Серверы AlphaServer

ОБЗОРЫ

По оценке IDC, в прошлом году RISC/UNIX-серверы занимали около половины всего серверного рынка. Эти компьютеры обеспечивают требуемый уровень надежности, доступности, масштабируемости и управляемости. Их отличает невысокое отношение коэффициента цена/производительность и довольно низкий показатель совокупной стоимости владения (TCO). RISC/UNIX-серверы работают в филиалах крупных банков, на производстве, в телекоммуникационных компаниях, в правительственных агентствах и исследовательских лабораториях, на транспорте.

Признанным лидером в производстве RISC/UNIX-серверов является Compaq Computer (www.compaq.com), выпускающая семейство компьютеров AlphaServer. В них воплощены технологические достижения и богатый опыт работы этой корпорации - лидера мирового компьютерного рынка. По данным IDC, в 1999 г. Compaq стала самой быстрорастущей компьютерной компанией в UNIX-сегменте рынка серверов. Она лидирует на рынке систем уровня подразделения (системы со средней стоимостью от 250 тыс. до 1 млн. долл.): ее доля составляет 29%, общие доходы - 19,6%. Ее доходы увеличились приблизительно на 160 млн. долл., так что компания переместилась на второе место.

После выхода серверов начального уровня серии DS Compaq захватила часть рынка серверов уровня отдела у более дорогих платформ, у нее второе место с долей рынка 19%, тогда как в 1998 г. компания была здесь на четвертом месте. На рынке серверов уровня предприятия (ценой более 1 млн. долл.) Compaq заняла третье место с долей в доходах 6%. На рынке супермощных систем благодаря серии AlphaServer SC корпорации принадлежит около 5% рынка.

В семейство AlphaServer входят четыре серии серверов: AlphaServer DS, AlphaServer ES, AlphaServer GS и AlphaServer SC. Серия компьютеров HPC (High Perfomance Computing) базируется на моделях серии ES, которые включаются попарно и позволяют достичь мощности суперкомпьютера при сравнительно невысокой цене. Если в моделях AlphaServer DS используется обычно не более двух 64-разрядных процессоров 21264, то в компьютерах AlphaServer СS их может быть несколько сот (до 512).

Компьютеры DS10 применяются в основном в качестве графических станций или небольших серверов для телекоммуникационных и Интернет-приложений, а также как системы для разработки и отладки программного обеспечения. В то же время модели DS20 рекомендуются в качестве серверов баз данных и прикладных программ типа SAP R/3. Серверы среднего класса ES40 идеально подходят для создания автоматизированных систем управления производством, банковских систем и т. п.

В конце прошлого года корпорация Compaq анонсировала свой первый суперкомпьютер - самый мощный на сегодня сервер AlphaServer SC, который обеспечивает высокий уровень производительности в сочетании с простотой управления. Эта система реализована на базе стандартных серверов AlphaServer ES с общей памятью, связанных друг с другом быстродействующим коммутатором. В единую управляемую систему на базе ОС Tru64 UNIX и Tru64 UNIX Cluster можно объединить до 128 таких серверов.

AlphaServer DS

В AlphaServer DS20E применяется 64-разрядная RISC-архитектура Alpha, поддерживающая несколько операционных систем - Tru64 UNIX, OpenVMS и Linux. Все компьютеры построены на базе процессоров Alpha 667 МГц (21264A) и Alpha 500 МГц (21264). Традиционная шинная архитектура заменена в них на систему межсоединения на базе коммутации. Межсоединение осуществляется с помощью набора специализированных микросхем, а трафик распределяется по нескольким маршрутам.

Модель DS20E поддерживает до двух процессоров и до 4 Гб оперативной памяти, установленной в слоты DIMM. Каждый банк памяти состоит из четырех модулей DIMM. Две 256-разрядные шины памяти поддерживают четыре массива памяти, а транзакции защищены средствами контроля и коррекции ошибок ECC. Принимая данные, получатель проверяет их целостность и корректирует обнаруженные ошибки. Для защиты команд используется контроль четности. Пропускная способность системы составляет 5,2 Гб/с.

Микропроцессоры третьего поколения Alpha 21264 реализованы на основе суперскалярной суперконвейерной архитектуры Alpha. Впервые эта архитектура получила воплощение в чипе EV6, который изготавливался по технологии CMOS-6. В настоящее время выпускается микросхема EV67, производимая по технологии CMOS-7. На одной подложке формируется более 15,2 млн. транзисторов.

