Тонкая клиентная сеть Создание корпоративной Webсети Восстановление ЛВС после аварий Беспроводные сети Серверы масштаба предприятия и суперсерверы

Курс лекций по информатике. Локальные и глобальные сети

Серверы масштаба предприятия и суперсерверы

Новые методы бизнеса требуют большей стабильности функционирования систем. Имеются данные, что число приложений, работающих круглосуточно, непрерывно растет. Если в 1992 году их количество составляло 12% от общего числа важнейших приложений, то в 1996 году их число увеличится более чем в два раза и достигнет 28%. Причем это увеличение произойдет в основном за счет приложений, работающих с базами данных в среде клиентсервер. Для таких приложений наиболее подходящей аппаратной платформой оказываются серверы масштаба предприятия и суперсерверы. Цена компьютеров этого класса находится в диапазоне от 50 до 100 тысяч долларов, но может быть и значительно выше. Она оправдана той экономией, которую можно получить за счет стабильности, масштабируемости и мощности этих систем.

 Производительность серверов данного класса может быть легко увеличена, и при этом не понадобится менять тип аппаратуры или операционной системы, что позволит уменьшить стоимость сопровождения. Вероятность же возникновения необходимости в расширении аппаратных и программных средств весьма велика, поскольку для некоторых приложений каждые два года удваивается потребность в вычислительной мощности.

 Суперсерверы оснащаются быстрыми центральными процессорами с кэш

памятью большого размера, высокоскоростными шинами процессора и оперативной памяти, высокопроизводительными дисковыми подсистемами и сетевыми платами. Для них разработаны эффективные сетевые ОС, поддерживающие многонитевую мультипроцессорную обработку данных.

Определение суперсервера

 Согласно сегодняшнему определению (промышленному стандарту) суперсерверы характеризуются:

• наличием 2х или более центральных процессоров RISC, либо Pentium или Pentium Pro,

• наличием многоуровневой шинной архитектуры, в которой запатентованная высокоскоростная системная шина связывает множество стандартных шин вводавывода, размещенных в том же корпусе,

• поддержкой технологии дисковых массивов RAID,

• поддержкой режима симметричной многопроцессорной обработки, которая позволяет распределять задания по нескольким центральным процессорам (ЦП) или режима асимметричной многопроцессорной обработки, которая допускает выделение процессоров для выполнения конкретных задач.

 Напротив, традиционные серверы локальных сетей, даже те из них, которые необоснованно были названы суперсерверами, спроектированы как настольные персональные компьютеры, обладающие единственным ЦП, одной шиной и небольшим числом устройств массовой памяти. Подобная архитектура препятствует повышению производительности, расширяемости и надежности. На таких серверах практически невозможен запуск корпоративных приложений при переносе их с мейнфреймов и миникомпьютеров.

 Для того, чтобы сервер мог быть использован в качестве корпоративного, он должен отвечать как минимум следующим требованиям:

• поддержка 24 процессоров,

• наличие у каждого процессора кэшпамяти не менее 512 Кбайт,

• возможность наращивания оперативной памяти до 512 Мбайт и дисковой памяти до 100 Гбайт,

• наличие жестких дисков и контроллеров SCSI2,

• возможность применения 32разрядных сетевых плат,

• возможность установки ОС, поддерживающей мультипроцессорную обработку.

 Особые требования предъявляются к надежности серверов масштаба предприятия. Компьютеры этого класса должны обладать как минимум высокой готовностью, а лучше если они имеют постоянную готовность, как, например, серверы фирмы Stratus. Для обеспечения надежности компьютеров широко применяется резервирование компонентов. Поддерживается возможность "горячей" замены различных подсистем. Многие серверы теперь поставляются с аппаратными или программными средствами диагностики и управления, которые позволяют анализировать и решать проблемы, возникающие в ходе работы системы. Некоторые производители предлагают средства объединения компьютеров в кластеры. Так называемая узловая кластеризация подразумевает тесную интеграцию двух и более машин систем, чтобы они могли распределять между собой рабочую нагрузку и обмениваться данными в случае отказа своих подсистем. Использование памяти с кодами, исправляющими ошибки (Error Correcting Code, ЕСС), и дисковых массивов RAID, а также контроль четности на системных шинах все это также помогает повысить надежность и готовность компьютеров данного класса.

 Технический прогресс способствовал тому, что суперсерверы вышли на один уровень с мейнфреймами и миникомпьютерами по общесистемной производительности, функциональным возможностям отдельных компонентов, отказоустойчивости, а также в поддержке мультипроцессорной обработки, системного администрирования и дисковых массивов большой емкости.

 Рынок суперсерверов сформировался в начале 90х годов и по сей день очень быстро развивается. Более 40 фирм предлагают суперсерверы самых разных типов, включая как высокопроизводительные устройства, которые можно смело отнести к миникомпьютерам, так и недорогие системы, всего на порядок превосходящие по производительности обычные персональные компьютеры.

Тип процессора

  Хотя попрежнему имеет значение, какой тип центрального процессора установлен в суперсервере, это уже не так важно, как раньше: сходство между RISCпроцессорами и CISCпроцессорами Intel начинает превалировать над их различиями. Несмотря на то. что процессоры этих типов работают с совершенно разным программным обеспечением. центральные процессоры, производимые Intel, догоняют RISCпроцессоры по общему объему поддерживаемой оперативной памяти и дискового пространства.

 Несмотря на успехи, достигнутые фирмой Intel в производстве процессоров, передовые позиции сохраняют модели компьютеров, использующие ЦП SuperSPARC компании Sun Microsystems, Alpha АХР корпорации Digital Equipment, PARISC от HewlettPackard, MIPS фирмы Silicon Graphics и другие RISCпроцессоры. Нижний сегмент рынка представлен продуктами, выполненными на процессорах Pentium или Intel 80486.

 Некоторые производители, в частности Large Storage Configurations, предлагают суперсерверы с процессорами 68040 фирмы Motorola, но они занимают довольно скромное место по сравнению с перечисленными выше моделями.

 Серверы, в которых установлены RISCпроцессоры, процессоры Pentium или Intel 80486, принципиально отличаются от остальных моделей своей стоимостью и производительностью, а также типом используемых операционных систем. Компьютеры на RISCпроцессорах стоят довольно дорого (в среднем около 70000 долларов) и могут работать, как правило, только с операционной системой типа UNIX, а в последнее время все чаще и с операционной системой Windows NT. Они отличаются очень высокой производительностью.

 Суперсервер, построенный на процессорах Pentium или Intel 80486, имеет среднюю стоимость около 30000 долларов, но до быстродействия RISCсистемы ему еще далеко. Эти компьютеры поддерживают несколько операционных систем и функционируют быстрее традиционных серверов локальных сетей.

  Высокая цена RISCсуперсерверов как правило объясняется наличием быстродействующих центральных процессоров, шин с высокой пропускной способностью и возможностью применения сложных операционных систем, поддерживающих мультипроцессорную обработку. Например, RISCпроцессор Alpha АХР, используемый в модели Digital 2100 Server Model A500MP и способный работать на частоте 190 МГц, является одним из самых быстродействующих в мире.

 Многие производители суперсерверов (в их числе Acer America, AST Research и Compaq Computer) выпускают простые модели в однопроцессорной конфигурации, имеющие гораздо более низкую стоимость менее 20000 долларов. Эти компьютеры позволяют получить представление о функциональных возможностях сервера за относительно небольшую плату, чтобы потом с ростом потребностей пользователи смогли перейти на более крупную и мощную систему, установив дополнительные центральные процессоры и подсистемы памяти,

Многоуровневая шинная организация

 Характерной чертой суперсерверов, которая обеспечивает их расширяемость и благодаря которой они выделяются на фоне заурядных серверов локальных сетей, является архитектура многоуровневой шины. Высокоскоростная фирменная системная шина организует взаимосвязь нескольких центральных процессоров и модулей оперативной памяти внутри одного корпуса. Ее применение обычно привязывает пользователя к одной фирме производителю суперсервера, у которой он и приобретает upgrade версии центральных процессоров и модулей оперативной памяти. Системная шина через фирменные интерфейсные блоки

связана с более медленными стандартными шинами вводавывода, которые поддерживают подключение к суперсерверу таких периферийных устройств как видеоконтроллеры VGA, дисковые контроллеры SCSI и SCSI11, а также адаптеры локальных сетей.

 Большинство суперсерверов поставляются уже укомплектованными еще одной или несколькими стандартными шинами вводавывода: PCI, ISA, EISA, SCSI, VME. Чем больше шин имеет суперсервер, тем богаче спектр поддерживаемых разъемов расширения и дополнительных микропрограммных продуктов. Аналогичная архитектура многоуровневых шин уже давно реализована в мейнфреймах и миникомпьютерах. Суперсерверы по уровню производительности смогут приблизиться к мейнфрейму, передав большую часть дискового и сетевого трафика с основной системной шины на шины вводавывода, а также организуя параллельную обработку на нескольких быстрых центральных процессорах.

