способность шины свыше 1,07 Гбайт/с.

Процессорная плата. Одна процессорная плата поддерживает работу до 4 дочерних плат с процессорами R10000. Эти дочерние платы могут устанавливаться в систему даже на месте эксплуатации. Процессорная плата RM600 E30/E70 включает основную локальную память, емкость которой может быть расширена до 4 Гбайт с приращением по 64/256 Мбайт, независимо от числа процессоров. Процессорная плата имеет двухшинную архитектуру (рис.2):

• кластерная процессорная шина (CPbus - Claster Processor Bus) обеспечивает связь 4 процессоров R10000 с памятью;
• синхронная конвейерная шина (SPbus - Synchronous Pipelined Bus), управляет всеми "межплатными" транзакциями и всем трафиком ввода/вывода.

Дочерняя процессорная плата. Каждая дочерняя процессорная плата содержит один RISC-процессор и кэш-память второго уровня (SLC) емкостью 4 Мбайт в E30 и 8 Мбайт в E70. SLC использует технологию обратного копирования в память и корректирующие ошибки коды (ECC).

Процессор MIPS R10000. R10000 [3] представляет собой 64-битовый RISC-процессор с тактовой частотой 250 Мгц. R10000 реализует суперскалярную обработку и включает 2 блока целочисленной арифметики, 2 блока арифметики с плавающей точкой, устройство управления памятью, кэш-память первого уровня емкостью по 32 Кбайт для команд и данных, с контролем четности и контроллер кэш-памяти второго уровня

3.2. Основная память

Дополнительные возможности расширения и скорость подсистемы памяти должны быть согласованы с производительностью процессоров. С этой целью в системах RM600 используются синхронные динамические ЗУПВ. Понятно, что эффективность работы высокопроизводительной системы во многом зависит от частоты обращений к дисковой памяти, поэтому разумно временно хранить данные в основной памяти. Однако в современных системах с максимальной конфигурацией памяти эта возможность ограничена, поэтому RM600 и поддерживает до 24 Гбайт основной памяти.

Архитектура основной памяти базируется на технологии ccNUMA (рис. 3), которая предполагает переменное время доступа к памяти в зависимости от места расположения процессора. Обращение к основной памяти, расположенной на другой плате в традиционных SMP-системах, соответствует "удаленному" обращению посредством системной шины. Наличие "близкой" памяти позволяет обеспечить более высокую пропускную способность, поскольку обрабатываемые данные оказываются доступными с минимальным временем ожидания. В свою очередь, скорость выполнения процесса зависит и от того, требуется ли когерентность кэш-памяти и насколько эффективно операционная система работает с NUMA. В результате достигнутый на типовых коммерческих приложениях уровень пропускной способности (более 1 Гбайт/с) почти вдвое превышает производительность традиционных методов реализации обращений к памяти.

(1x1)

В серверах RM600 E основная память размещается на процессорных платах, реализована по 16-битовой и/или 64-битовой технологии и защищена кодом контроля ошибок (ECC), который корректирует все однобитовые и обнаруживает все двухбитовые ошибки.

3.3. Система шин

Шина SPbus. Синхронная конвейерная шина (SPbus) предназначена для связи процессорных плат, плат EHIOS и подсистем ввода/вывода: тактовая частота - 50 Мгц, разрядность данных - 128 бит, скорость передачи данных в установившемся режиме - 800 Мбайт/с, разрядность шины - 64 бит, разрядность адреса - 40 бит. Все магистрали данных контролируются четностью. SPbus представляет собой шину с расщеплением транзакций, которая допускает обработку до 8 параллельных транзакций и поддерживает требуемые протоколы когерентности кэш-памяти. Именно поэтому SPbus подходит для организации мультипроцессорной работы.

Шина PCI. Подсистема ввода/вывода PCI (Peripheral Component Interconnect) реализует две шины PCI, на каждой из которых имеется по 6 гнезд для установки контроллеров PCI. В основную конфигурацию сервера RM600 E70 включена так называемая "локальная" версия PCI (плата EHIOS с подсистемой ввода/вывода PCI (E-PCI-L)). В стойках расширения и стойках ввода/вывода (внешняя) подсистема PCI подсоединяется к плате EHIOS с помощью кольца и адаптера SCI. Тактовая частота - 33 Мгц. Разрядность шины - 32/64 бит. Пиковая скорость передачи данных - 132 Мбайт/с.

Шина Multibus II. В серверах RM600E шина Multibus II реализована как дополнительная подсистема ввода/вывода с 6 гнездами MBII для подключения связных контроллеров, которые применяются в семействе RM600. В системной стойке RM600 E используется "локальная" версия Multibus II (MBII-L), в то время как в стойках расширения и стойках ввода/вывода - "внешняя" версия Multibus II, которая подсоединяется к плате EHIOS с помощью кольца и адаптера SCI. Multibus II представляет собой стандартизованную, синхронную 32-битовую шину. Все магистрали адреса, данных и управления контролируются четностью. Тактовая частота - 10 Мгц. Разрядность данных - 32 бит. Пиковая скорость передачи данных - 40 Мбайт/с.

Шина SCSI-2. Шина SCSI-2 используется для подсоединения устройств массовой памяти. Устройства SCSI со сменными носителями данных, размещаемые в системной стойке, используют соединитель с однофазными сигналами (SE, 8 бит). Жесткие SCSI-диски, устанавливаемые в системной стойке, также управляются однофазными сигналами (SE, 16 бит), в то время как жесткие SCSI-диски, размещаемые в стойках расширения, подсоединяются с помощью парафазных (дифференциальных) сигналов (DF, 16 бит). Из-за большей длины кабеля и с целью повышения безопасности внешние SCSI-устройства типа RAID-массивов, библиотек оптических дисков, накопителей на магнитной ленте и автозагрузчиков всегда подсоединяются с помощью дифференциального SCSI (DF). Тактовая частота: в асинхронном режиме - 1,5 Мгц, в синхронном (Fast) режиме - 5 (10) Мгц. Разрядность данных: 8/16 бит. Скорость передачи данных в асинхронном режиме - 1,5 Мбайт/с. Скорость передачи данных в синхронном режиме - 5/10/20 Мбайт/с.

Кольцо SCI. В соответствии с технологией SCI, удаленные подсистемы ввода/вывода могут подсоединяться к системе либо по принципу "точка-точка", либо с помощью кольца, в котором максимально допускается до четырех узлов (система плюс 3 узла). Максимальная длина кабеля между двумя узлами составляет 6 м. Каждая система RM600 E может поддерживать до четырех колец SCI, поэтому к системе с помощью колец SCI может быть подсоединено до 12 удаленных подсистем ввода/вывода. Максимальная пропускная способность данных между двумя узлами в кольце составляет 200 Мбайт/с.

Последовательная шина диагностики. Шина диагностики (CAN-bus) соединяет все стойки системы. По этой шине от системной стойки к другим стойкам передаются команды включения/выключения, а из внешних стоек поступают сообщения об ошибках. Шина диагностики используется также при организации кластера для пересылки команд переключения на горячий резерв.

3.4. Шасси SPbus

Системное шасси RM600 E (SPbus) имеет 16 гнезд для установки плат, из которых только 11 реально доступны. Гнезда SPbus 1, 3, 11, 13 и 15 не могут использоваться - они закрываются платами, имеющими двойную ширину (процессорными платами и платами EHIOS-SCI). Для платы EHIOS с локальной подсистемой ввода/вывода в шасси SPbus оказываются занятыми следующие гнезда:

• первая подсистема ввода/вывода: для RM600 E30 гнезда с 10 по 15 и для RM600 E70 гнезда с 14 по 15;
• вторая подсистема ввода/вывода: для RM600 E30 и для RM600 E70 - гнезда с 4 по 9.

3.5. Высокопроизводительная система ввода/вывода EHIOS

Поскольку производительность, обеспечиваемая процессорами и более быстрой системой памяти, растет, увеличиваются и требования к подсистеме ввода/вывода. В моделях RM600E реализована усовершенствованная система ввода/вывода EHIOS, которая была разработана с учетом необходимости обеспечения высокой производительности, масштабируемости и связности. При этом была принята во внимание возможность обеспечения высокой производительности за счет непосредственного подключения к системной шине независимых процессоров ввода/вывода. В результате каждый процессор ввода/вывода может обеспечивать работу до четырех высокопроизводительных субмодулей (ATM, SCSI, Ethernet и Fibre Channel) с суммарной пропускной способностью до 100 Мбайт/с.

Система EHIOS подключается непосредственно к SPbus. В зависимости от требуемой конфигурации в эту плату можно установить от одного до четырех субмодулей: Ethernet 10/100 baseT (ETN), ATM 155 Mbit, 8-битовый Single-Ended SCSI (8SE) для устройств со сменными носителями, 16-битовый Single-Ended SCSI (16SE) для жестких дисков в системной стойке RM600 E30, 16-битовый Differential SCSI (16DF) для жестких дисков в системной стойке RM600 E70 и стойке расширения, а также для внешних SCSI-устройств.

Базовая плата EHIOS. Базовая плата EHIOS является основным компонентом системы ввода/вывода. На плате расположены 2 интерфейса V.24 для связи с консолью и с системой удаленного обслуживания (или с удаленной консолью), а также устанавливаемые в нее субмодули (один ETH, один SCSI 8SE, два SCSI 16SE или один SCSI 16DF).

Плата EHIOS с подсистемой ввода/вывода. Каждая плата EHIOS с локальной подсистемой в/в PCI (E-PCI-L) или с локальной подсистемой в/в MBII (E-MBII-L) занимают шесть гнезд на шасси SPbus (в RM600 E70 первая подсистема в/в, E-PCI-L, выходит за пределы шасси SPbus и занимает только гнезда 14 и 15). К локальной подсистеме в/в могут подсоединяться один или два адаптера SCI для связи с удаленными подсистемами в/в с помощью колец SCI.

Автономная плата EHIOS. Автономная плата может включать либо четыре субмодуля (8SE, 16SE, 16DF или ETH), либо один субмодуль ATM.

Плата EHIOS с адаптерами SCI (EHIOS-SCI). Как и на автономную плату, на EHIOS могут устанавливаться субмодули; данная плата была расширена посредством установки в нее платы адаптеров SCI с фиксированными компонентами (два адаптера кольца SCI). EHIOS-SCI занимает два гнезда на шасси SPbus.

Плата EHIOS MESH. Плата EHIOS с субмодулем MESH используется для сетевого подключения к системе RM1000.

3.6. Контроллеры PCI

В системах RM600 E30/E70 могут использоваться следующие контроллеры PCI: Fast/Wide SCSI, контроллер локальной сети Fast Ethernet 10/100 Mbits/s, контроллер SAS (single attached station) FDDI (P-LCF-S), контроллер DAS (dual attached station) FDDI (P-LCF-D), Token Ring (P-LCT), Fibre Channel AL 100 MB/sec (P-FC-AL), контроллер WAN X.21/V.24/V.35

3.7. Контроллеры Multibus II

Для подсистемы ввода/вывода MBII доступно большое число контроллеров, которые применяются в системах RM600:

• CCA, коммуникационный контроллер на 2 или 4 соединения, реализующих пару интерфейсов V.24/V.28 (до 19.2 Кбит/с) или интерфейс V.11/X.21 (до 64 Кбит/с);
• CCA2, коммуникационный контроллер соединения X.21 с максимальной суммарной скоростью передачи 2 Мбит/с;
• CCS7, коммуникационный контроллер с 4-мя соединениями SS7 для интеллектуальных сетей;
• CCS0, коммуникационный контроллер ISDN с одним или двумя соединениями S0. Одно соединение S0 поддерживает два B-канала (по 64 Кбит/с каждый) плюс один D-канал (16 Кбит/с) для сигнализации;
• CCS2M, S2 коммуникационный контроллер для поддержки одновременно 30 постоянных или коммутируемых соединений ISDN с различными компьютерами.

