Открытые хранилища Apple

UNIX

Используя открытые стандарты, компания Apple Computer (www.apple.com) строит недорогие SAN-хранилища данных, одинаково хорошо приспособленные как для размещения традиционной корпоративной информации, так и для поддержки авторской/издательской деятельности - нелинейного монтажа, работы со звуком, анимационными и графическими пакетами, создания репозиториев графики и видеозаписей, а также для воспроизведения потокового видео. Прежде чем рассказывать о подобных решениях на примере системы для видеопроизводства, опишем их основные компоненты.

Как вы наверняка знаете, ядро Mac OS X и Mac OS X Server представляет собой не что иное, как BSD-Unix, дополненный избранными проектами Open Source. Эти операционные системы используются на персональных компьютерах Power Macintosh G4/G5 и на 1U-сервере Apple Xserve G5, предназначенном для установки в стандартные 19-дюймовые промышленные стойки.

Самая мощная модель Xserve G5 (рис. 1) сегодня оснащается двумя 2,3 ГГц процессорами PowerPC G5, работающими с частотой системной шины 1,15 ГГц. Эти процессоры выпускаются компанией IBM Microelectronics на основе 90 нм технологического процесса "кремний на изоляторе". Микросхемы, рассеивающие мощность 55 Вт каждая, соединены с системным контроллером двумя раздельными шинами с пропускной способностью по 9,2 Гб/с. Двухканальная память ECC DDR400 дает пиковую полосу пропускания 6,4 Гб/с. Сервер имеет восемь DIMM-гнезд, которые при установке недавно выпущенных 2 Гб модулей могут вместить 16 Гб памяти. Микросхема системного контроллера соединяется интерфейсом HyperTransport с контроллером шины PCI-X. Для плат расширения есть два 64-разрядных гнезда шины PCI-X, работающей на частоте 133 МГц.

Рис. 1. На передней панели сервера Apple Xserve G5

есть специальные воздухозаборники для охлаждения

плат расширения и двух процессоров PowerPC G5

Сервер Xserve G5 вмещает три жестких диска Serial ATA емкостью до 400 Гб каждый. Накопители можно объединить в RAID-массив программным способом с помощью драйвера или аппаратным - с использованием платы RAID-контроллера. В процессе работы машина следит за тринадцатью параметрами жестких дисков.

Для охлаждения в сервере предусмотрено восемь вентиляторов. Будучи рассчитанными на частоту вращения до 15 тыс. об/мин, они в нормальном режиме делают 4 - 5 тыс. об/мин, что увеличивает ресурс их работы и снижает уровень шума. Для контроля используется более 30 всевозможных датчиков, в том числе 10 температурных. В случае выхода из строя одного или нескольких вентиляторов обороты оставшихся увеличатся. Система удаленного мониторинга имеет удобную функцию Light Switch, позволяющую отметить свечением светодиодов тот сервер в стойке, что требует обслуживания.

Общая производительность сервера Apple Xserve G5 достигает 10,35 Гфлопс при вычислениях с двойной точностью и 35,22 Гфлопс при расчетах с одинарной точностью.

Следующий важный компонент систем хранения данных от Apple называется Xserve RAID. Этот модуль высотой 3U с возможностью "горячей" замены дисков тоже предназначен для монтажа в промышленные стойки. При использовании стандартных дисков Serial ATA емкостью 400 Гб он вмещает до 5,6 Тб информации.

На передней панели устройства имеются 14 дисковых отсеков, разделенных на два банка по семь устройств. Каждый банк обслуживается своим RAID-контроллером с подпитываемой от батарей кэш-памятью (объемом 512 Мб на контроллер), собственным интерфейсом Fibre Channel (пропускная способность 2 Гбит/с), разъемом RS-232 для подключения к ИБП и портом Ethernet для удаленного управления. Диски Serial ATA подключаются к контроллеру по отдельным каналам, поэтому наращивание объема системы обычно сопровождается увеличением общей производительности.

Конструкция Xserve RAID такова, что любой активный элемент легко заменить на месте эксплуатации, не отвозя устройство в сервисный центр: в корпусе для простоты обслуживания и ускорения ремонта закреплены только пассивные элементы. Два блока питания и два вентиляторных модуля повышают надежность системы хранения.

В сравнении с RAID-накопителями других производителей, использующих жесткие диски с интерфейсом SCSI или Fibre Channel, Xserve RAID получается весьма конкурентоспособным - как по скорости работы, так и по цене. Он поддерживает работу хост-компьютеров, исполняющих ОС Linux, Windows и Mac OS. С дисками на 7200 об/мин Xserve RAID дает постоянную скорость считывания до 380 Мб/с, причем стоимость хранения гигабайта информации совсем невелика - 2,41 евро.

А теперь перейдем к описанию одного из вариантов системы кинопроизводства с рабочими станциями нелинейного видеомонтажа (пакет Final Cut на компьютерах Power Mac G5).

Учитывая недопустимость пропуска кадров в профессиональных видеосистемах и высокие требования к пропускной способности сети, компания Apple предлагает для передачи данных использовать оптические или "медные" соединения Fibre Channel с гарантированной пропускной способностью 2 Гбит/с, благо Xserve RAID оснащен двумя портами Fibre Channel. Администрирование устройства ведется через отдельный Ethernet-интерфейс. Средства администрирования целиком написаны на языке Java, что обеспечивает их кросс-платформенную совместимость.

Следующими компонентами системы станут любые стандартные коммутаторы Fibre Channel и Ethernet. Тогда ее основные компоненты могут выглядеть так, как показано на рис. 3. Подобно Xserve G5, машины Power Mac G5 должны быть оборудованы интерфейсными платами Fibre Channel.

На рабочих станциях Power Mac G5 установлена операционная система Mac OS X, а сервер Xserve G5 работает под управлением Mac OS X Server, где запущен пакет Xsan, превращающий сервер в контроллер метаданных, который обрабатывает запросы и поддерживает файловую систему SAN. Именно он создает файловую структуру в RAID-массивах, обеспечивает обработку запросов на доступ к информации и соблюдение прав доступа для различных пользователей сети. Отметим также, что Xsan следует установить и на всех компьютерах, использующих подключение по Fibre Channel.

Предположим, что на Xserve RAID организовано три дисковых массива: быстрый RAID 0, сверхнадежный "зеркальный" RAID 1 и сбалансированный отказоустойчивый RAID 5. Что же дает такая структура? Во-первых, простоту наращивания объема дисковой памяти. Системному администратору не нужно менять накопители в компьютерах Power Mac, останавливая работу. Во-вторых, данные собраны в одном месте, где легче обеспечить их защиту. В-третьих, в такой системе можно настраивать свойства пользовательских папок, выбирая между скоростью, надежностью и защищенностью. Например, утилита Xsan Admin позволяет в пределах одного логического тома (!) создать разные папки и присвоить им характеристики хранения (storage pool affinities) так, что файлы одной папки будут попадать в RAID 0, другой - в RAID 1, а третьей - в RAID 5.

Скажем, scratch-файлы редактора Photoshop и программы видеомонтажа, а также весьма объемные исходные видеоматериалы для сборки фильма лучше записывать в максимально быстрый, но не защищенный от поломок дисков массив RAID 0. Готовые фильмы хорошо разместятся в массиве с избыточностью RAID 5, а особо критичные для работы видеостудии данные о планировании проектов следует хранить в RAID 1, оснащенном резервным "зеркальным" накопителем (рис. 2).

Рис. 2. Утилита Xsan Admin поможет оптимизировать распределение файлов по дисковым массивам

Добавив еще один сервер Xserve G5, можно легко продублировать контроллер метаданных. При отказе первого сервера второй автоматически включится в работу, считав текущую конфигурацию метаданных с накопителя Xserve RAID. Отметим еще пару полезных возможностей, предлагаемых компанией Apple. Так, Xsan позволяет распределять данные по нескольким одинаковым массивам RAID 0, еще больше увеличивая быстродействие системы хранения. Наращивание хранилища идет путем увеличения числа параллельно работающих модулей Xserve RAID, а для целей резервного копирования информации в показанную на рис. 3 структуру добавляют вспомогательный Xserve RAID, невидимый для пользователей рабочих станций. Он на большой скорости фиксирует образы дисков с основных накопителей, а затем используется для постепенного переноса информации на магнитную ленту. Такой подход позволяет организовать резервирование без остановки работы над проектом. Кстати, по цене хранения информации Xserve RAID начинает конкурировать даже с лентами, поэтому некоторые организации наверняка предпочтут установить еще несколько дополнительных модулей Xserve RAID, чтобы не связываться с ленточными накопителями.

Рис. 3. Система для видеомонтажа

SAN-хранилища компании Apple сертифицированы на совместимость с Novell, Windows Server, различными версиями Unix и другими сетевыми ОС, а потому успешно соединяют ранее плохо сочетавшиеся друг с другом корпоративные хранилища данных с профессиональными AV-системами.

Таким образом, компания Apple Computer предлагает недорогие решения для сложных корпоративных систем хранения данных и привносит соединения Fibre Channel в специализированные решения для производства аудио- и видеопродукции.

А теперь о грядущих нововведениях в Mac OS. Следующие версии (10.4) операционных систем Mac OS X и Mac OS X Server, разрабатываемые под кодовым наименованием "Тигр", будут дополнены множеством усовершенствований. Достаточно сказать, что при их разработке компания использовала более ста избранных проектов Open Source.

Во-первых, Apple вводит 64-разрядные вычисления - в первую очередь там, где они наиболее востребованы. Это касается расширения адресного пространства, усовершенствования файловой системы, аппаратного выполнения 64-битных математических функций, имеющихся в ОС и библиотеках, а также организации библиотек векторных изображений.

Во-вторых, в Mac OS X версии 10.4 изменена схема полномочий доступа. Введены удобные средства управления правами доступа для целых групп пользователей (Access Control Lists) - конечно же с возможностью делать исключения для отдельных членов. Изменена модель наследования свойств. Например, когда файл переносится в общедоступную область, должны соответствующим образом модифицироваться его свойства. Для истинной межплатформенной совместимости Apple обеспечила полную поддержку схемы полномочий доступа, принятой в Windows Server 2003 и Windows XP, - это беспрецедентный шаг для мира Unix.

В-третьих, в почтовый сервер добавлена адаптивная программа для фильтрации спама. Смотря за тем, что делает пользователь (например, какие сообщения он переносит в папку Junk), она учится самостоятельно выделять "мусор".

В-четвертых, в системе появились защищенный сервер для Интернет-пейджера iChat и новый Weblog-сервер с возможностью заносить сообщения в онлайновые дневники прямо из браузера.

Отметим также функцию Ethernet Link Aggregation, увеличивающую пропускную способность соединения благодаря подключению дополнительных Ethernet-портов, и встроенный сервер для обновления ПО, облегчающий работу администратора и снижающий Интернет-трафик благодаря кэшированию "заплаток" для программ.

Mac OS X версии 10.4 поступит в продажу 29 апреля 2005 г.