Внутрикристальная и внекристальная кэш-память обеспечивают очень малую задержку при доступе к данным, что позволяет достичь высокой скорости обработки данных. Емкость внекристальной кэш-памяти в чипе Alpha 21264A - 8 Мб (кэш с удвоенной скоростью обмена данными), тактовая частота 233 МГц. Чип Alpha 21264 с 4 Мб внекристальной кэш-памяти (кэш с отложенной записью) работает с тактовой частотой 200 МГц. Каждая кэш-память подразделяется на 64-разрядный кэш команд (I-кэш) и 64-разрядный кэш данных (D-кэш).

Для максимального увеличения производительности в архитектуре чипов заложено несколько конструктивных решений. За каждый цикл осуществляется выборка четырех команд, и их быстрое выполнение значительно повышает скорость работы. Благодаря переименованию регистров каждая ссылка при записи в регистр получает уникальный адрес. Таким образом удается избежать зависимости от регистров, создающих потенциально узкие места в производительности процессора. Интересно и еще одно архитектурное решение: возможность выполнения команд в порядке, отличном от порядка их выборки. Фактически команды исполняются, как только это становится возможным, что обеспечивает высокую скорость обработки.

Кроме того, в процессорах Alpha 21264 применяется выборка и обработка команд “по предположению”, если заранее неизвестно, участвует ли команда в итоговом маршруте выполнения. Это особенно полезно, например, когда процессор 21264 предсказывает направление переходов и следует по предсказанному маршруту. Развитые средства предсказания переходов в чипе 21264 в сочетании с динамическим выполнением позволяют максимально распараллелить реализацию команд приложений.

Сервер AlphaServer DS10L

Система AlphaServer DS20E может содержать один или два модуля процессоров. Кроме микросхемы Alpha 21264 модуль включает в себя кэш-память второго уровня и преобразователь DC-DC (“постоянный ток в постоянный ток”) с радиатором. Этот преобразователь подает питание на кристалл Alpha. В модуле EV6 кэш-память второго уровня имеет емкость 4 Мб, а в модуле EV67 - 8 Мб.

Благодаря коммутируемому межсоединению по двум независимым шинам памяти можно передавать огромные объемы данных. Каждая шина имеет ширину 256 разрядов (32 байта) и работает с тактовой частотой 83 МГц. Это позволяет получить пропускную способность 2,67 Гб/с на каждую шину (32х83 МГц). Максимальная пропускная способность системы достигает 5,2 Гб/с (2,67х2). В системе применяются две 64-разрядные шины PCI. Для контроллеров может быть доступно шесть слотов - пять для PCI и один для ISA.

Система AlphaServer DS20E поддерживает до семи встроенных устройств хранения данных, включая накопитель CD-ROM, накопитель для дискет и один дополнительный 5,25-дюймовый дисковод со сменным носителем. Всего в систему можно установить до 72,8 Гбайт встроенной дисковой памяти. В отсек для дисков монтируется до четырех дисковых накопителей Ultra2 SCSI (емкостью 9,1 или 18,2 Гб). Это универсальные 1,6-дюймовые дисководы с частотой вращения 10 000 об/мин. В конфигурацию AlphaServer могут входить дополнительные контроллеры PCI RAID.

С каждой системой поставляется ПО Compaq Insight Manager - инструментальное средство, обеспечивающее мониторинг и управление серверами платформы Alpha. Интегрированная консоль дистанционного управления (RMC) позволяет оператору выполнять несколько задач с последовательной консоли: мониторинг питания системы, температуры, вентиляторов, сброс системы, останов, включение/отключение питания. Мониторинг можно проводить как в локальном, так и в удаленном режиме (через модем).

Система AlphaServer DS20E выпускается в тумбовом и стоечном исполнении. Используемые компоненты идентичны для обоих вариантов, но в стойке шасси повернуто на 90 градусов. Стойка имеет высоту 5U и может монтироваться в 67- или 79-дюймовом шкафу M-серии вместе с дополнительными дисководами.

Сервер DS10 (DS10L) является младшей моделью компьютеров на процессоре Alpha 21264. Вместо системной шины в нем используется коммутатор. Выпускаются подобные системы в двух конструктивах:

- DS10 - конструкция корпуса, традиционная для настольных корпоративных ПК: четыре слота PCI и возможность установки до трех жестких дисков;

- DS10L - сверхплоский корпус с минимальными возможностями расширения: один слот PCI, в стандартную поставку не входят CD-ROM и флоппи-дисковод.

