Глава 20. Планирование сети и выбор сервера
Данная глава поможет проектировщикам и администраторам сети в
вопросах планирования и покупки сети. Хотя ни одна сеть не имеет
жесткого конечного плана, подготовка начального плана имеет важное
значение. Технологические потребности пользователей постоянно
изменяются, так что план также должен изменяться. Независимо от
размера вашей локальной сети к разработке первоначального плана
нужно подходить максимально профессионально и ответственно.
К планированию сети обычно привлекают внешние организации, которые
имеют методологию и опыт планирования. Кроме того, в качестве
независимого посредника между вашими пользователями, администраторами
и системными супервизорами можно привлечь независимого системного
аналитика или консалтинговую организацию. Это поможет определить
потребности в программном и аппаратном обеспечении, бюджетные
затраты, реализацию и другие факторы с учетом возможности расширения
сети. Беседы с персоналом обычно помогают идентифицировать проблемы
и требования. Перечислим некоторые наиболее вероятные из них:
- существующая система (компьютеризированная или нет) недостаточна;
- в существующих системах не хватает емкости памяти;
- существует необходимость выполнения многопользовательской
программы или централизованной базы данных, требующей локальной
сети;
- руководство хочет централизовать архивизацию данных;
- пользователи хотят использовать принтеры и прочее оборудование,
подключенное к другим компьютерам;
- пользователям необходим легкий способ обмениваться друг с
другом данными, и здесь лучшим решением будет система электронной
почты.
Частью задачи планировщика является разработка для сети технических
спецификаций, включающих в себя требования к серверу и другой
аппаратуре, а также программные требования. Этот план должен также
охватывать реализацию и описание новых процедур. Кроме того, необходима
подготовка нового и имеющегося персонала.
Как известно любому профессиональному системному аналитику, важно
выработать поэтапный план и затем представить отчет по каждому
этапу, так что руководство сможет оценить их, исходя из затрат
и преимуществ. Важно также на каждом шаге документировать этапы
планирования, так что руководство сможет оценить ход выполнения
плана и увидеть новые решения.
В результате будут сформированы предложения по разработки, на
основе которых можно искать нужную конфигурацию и поставщиков.
Должен быть разработан полный набросок предложенной системы, идентификация
ее частей и их стоимость. Отчет с указанием затрат и преимуществ
представляется руководству, которое принимает или отвергает предложение.
В случае одобрения составляется детальный список закупаемых компонентов.
По мере поступления компонентов можно начинать инсталляцию и обслуживание
системы. Затем начинается тестирование системы, а для отслеживания
сбоев и выявления проблем ведутся аппаратные журналы. Затем устанавливается
программное обеспечение и реализуются средства защиты. Система
вводится в строй и начинается подготовка пользователей.
Идентификация потребностей в локальной сети
Любому, кто пытается идентифицировать потребности в локальной
сети, нужно познакомиться с существующей системой и ее ограничениями.
В следующем разделе описывается краткая схема, которую вы можете
использовать для доступа к текущему оборудованию и определения
проблем и решений.
Идентификация существующего оборудования
Вам необходимо зафиксировать всю информацию о существующих в учреждении
системах: типы компьютеров, устройства памяти, системы, принтеры
и графопостроители, а также коммуникационное оборудование. Не
забывайте об удаленном коммуникационном оборудовании и компьютерах.
Составление схемы потенциального оборудования локальной сети
Нарисуйте схему полной инсталляции и включите в нее компьютеры
и периферийные устройства существующего оборудования. Определите
существующие схемы прокладки кабеля, кабельные разъемы, розетки
и т.д.
Оценка использования
Если это возможно, попытайтесь определить число пользователей
будущей сети и потребности этих пользователей в сервере и диске.
Если организация имеет несколько отделов, привлеките к этому их
руководителей. Следует ответить на ряд вопросов:
- Будет ли каждый отдел иметь собственный сетевой сегмент, соединяемый
через мост с другими сегментами?
- Сколько дисковой памяти необходимо каждому отделу на совместно
используемых серверах, или каждый отдел будет иметь свой собственный
сервер?
- Если каждый отдел имеет свой сервер, то будут ли серверы обслуживаться
отделами или централизованно специальными администраторами и техническим
персоналом?
Установленные процедуры
Всякое дело требует процедур. