Корпоративные ПК-серверы

Андрей Борзенко

До недавнего времени лишь немногие фирмы выпускали корпоративные серверы, которые, как правило, имели специфичную архитектуру, базирующуюся на RISC-процессорах. Но времена изменились. Сегодня изготовление производительных и надежных серверов перестало быть прерогативой крупных компаний, доминировавших на этом секторе рынка в течение десятилетий. Благодаря развитию ПК-архитектуры стало возможным построение серверов из стандартных компонентов, широко представленных на компьютерном рынке: микропроцессоров, наборов микросхем, системных плат и платформ. Так, большое количество мелких и средних компаний наладили сборку ПК-серверов на базе платформ Intel (www.intel.com). Эта корпорация предлагает широкий спектр оборудования, ориентированного не на конечного потребителя, а для третьих производителей.

Микропроцессор для ПК-серверов Intel Pentium III Xeon

Новое веяние коснулось и российских фирм. В настоящее время очень многие отечественные компании, специализирующиеся на сборке компьютеров, стали выпускать серверы под собственной торговой маркой. Технические характеристики ПК-серверов, предлагаемых некоторыми российскими фирмами-производителями, приведены в таблице.

Четыре в одном

Довольно часто ИТ-менеджеры сталкиваются с проблемой выбора сервера. Это не такая уж простая задача, как может показаться на первый взгляд, и вряд ли мы сможем разобраться с ней в рамках одной статьи. Остановимся только на нескольких важных аспектах, на которые следует обратить внимание при решении данной проблемы. Итак.

Масштабируемость, производительность, надежность и управляемость - вот главные критерии, которыми обычно руководствуются при выборе сервера. Для начала хотелось бы отметить, что под масштабируемостью (scalability), как правило, понимают способность сервера сохранять общую производительность при увеличении числа обслуживаемых пользователей или обрабатываемых транзакций. Иными словами, должна существовать возможность наращивания мощности сервера по мере надобности. Обеспечить масштабируемость сервера, т. е. предсказуемый рост показателей системных характеристик, могут только дополнительные вычислительные ресурсы. Однако простая расширяемость (expandability) системы (добавление оборудования) еще не гарантирует повышения производительности. Общая скорость работы сервера зависит от многих факторов и в немалой степени определяется производительностью его самого медленного компонента. В данном случае надо учитывать и возможности ПО.

Производительность и масштабируемость

Как правило, повышение производительности осуществляется за счет использования быстрых и мощных процессоров, а также специальных архитектурных решений, как-то: специальные и локальные шины, скоростные интерфейсы (особенно для дисковых подсистем) и т. п.

Если “узкое место” сервера - центральный процессор, то одним из вариантов масштабирования является увеличение их числа. По опубликованным данным, ПК-сервер достаточно хорошо масштабируется до четырех процессоров.

Речь в данном случае идет о методе симметричной многопроцессорности (Symmetric Multi Processing, SMP), когда на любом процессоре может выполняться любая задача: прикладная программа, сетевая операционная система, операции обмена с диском или обработка сетевого трафика. Более того, при этом процессоры могут совместно выполнять одну и ту же задачу. Когда один из них завершает свою работу, он может взять на себя часть нагрузки другого. Таким образом, метод SMP позволяет эффективно использовать процессоры, уменьшая время их простоя. Большинство современных сетевых операционных систем поддерживают SMP.

При асимметричной многопроцессорности (Asymmetric Multi Processing, ASMP) каждому процессору назначается конкретная задача: на одном обрабатывается сетевой ввод-вывод, на другом функционирует сетевая операционная система, а третий используется для работы с СУБД. В этом случае обеспечивается максимальная производительность выполнения задач, но невозможно добиться эффективной загрузки процессоров.

Увеличение тактовой частоты центрального процессора может влиять на повышение общей производительности сервера, однако по понятным причинам эта зависимость не прямо пропорциональна. То же самое можно сказать и об увеличении количества одновременно работающих процессоров. Дело в том, что скорость доступа к оперативной памяти существенно отстает от возможностей процессоров, не говоря уже о подсистеме ввода-вывода.

В качестве процессоров для ПК-серверов обычно рекомендуются микросхемы Pentium II Xeon и Pentium III Xeon, однако могут использоваться и Pentium II или Pentium III. Максимальная тактовая частота микропроцессоров Intel в этом году должна превысить 600 МГц. На смену 32-разрядному семейству Pentium вскоре ожидается приход 64-разрядных микропроцессоров Merced.

Обычно считается, чем больше кэш-памяти имеет система, тем лучше. Однако такие системы стоят гораздо дороже, поэтому увеличение кэш-памяти для повышения масштабируемости ограничено чисто прагматическими соображениями и используется достаточно редко. К тому же в микропроцессорах Intel Pentium Xeon объем вторичной кэш-памяти может достигать 2 Мб.