Упрощенная конструкция серверов не предусматривает функций обеспечения отказоустойчивости, таких, как замена жестких дисков, блоков питания или вентиляторов в оперативном режиме, а также резервирования компонентов.

Оба варианта системы могут быть установлены в 19-дюймовые направляющие с помощью специальных кронштейнов. Недостаток места внутри корпусов для установки жестких дисков и других систем хранения данных легко восполняется при использовании внешних систем хранения данных типа StorageWorks. Так, даже сверхплоский вариант сервера можно подключить к дисковой подсистеме емкостью в несколько терабайт.

Несмотря на небольшие размеры, эти серверы обладают полной функциональностью под управлением операционных систем Tru64 UNIX или OpenVMS, в частности могут входить в состав кластеров.

В компьютере допускается использование жестких дисков с интерфейсом IDE, однако в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую производительность, рекомендуется использовать жесткие диски с интерфейсом SCSI, для чего необходимо установить дополнительный SCSI-адаптер.

AlphaServer ES

Системы Compaq AlphaServer ES40 выпускаются с 667 МГц процессором Alpha 21264A или 500 МГц Alpha 21264. Как и в моделях DS20, традиционная шина заменена на систему межсоединений на базе коммутации, благодаря чему при увеличении рабочей нагрузки скорость обмена сохраняется на прежнем уровне. Набор микросхем поддерживает уже до четырех процессоров и до 32 Гб ОЗУ. При применении двух и более массивов памяти реализуется принцип чередования.

На рынке предлагаются две модели систем AlphaServer ES40: система начального уровня с шестью слотами PCI, поддерживающая 16 модулей DIMM (общая емкость памяти 16 Гб), и система, поддерживающая 32 модуля DIMM (до 32 Гб ОЗУ) и 10 слотов PCI.

Во всех вариантах системы применяется одно и то же шасси, перед ним остается пространство для двух дисковых отсеков, каждый из которых может содержать до четырех однодюймовых универсальных дисковых накопителей Ultra2 SCSI. Шасси имеет отделение для процессоров, памяти и одной или двух PCI-плат ввода-вывода. Помимо этих отсеков спереди находятся панель управления, дисковод CD-ROM и накопители для дискет, а также два дополнительных отсека для устройств со сменным носителем. В задней части системы расположены блоки питания. Там же имеются разъемы для доступа к двум коммуникационным портам, одному модемному порту (для консоли дистанционного управления), одному параллельному порту и двум портам USB. На задней панели находятся два закрытых гнезда для SCSI.

Данные системы выпускаются в трех вариантах: в корпусах типа “пьедестал”, “башня” и в стоечном исполнении. В корпусе “пьедестал” имеется дополнительное место для устройств хранения данных. Шасси монтируется над секцией, вмещающей до трех отсеков StorageWorks (два спереди и один сзади). В башенном исполнении шасси развернуто на 90 градусов. При этом панель управления и отсеки для устройств со сменным носителем сохраняют свое горизонтальное положение (они установлены так же, как в стоечном варианте и в “пьедестале”). При инсталляции в стойке шасси имеет ту же ориентацию, что и в варианте корпуса “пьедестал”. Его можно монтировать в 67- или 79-дюймовом шкафу (типа RETMA шириной 19 дюймов). Каждая система требует вертикального пространства в 14 дюймов (8U). Всего шкаф может содержать до четырех систем и двух отсеков StorageWorks. Если нужно установить максимальное число дисков (шесть отсеков), то в шкаф монтируются три системы.

Устройства хранения данных со сменным носителем в шасси системы включают в себя накопитель CD-ROM, дисковод для дискет и два 5,25-дюймовых отсека половинной высоты, которые можно скомбинировать в один 5,25-дюймовый отсек полной высоты. Как и в моделях DS20E, в отсеки устанавливается до четырех дисководов Ultra2 SCSI (емкостью 9,1 или 18,2 Гб). Применение дополнительного отсека позволяет установить еще восемь дисковых накопителей. Для каждого отсека необходим собственный SCSI-адаптер.

Часть шасси, отведенная для установки дисков, может содержать секции StorageWorks или Starlight. Секции StorageWorks вмещают семь дисководов, а в Starlight используется разделение шины и поддерживается 14 дисков. В систему типа “пьедестал” входит до трех секций StorageWorks и до двух Starlight. В стоечном варианте можно устанавливать до шести секций StorageWorks и до девяти Starlight. Секции StorageWorks поддерживают 16-разрядный интерфейс UltraSCSI, для накопителей с частотой вращения 10 000 об/мин. Секции Starlight также поддерживают интерфейс Ultra2 SCSI, причем они уже готовы к применению версии Ultra3.