3.8. Массовая память

Внутренняя массовая память. Устройства внутренней массовой памяти (жесткие диски и устройства со сменными носителями данных) системы RM600 E устанавливается в системную стойку и стойки расширения.

В зависимости от модели и общего количества стоек в систему может быть установлено до 623 жестких дисков размером 3.5". Имеется возможность выбора емкости дисковых накопителей (4,5 или 9 Гбайт), что обеспечивает максимальную емкость дисковой памяти в 5,7 Тбайт.

Устройства со сменными носителями размещаются в системной стойке, где предусмотрено два отсека для устройств с размером 5.25" (CD-ROM, лента) и три отсека для устройств с размером 3.5" (флоппи-дисковод, DAT). Если требуется большее количество устройств со сменными носителями, то к системе можно подключить до двух периферийных блоков (BG51/BG52), каждый из которых имеет по два отсека для устройств с размером 5.25".

Помимо устройств, которые устанавливаются в системную стойку и стойки расширения, к серверам RM600 E могут подключаться внешние устройства с помощью шин дифференциального SCSI или Fibre Channel:

• система дисковой памяти Symmetrix 3000 от EMCI: отказоустойчивая подсистема памяти емкостью до 2.95 Тбайт и множеством дополнительных возможностей по централизованному администрированию, управлению безопасностью и организации непрерывной работы вычислительного центра;
• система памяти PXRE-S / -F: Отказоустойчивая система памяти, обеспечивающая емкость до 180 Гбайт и реализующая RAID уровней 0, 1 и 3/5. Имеется дополнительная возможность установки резервного контроллера RAID. Система подходит для построения кластеров HV и параллельных баз данных. Подключается к RM600 E30/E70 с помощью 16-битового интерфейса SCSI DF или Fibre Channel;
• оптическая архивная система PXM1: предусматривает возможность установки от 2 до 12 многофункциональных накопителей для перезаписываемых оптических дисков ROD (Rewritable Optikal Disks) и дисков с однократной записью WORM (Write Once Read Many), а также от 32 до 238 стекеров. Емкость памяти от 83,2 до 618,8 Гбайт;
• автозагрузчик 9084 8-мм магнитной ленты с возможностью установки от 1 до 4 лентопротяжных механизмов, емкостью от 77 Гбайт (без компрессии на 11 х 7 Гбайт кассетах) до 3,2 Тбайт (с компрессией на 80 х 40 Гбайт картриджах);
• лентопротяжный механизм PXT0 для картриджей с 36-дорожечной лентой шириной 0.5". Емкость картриджа 2.4 Гбайт (с компрессией); стекер для картриджей емкостью 7/14 Гбайт;
• лентопротяжный механизм PXT1 для картриджей со 128-дорожечной лентой 0.5". Емкость картриджа 30 Гбайт (с компрессией); стекер на 10 картриджей. Устройство PXT1-MC90 для использования в системах архивирования ABBA от компании Grau. - автозагрузчик PXT7 с возможностью установки от 1 до 6 лентопротяжных механизмов и от 10 до 100 картриджей; максимальная емкость памяти 7 Тбайт.

3.9. Вопросы повышения надежности

Необходимый уровень готовности системы RM600 E может быть обеспечен путем выбора и комбинации различных стандартных компонентов.

Блок резервного батарейного питания (BBU). Интегрированный BBU предотвращает потери данных в результате отказа первичного питания. Стойки RM600 E30 могут быть оборудованы интегрированным блоком резервного батарейного питания, который поддерживает упорядоченное выключение системы. Однако при этом прерывается выполнение приложений. Интегрированный BBU может поддерживать питание стойки в течение 1 минуты. Помимо организации упорядоченного выключения питания интегрированный BBU служит резервом на случай кратковременных отказов и нарушений норм первичного питания. Внешние блоки резервного батарейного питания служат для защиты системы от длительных перерывов в работе первичного электропитания и гарантии упорядоченного выключения. Рекомендуется использовать внешний BBU, размещаемый в отдельной стойке. При использовании нескольких внешних BBU и их распределении по стойкам RM600 E возможна организация резервного питания на длительное время.