То же самое относится и к общему объему оперативной памяти. Размер ОЗУ, как правило, можно увеличить до нескольких гигабайт. В качестве элементов памяти обычно используются модули типа EDO, SDRAM или DDR SDRAM, работающие на тактовых частотах 66, 100 и 133 МГц. Будущее оперативной памяти корпорация Intel связывает с модулями Direct Rambus, которые будут работать на частоте 600 и даже 800 МГц.

Нередко “узким местом”, ограничивающим масштабируемость системы, включающей несколько мощных процессоров, является подсистема ввода-вывода. Через нее подключается большинство высокопроизводительных периферийных адаптеров. В качестве подобных подсистем в современных серверах обычно применяются шины PCI, EISA и PCI-X. Последняя обеспечивает пропускную способность более 1 Гб/с. Дальнейшее развитие подсистем ввода-вывода связано с развитием спецификаций Next Generation I/O (Intel) и Future I/O (триумвират Compaq, Hewlett-Packard и IBM).

Между подсистемой ввода-вывода и самим периферийным оборудованием располагаются интерфейсы промежуточного уровня. Например, для систем хранения данных в основном используются интерфейсы SCSI (Small Computer System Interface), SSA (Serial Storage Architecture) и FC-AL (Fibre Channel - Arbitrated Loop).

Сетевые адаптеры в большинстве случаев являются для сервера дополнительными устройствами, поскольку их тип определяется только при конкретной реализации сети. Часто бывает важно обеспечить равномерную загрузку сегментов при использовании нескольких адаптеров. Следует иметь в виду, что устройства, работающие в режиме главного абонента (bus master), уменьшают нагрузку на центральный процессор.

Конструктивные особенности сервера определяют его расширяемость. Это касается как количества разъемов для процессоров и модулей (или плат) памяти, так и числа разъемов шин расширения. Увеличение объема дисковой памяти зависит и от числа свободных монтажных отсеков под встраиваемые накопители. На возможности расширения влияет и вариант исполнения сервера: тип “стойка” (rack) или тип “башня” (tower). Некоторые модели благодаря специальному набору приспособлений могут быть довольно легко преобразованы из “стойки” в “башню” и наоборот.

Большое внимание при выборе сервера следует уделить характерным особенностям прикладного ПО, поскольку оно предъявляет вполне определенные требования к аппаратному обеспечению. Например, при обработке большого числа случайных запросов наилучшими окажутся дисковые устройства с минимальным временем поиска, а для выполнения последовательных операций записи-чтения - накопители, имеющие наивысшую скорость вращения шпинделя. Если СУБД интенсивно используют центральный процессор и дисковую подсистему, то Web-серверы очень активно работают с подсистемой ввода-вывода. Следовательно, в зависимости от типа приложения надо обращать особое внимание на ту или иную подсистему сервера.

Надежность и управляемость

Сервер может демонстрировать высочайшую производительность, но не станет конкурентоспособным, если не будет гарантировать абсолютную надежность. Результаты опроса, проведенного компанией GartnerGroup, показали, что на первом месте для ИТ-менеджеров при выборе сервера стоит именно надежность техники: так считает большинство опрошенных - 33%. А вот производительность оказалась лишь на третьем месте: ее назвали главным для себя показателем всего 8% респондентов.

Высокая надежность серверов достигается путем реализации комплекса мер, направленных, например, на обеспечение необходимого тепло- и массообмена в корпусе компьютера, контроля за датчиками температуры важнейших компонентов, слежения за рядом других параметров, а также полного или частичного дублирования подсистем.

Основными способами обеспечения целостности информации при обработке и хранении данных являются их контроль и избыточность. Для модулей оперативной памяти обычно используется контроль с исправлением ошибок ECC (Error Checking and Correction), а для дисковых накопителей - технология S.M.A.R.T. Кэш-память с обратной записью ускоряет работу сервера, но более безопасна для целостности данных кэш-память со сквозной записью в ОЗУ.

Повсеместное распространение получило использование в серверах RAID-подсистем и “горячей” замены дисковых накопителей. Наиболее популярными являются дисковые подсистемы RAID 5, которые имеют высокую производительность при чтении, но относительно низкую при записи. Наивысшую производительность обеспечивают подсистемы RAID 10, но они и самые дорогие.

Несомненно, что для любого сервера жизненно важно его качественное и бесперебойное энергопитание. В связи с этим некоторые модели могут иметь сдвоенные или резервные блоки питания. Неотъемлемые компоненты многих систем - резервные подсистемы вентиляции. В некоторых моделях предусмотрено место для установки собственных ИБП (UPS). По-прежнему большое внимание уделяется надежному архивированию данных на магнитный носитель. Для ряда моделей ПК-серверов стример является дополнительным устройством.

Особое значение для надежной работы серверов имеют различные блокировки и средства защиты, например, от несанкционированного доступа к клавиатуре, к приводу флоппи-дисков, в корпус устройства и т. д. Широко применяются также различные системы паролей.

В немалой степени на надежность сервера оказывают влияние те средства управления, с помощью которых администратор сети может заранее выявить потенциальные источники отказов и вовремя их устранить. Обычно с момента включения сервера встроенные средства диагностики и специальное ПО ведут мониторинг и сбор статистики не только о температуре, но и о состоянии основных компонентов системы: центрального процессора, памяти, накопителей, шин и т. д. Кроме того, эти средства могут выполнять анализ состояния сети и отслеживать загрузку системной шины. Малейшие отклонения от заданных параметров моментально локализуются, и информация о них поступает к администратору.

Как правило, вместе с сервером поставляются специальные средства дистанционного управления, предназначенные для доступа к его ресурсам с удаленного компьютера. Эти средства позволяют, например, инициировать процессы резервного копирования или восстановления данных, вести диагностику сервера в реальном времени, осуществлять переконфигурирование системы и даже перезапускать сам сервер.

Неправильно сконфигурированная ОС или некорректно установленный драйвер могут значительно ухудшить характеристики сервера. Чтобы этого избежать, в комплект его поставки могут быть включены базовые инструменты для конфигурации и оптимизации системы, которые проводят пользователя через весь процесс начальной установки, обеспечивают простую переконфигурацию и предоставляют необходимые для конкретной ОС драйверы.

тельность оказалась лишь на третьем месте: ее назвали главным для себя показателем всего 8% респондентов.

Высокая надежность серверов достигается путем реализации комплекса мер, направленных, например, на обеспечение необходимого тепло- и массообмена в корпусе компьютера, контроля за датчиками температуры важнейших компонентов, слежения за рядом других параметров, а также полного или частичного дублирования подсистем.

Основными способами обеспечения целостности информации при обработке и хранении данных являются их контроль и избыточность. Для модулей оперативной памяти обычно используется контроль с исправлением ошибок ECC (Error Checking and Correction), а для дисковых накопителей - технология S.M.A.R.T. Кэш-память с обратной записью ускоряет работу сервера, но более безопасна для целостности данных кэш-память со сквозной записью в ОЗУ.

Повсеместное распространение получило использование в серверах RAID-подсистем и “горячей” замены дисковых накопителей. Наиболее популярными являются дисковые подсистемы RAID 5, которые имеют высокую производительность при чтении, но относительно низкую при записи. Наивысшую производительность обеспечивают подсистемы RAID 10, но они и самые дорогие.

Несомненно, что для любого сервера жизненно важно его качественное и бесперебойное энергопитание. В связи с этим некоторые модели могут иметь сдвоенные или резервные блоки питания. Неотъемлемые компоненты многих систем - резервные подсистемы вентиляции. В некоторых моделях предусмотрено место для установки собственных ИБП (UPS). По-прежнему большое внимание уделяется надежному архивированию данных на магнитный носитель. Для ряда моделей ПК-серверов стример является дополнительным устройством.

Особое значение для надежной работы серверов имеют различные блокировки и средства защиты, например, от несанкционированного доступа к клавиатуре, к приводу флоппи-дисков, в корпус устройства и т. д. Широко применяются также различные системы паролей.

В немалой степени на надежность сервера оказывают влияние те средства управления, с помощью которых администратор сети может заранее выявить потенциальные источники отказов и вовремя их устранить. Обычно с момента включения сервера встроенные средства диагностики и специальное ПО ведут мониторинг и сбор статистики не только о температуре, но и о состоянии основных компонентов системы: центрального процессора, памяти, накопителей, шин и т. д. Кроме того, эти средства могут выполнять анализ состояния сети и отслеживать загрузку системной шины. Малейшие отклонения от заданных параметров моментально локализуются, и информация о них поступает к администратору.

Как правило, вместе с сервером поставляются специальные средства дистанционного управления, предназначенные для доступа к его ресурсам с удаленного компьютера. Эти средства позволяют, например, инициировать процессы резервного копирования или восстановления данных, вести диагностику сервера в реальном времени, осуществлять переконфигурирование системы и даже перезапускать сам сервер.

Неправильно сконфигурированная ОС или некорректно установленный драйвер могут значительно ухудшить характеристики сервера. Чтобы этого избежать, в комплект его поставки могут быть включены базовые инструменты для конфигурации и оптимизации системы, которые проводят пользователя через весь процесс начальной установки, обеспечивают простую переконфигурацию и предоставляют необходимые для конкретной ОС драйверы.