Системы имеют резервные вентиляторы и блоки питания, а жесткие диски можно заменять в “горячем” режиме. Консоль дистанционного управления RMC передает предупреждения и регистрирует возможные ошибки. К ней можно обращаться даже в случае полной остановки системы.

При использовании операционных систем Tru64 UNIX и OpenVMS можно создать отказоустойчивые кластеры с помощью соединения PCI-Memory Channel. Memory Channel представляет собой шину коммуникации на базе PCI с высокой пропускной способностью и малым временем задержки, в которой можно связать друг с другом до восьми систем AlphaServer. Данные, записываемые в память одного компьютера, могут использовать другие компьютеры, подключенные к шине Memory Channel. Основные способы кластеризации систем AlphaServer ES40 зависят от операционной системы.

AlphaServer GS

Compaq AlphaServer GS80 представляет собой систему в одной стойке, поддерживающую до восьми микропроцессоров Alpha EV67, 64 Гб памяти и 16 шин PCI с 56 гнездами PCI и общей внутренней полосой пропускания свыше 13 Гб/с. Архитектура этой системы позволяет создавать один или два системных раздела. Compaq AlphaServer GS80 предлагает естественный путь роста для пользователей модели ES40, если им необходимы более высокие уровни мощности и масштабируемости, причем такое расширение требует минимальных затрат.

Семейство AlphaServer регулярно пополняется новыми моделями. Так, анонс двух новых серверов в серии GS - GS160 и GS320 - привлек к себе внимание всей компьютерной индустрии. Установив первоначально однопроцессорную систему GS160, затем можно без каких-либо нарушений работы или простоев нарастить ее до полной 32-процессорной GS320, обеспечив при этом поддержку до 256 Гб памяти.

Сервер GS160 - это двухкорпусная система, поддерживающая до 16 процессоров, 128 Гб памяти и 32 шины PCI со 112 гнездами PCI и общей внутренней полосой пропускания более 26 Гб/с. Она позволяет создавать до четырех системных разделов. GS160 предлагает пользователям повышенный уровень производительности приложений при более низкой стоимости, чем 16-, 24- и 32-процессорные системы других компаний.

Сервер AlphaServer ES40

С добавлением третьего процессорного корпуса система расширяется и превращается в Compaq AlphaServer GS320. Этот сервер поддерживает до 32 процессоров Alpha EV67, 256 Гб памяти и 64 шины PCI с 224 гнездами PCI и общей полосой пропускания более 63 Гб/с. Он позволяет создавать до восьми системных разделов. После выпуска GS320 будет обеспечивать четырехкратное увеличение производительности по сравнению с сегодняшней системой Compaq AlphaServer GS140. Как и GS160, Compaq AlphaServer GS320 представляет собой расширенный вариант для замены систем Compaq AlphaServer GS140.

Все эти системы будут поддерживать несколько поколений микропроцессоров Alpha. Кристалл EV67 с тактовой частотой 729 МГц обладает оптимальной производительностью как для коммерческих, так и для технических приложений. Кроме того, с течением времени скорость этих платформ еще вырастет, достигнув уровня 1 ГГц и более после появления кристалла EV68, а с выпуском следующих поколений микропроцессоров Alpha - EV7 (предположительно в 2002 г.) и EV8 (в 2004 г.) увеличится приблизительно до 1,5 ГГц. В начале этого года серверы Compaq AlphaServer на базе нового микропроцессора Alpha EV67 700 МГц, работающие под управлением операционной системы Tru64 UNIX, показали на новых тестах SPEC CPU2000 самую высокую производительность. Они работали в четыре раза быстрее, чем системы других фирм-производителей. В научных расчетах уже достигнута производительность свыше 3 Тфлоп/с. Новые микропроцессоры Alpha не только сами по себе обеспечивают значительное увеличение производительности приложений, но также допускают установку в одну систему 48 процессоров Alpha и более.

Высокая модульность системной архитектуры AlphaServer позволяет пользователям приобрести систему в конфигурации, которая подходит для решения сегодняшних проблем, а затем расширить ее без нарушений в работе или простоев. Это открывает путь к системам с полным набором компонентов, необходимых для удовлетворения потребностей роста. Другими словами, клиенты могут оплачивать увеличение мощности “по ходу движения”, а не покупать сразу всю системную инфраструктуру.