Источник бесперебойного питания (UPS). Вместо внешних блоков резервного батарейного питания для системы RM600 E можно установить один центральный UPS. Диагностический процессор поддерживает сигнальный интерфейс для UPS серий 99038-7xx и 9071-Pxxx. Кроме того, UPS может использоваться как дополнение к блоку резервного батарейного питания для поддержки работы внешних устройств. В каждой системе RM600 можно установить несколько UPS, которые в этом случае должны распределяться по всем стойкам. Системы RM600 E с избыточными источниками питания, которые подсоединяются к двум фазам (в модели E30) или к 3 фазам (в модели E70), могут подсоединяться к трехфазным UPS или к нескольким однофазным UPS.

Избыточность и оперативная замена компонентов (OLR - online replacement). Системные стойки, а также стойки расширения и в/в могут быть оборудованы избыточной системой электропитания, обеспечивающей возможность работы в случае отказа источника питания. Неисправный источник может быть заменен в процессе работы системы. Источники подсоединяются к разным фазам. Все стойки RM600 E (за исключением стойки BBU) оборудуются по крайней мере тремя блоками вентиляторов. В каждом имеется по 2 вентилятора. В случае отказа одного скорость вращения второго удваивается. Дефектный блок вентиляторов может быть заменен во время работы системы. Все жесткие диски размером 3.5" в стойках RM600 E заменяются без выключения питания (жесткий диск может быть заменен или установлен без выключения шлейфа SCSI).

3.10. Конфигурации высокой готовности

Сервер RM600 E поддерживает концепцию построения кластеров высокой готовности. В зависимости от типа приложения можно выбрать между кластерным решением горячего резерва или параллельной базы данных.

Кластер с горячим резервом. Такой кластер обеспечивает наблюдение за неисправностями работающих систем. Если обнаруживается неисправный сервер, система автоматически реконфигурирует свои периферийные SCSI-устройства с помощью специальной системы "коммутации SCSI" и переключает выбранные приложения на функционирующий узел. Это решение характеризуется возможностью быстрого переключения на горячий резерв как на фронтальной системе (клиенте), так и на серверной системе. Кластеры с горячим резервом могут включать до 8 узлов.

Кластер параллельной базы данных. Если для заказчика важна непрерывная доступность базы данных, то рекомендуется решение под названием "кластер параллельной базы данных". В этом случае до 8 систем, в состав которых может входить до 192 процессов, могут быть объединены в связанную систему для обеспечения доступа к одной и той же базе данных. Такой кластер позволяет достичь того же уровня масштабирования системы, который можно построить на базе концепции MPP. Кластеризация повышает также общую готовность системы, поскольку доступ к базе данных поддерживается даже в случае отказа одного из узлов. Оба типа кластеров базируются на унифицированной аппаратной концепции, которая поддерживает доступ нескольких узлов к одной и той же подсистеме массовой памяти (дискам, RAID-массивам, накопителям на магнитной ленте и т.д.).

Центральным является так называемое устройство изоляции SCSI (SISO), которое позволяет достаточно просто организовать кабельные соединения и оперативную замену отдельных узлов в сети. При больших расстояниях (до 1000 м) между узлами могут устанавливаться оптоволоконные преобразователи.

4. Reliant UNIX

Семейство систем RM поставляется с 64-битовой операционной системой Reliant UNIX, совместимой со всеми стандартами UNIX, в частности, UNIX 95. Кроме того, в ней реализовано множество дополнительных функций, необходимых для построения систем коммерческого применения. В этом контексте прежде всего необходимо упомянуть специальные расширения для поддержки симметричных мультипроцессорных систем RM400 и RM600. Линейный рост производительности при увеличении числа процессоров стал возможным благодаря превращению операционной системы в полностью параллельную. Кроме того, в Reliant UNIX имеются разнообразные функции повышения стабильности и обеспечения высокой готовности: регистрация ошибок, процедуры идентификации неисправных аппаратных компонентов и восстановления, построения кластерных конфигураций и многие другие. Именно эти расширения позволяют применять Reliant UNIX в вычислительных системах предприятий, которые ранее были вотчиной мэйнфреймов.

