Хотя влияние более быстрого процессораявно на производительности не сказывается, оно заметно снижает коэффициентиспользования ЦП. Во многих серверах этого класса используется процессоры486DX2/66, Pentium с тактовой частотой 60 и 90 МГц, microSPARC-II и PowerPC. Аналогичнопроцессорам влияние типа системной шины (EISA соскоростью 33 Мбит/с или PCI со скоростью 132 Мбит/с)также минимально при таком режиме использования.
Однако для файл-серверов общегодоступа, с которыми одновременно могут работать несколько десятков, а то исотен человек, простой однопроцессорной платформы и программного обеспечения Novell может оказаться недостаточно. В этом случае используютсямощные многопроцессорные серверы с возможностями наращивания оперативнойпамяти до нескольких гигабайт, дискового пространства до сотен гигабайт,быстрыми интерфейсами дискового обмена (типа Fast SCSI-2,Fast&Wide SCSI-2 и Fiber Channel) инесколькими сетевыми интерфейсами. Эти серверы используют операционную систему UNIX, сетевые протоколы TCP/IP и NFS. На базе многопроцессорных UNIX-серверов обычностроятся также серверы баз данных крупных информационных систем, так как наних ложится основная нагрузка по обработке информационных запросов. Подобногорода серверы получили название суперсерверов.
По уровню общесистемнойпроизводительности, функциональным возможностям отдельных компонентов,отказоустойчивости, а также в поддержке многопроцессорной обработки,системного администрирования и дисковых массивов большой емкости суперсерверывышли в настоящее время на один уровень с мейнфреймами и мощнымиминикомпьютерами. Современные суперсерверы характеризуются:
• наличием двух или более центральных процессоров RISC, либо Pentium, либо Intel 486;
©ЦентрИнформационных Технологий, 1995 11
•многоуровневой шинной архитектурой, в которой запатентованная высокоскоростнаясистемная шина связывает между собой несколько процессоров и оперативнуюпамять, а также множество стандартных шин ввода/вывода, размещенных в том же корпусе;
• поддержкой технологии дисковыхмассивов RAID;
•поддержкой режима симметричной многопроцессорной обработки, которая позволяетраспределять задания по нескольким центральным процессорам или режимаасимметричной многопроцессорной обработки, которая допускает выделениепроцессоров для выполнения конкретных задач.
Как правило, суперсерверы работаютпод управлением операционных систем UNIX, а в последнеевремя и Windows NT (на Digital2100 Server Model A500MP), которые обеспечиваютмногопотоковую многопроцессорную и многозадачную обработку. Суперсерверы должныиметь достаточные возможности наращивания дискового пространства ивычислительной мощности, средства обеспечения надежности хранения данных изащиты от несанкционированного доступа. Кроме того, в условиях быстро растущейорганизации, важным условием является возможность наращивания и расширения ужесуществующей системы.
1.2.4. Мэйнфреймы
Мейнфрейм - это синоним понятия"большая универсальная ЭВМ". Мейнфреймы и до сегодняшнего дняостаются наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров) вычислительнымисистемами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режимэксплуатации. Они могут включать один или несколько процессоров, каждый изкоторых, в свою очередь, может оснащаться векторными сопроцессорами(ускорителями операций с суперкомпьютерной производительностью). В нашемсознании мейнфреймы все еще ассоциируются с большими по габаритам машинами,требующими специально оборудованных помещений с системами водяного охлажденияи кондиционирования. Однако это не совсем так. Прогресс в областиэлементно-конструкторской базы позволил существенно сократить габариты основныхустройств. Наряду со сверхмощными мейнфреймами, требующими организациидвухконтурной водяной системы охлаждения, имеются менее мощные модели, дляохлаждения которых достаточно принудительной воздушной вентиляции, и модели,построенные по блочно-модульному принципу и не требующие специальных помещенийи кондиционеров.
Основнымипоставщиками мейнфреймов являются известные компьютерные компании IBM, Amdahl, ICL, Siemens Nixdorf и некоторые другие, новедущая роль принадлежит безусловно компании IBM.Именно архитектура системы IBM/360, выпущенной в 1964году, и ее последующие поколения стали образцом для подражания. В нашей странев течение многих лет выпускались машины ряда ЕС ЭВМ, являвшиеся отечественныманалогом этой системы.
В архитектурномплане мейнфреймы представляют собой многопроцессорные системы, содержащие одинили несколько центральных и периферийных процессоров с общей памятью, связанныхмежду собой высокоскоростными магистралями передачи данных. При этом основнаявычислительная нагрузка ложится на центральные процессоры, а периферийныепроцессоры (в терминологии IBM - селекторные,блок-мультиплексные, мультиплексные каналы и процессоры телеобработки)обеспечивают работу с широкой номенклатурой периферийных устройств.
Первоначально мейнфреймыориентировались на централизованную модель вычислений, работали подуправлением патентованных операционных систем и имели ограниченные возможностидля объединения в единую систему оборудования различных фирм-поставщиков.Однако повышенный интерес потребителей к открытым си-
стемам, построеннымна базе международных стандартов и позволяющим достаточно эффективноиспользовать все преимущества такого подхода, заставил поставщиков мейнфреймовсущественно расширить возможности своих операционных систем в направлениисовместимости. В настоящее время они демонстрирует свою "открытость",обеспечивая соответствие со спецификациями POSIX1003.3, возможность использования протоколов межсоединенийOSI и TCP/IP или предоставляя возможность работына своих компьютерах под управлением операционной системы UNIXсобственной разработки.
Стремительный рост производительностиперсональных компьютеров, рабочих станций и серверов создал тенденцию переходас мейнфреймов на компьютеры менее дорогих классов: миникомпьютеры имногопроцессорные серверы. Эта тенденция получила название"разукрупнение" (downsizing). Однако этотпроцесс в самое последнее время несколько замедлился. Основной причинойвозрождения интереса к мей-нфреймам эксперты считают сложность перехода краспределенной архитектуре клиент-сервер, которая оказалась выше, чемпредполагалось. Кроме того, многие пользователи считают, что распределеннаясреда не обладает достаточной надежностью для наиболее ответственныхприложений, которой обладают мейнфреймы.
Очевидно выбор центральной машины(сервера) для построения информационной системы предприятия возможен толькопосле глубокого анализа проблем, условий и требований конкретного заказчика идолгосрочного прогнозирования развития этой системы.
Главным недостатком мейнфреймов внастоящее время остается относительно низкое соотношение производительность/стоимость.Однако фирмами-поставщиками мейнфреймов предпринимаются значительные усилия поулучшению этого показателя.
Следует также помнить, что в миресуществует огромная инсталлированная база мейнфреймов, на которой работаютдесятки тысяч прикладных программных систем. Отказаться от годаминаработанного программного обеспечения просто не разумно. Поэтому в настоящеевремя ожидается рост продаж мейнфреймов по крайней мере до конца этогостолетия. Эти системы, с одной стороны, позволят модернизировать существующиесистемы, обеспечив сокращение эксплуатационных расходов, с другой стороны,создадут новую базу для наиболее ответственных приложений.
1.2.5. Кластерные архитектуры
Двумя основнымипроблемами построения вычислительных систем для критически важных приложений,связанных с обработкой транзакций, управлением базами данных и обслуживаниемтелекоммуникаций, являются обеспечение высокой производительности ипродолжительного функционирования систем. Наиболее эффективный способдостижения заданного уровня производительности - применение параллельныхмасштабируемых архитектур. Задача обеспечения продолжительного функционированиясистемы имеет три составляющих: надежность, готовность и удобство обслуживания.Все эти три составляющих предполагают, в первую очередь, борьбу с неисправностямисистемы, порождаемыми отказами и сбоями в ее работе. Эта борьба ведется по всемтрем направлениям, которые взаимосвязаны и применяются совместно.
Повышение надежности основано напринципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов исбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой исверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимовработы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствованияметодов сборки аппаратуры. Повышение уровня готовности предполагает подавлениев определенных пределах влияния отказов и сбоев на работу системы с помощьюсредств контроля и коррекции ошибок, а также средств автоматическоговосстановления вычислительного процесса после проявле-
©ЦентрИнформационных Технологий, 1995 13
ния неисправности,включая аппаратурную и программную избыточность, на основе которой реализуютсяразличные варианты отказоустойчивых архитектур. Повышение готовности естьспособ борьбы за снижение времени простоя системы. Основные эксплуатационныехарактеристики системы существенно зависят от удобства ее обслуживания, вчастности от ремонтопригодности, контролепригодности и т.д.
В последние годы в литературе повычислительной технике все чаще употребляется термин "системы высокойготовности" (High Availability Systems). Все типысистем высокой готовности имеют общую цель - минимизацию времени простоя.Имеется два типа времени простоя компьютера: плановое и неплановое. Минимизациякаждого из них требует различной стратегии и технологии. Плановое времяпростоя обычно включает время, принятое руководством, для проведения работ помодернизации системы и для ее обслуживания. Неплановое время простоя являетсярезультатом отказа системы или компонента. Хотя системы высокой готовностивозможно больше ассоциируются с минимизацией неплановых простоев, ониоказываются также полезными для уменьшения планового времени простоя.