 В стандартных персональных компьютерах обычно применяется одна шина универсального назначения, такая как ISA или EISA, которая связывает воедино центральный процессор, модули оперативной памяти, монитор, диски, сетевой адаптер и другие компоненты. Сейчас все больше компьютеров на базе процессора Pentium поддерживают скоростную шину РСI.

Многопроцессорная обработка

 Многопроцессорная обработка является неотъемлемым признаком суперсервера. В суперсерверах реализуется как симметричная, так и асимметричная модель мультипроцессирования.

 Важным новшеством, которое может стимулировать более широкое распространение технологии СМП, является предложенный корпорацией Intel стандарт Multiprocessor Specification. Он определяет драйвер интерфейса между ОС и системами многопроцессорной обработки, использующими процессоры от Intel, и будет способствовать более быстрому продвижению на рынок новых суперсерверов с многопроцессорной обработкой, поскольку производители аппаратного обеспечения смогут устанавливать в своих системах готовые ОС вместо того, чтобы тратить средства на адаптацию системного программного обеспечения.

 Большое разнообразие типов компьютеров, используемых в вычислительных сетях, влечет за собой разнообразие программных платформ, суть сетевых операционных систем (ОС), а именно: для персональных компьютеров и рабочих станций, для серверов сетей различного уровня: локальных, территориальных (региональных, глобальных). К этим операционным системам могут предъявляться различные требования по функциональным возможностям и производительности. Желательно также, чтобы они обладали свойством совместимости, которое позволило бы обеспечить их совместную работу.

Обзор сетевых операционных систем Ни одна из существующих сетевых ОС не отвечает в полном объеме перечисленным требованиям, поэтому выбор сетевой ОС как правило осуществляется с учетом производственной ситуации и опыта.

Общие требования к компьютерам. Для каждого конкретного применения можно сформулировать специфические требования к компьютеру, однако можно указать и общие требования к современным компьютерам, не зависящие от их места в иерархии корпоративной сети.

Типы компьютеров В корпоративных сетях находится место для использования всевозможных типов компьютеров: персональных компьютеров, рабочих станций, серверов для рабочих групп, суперсерверов, миникомпьютеров и мейнфреймов.

Архитектура ESA Основная причина кризиса, в котором оказались мейнфреймы в конце 80х годов, очевидна: заказчики, нуждающиеся в мощных средствах централизованной обработки данных, "проглотили" положенное им число компьютеров этого класса и производили закупки совместимых систем только для обновления существующего парка.

RISC суперсерверы Причинами превосходства RISCсуперсерверов над суперсерверами на базе процессоров Intel являются их отличная расширяемость, а также возможности использования мультипроцессорной, многозадачной и многонитевой среды многих фирменных реализаций UNIX или Windows NT.

Средства обеспечения отказоустойчивости  В суперсерверах как правило устанавливаются избыточные источники питания, дисковые массивы RAID, модули ОЗУ с возможностью коррекции ошибок, а также программыагенты управляющего протокола SNMP. Все эти средства в принципе обеспечивают отказоустойчивость на уровне 99%, что сравнимо с надежностью миникомпьютеров и мейнфреймов.

Дополнительное сетевое оборудование: повторители, концентраторы, коммутирующие концентраторы. Создать отдельную сеть — это еще не все. Скорее всего, ее нужно будет сразу же подсоединить к другой сети, или к какомулибо другому узлу. Вот здесь как раз тот самый момент, когда начинается переход от простых се тевых топологий к более сложным.

Устранение конфликтов Подобно другим широкополосным сетям, в сети Ethernet есть только один "путь", по которому данные могут путешествовать в текущий момент времени. Как было указано ранее, в сетях Ethernet конфликты возникают тогда, когда две или более сетевых плат в персональных компьютерах одновременно начинают передачу данных в сеть. Поэтому перед тем, как компьютеры начинают передачу данных, они "прослушивают" сеть, чтобы удостовериться, что она свободна. Однако ПК могут только "слушать", поэтому если узел, находящийся слишком далеко от другого узла, чтобы его можно было там услышать (но в том же самом сегменте сети), также начнет передачу, то произойдет конфликт. По общепринятому соглашению, конфликты — "врожденное" свойство сети Ethernet, и их появление не является неожиданностью для корректно работающей сети, но они могут замедлить ее работу, поскольку требуют повторных попыток передачи. Итак, число конфликтов должно быть сведено к минимуму. Повторители могут помочь устранить лишние конфликты усилением сигнала, после чего сетевые ПК "услышат" друг друга.


Производительность рабочих станций и серверов ЛВС