Хотя NT и выходит на рынок серверов, основная область ее применения ограничивается системами средней производительности. В будущем в сегменте высокопроизводительных вычислений доминирующей операционной системой останется UNIX. Причиной тому - реализованная в большинстве UNIX-систем поддержка конфигураций жестких дисков в диапазоне терабайтов, крупномасштабных SMP-архитектур, кластерных конфигураций, построенных на базе SMP-систем, и MPP-систем для приложений принятия решений.

Для операционной системы, ориентированной на сегмент высокопроизводительных вычислений, существенным является обеспечение расширенных функций высокой готовности, включая поддержку горячей замены компонентов, избыточные аппаратные компоненты (вентиляторы, источники питания и т.п.) и автоматическую реконфигурацию на случай неисправности. В этой области сегодня Reliant UNIX намного превосходит Windows NT. Более того, в Reliant UNIX имеется широкий спектр функций, необходимых для работы современного вычислительного центра, включая функции печати, управления заданиями и резервного копирования. Однако следует отметить, что в секторе высокопроизводительных вычислений UNIX будет превосходить по функциональным возможностям Windows NT еще в течение длительного времени, в частности, потому, что основные инвестиции Microsoft связаны с ориентацией на массовый рынок систем среднего класса.

Далее следует отметить, что архитектура процессоров MIPS представляет собой одну из первых 64-битовых архитектур в коммерческом использовании, что, как известно, позволяет преодолеть ограничение 32-разрядной адресации для приложений и допускает создание максимальной конфигурации памяти, превышающей 4 Гбайт. При этом 64-битовая архитектура Reliant UNIX обеспечивает полную совместимость с применявшейся ранее 32-битовой архитектурой. Это, в частности, означает, что приложения не обязательно должны быть перетранслированы для выполнения на 64-битовой архитектуре, так можно сэкономить издержки на модернизацию существующих прикладных пакетов.

Версия 5.44 Reliant UNIX допускает расширение основной памяти серверов до 24 Гбайт. Такая возможность оказывается существенной для крупных серверов, которые могут поддерживать одновременную работу тысяч пользователей, поскольку на производительность системы не должны влиять медленные процессы перекачки данных с жестких дисков в основную память и обратно. В частности, эффективность работы крупномасштабных систем обработки транзакций существенно зависит от возможности использования больших областей памяти. На данном этапе для крупномасштабных систем OLTP требуются буферы базы данных, объемом в несколько гигабайт. Кроме того, желательно использовать 64-битовую технологию и для основных прикладных систем, когда необходима поддержка параллельной работы большого числа пользователей и требуется обработка больших объемов данных. Это, в частности, справедливо в случае интеграции в коммерческих приложениях обработки изображений, видео- и аудиоданных.

Заключение

Высокопроизводительные серверы RM600E и RM1000 компании Siemens Nixdorf позволяют решать практически все задачи, которые могут возникнуть при работе современного предприятия. В будущем в эти системы смогут интегрироваться процессоры, построенные на базе новейших технологий. Применение системных архитектур ccNUMA и MPP, а также концепции построения открытых корпоративных кластеров свидетельствуют о том, что компания сохраняет свои позиции на современном динамично развивающемся рынке высокопроизводительных систем.

Разработка 64-битовой операционной системы Reliant UNIX, в которой реализована поддержка 32-битовых приложений, доказывает, что SNI очень внимательно относится к потребностям заказчиков. Объединение возможностей Reliant UNIX и серверов семейства RM позволило создать надежную аппаратно-программную платформу для организации корпоративных вычислений в настоящем и в будущем.

Литература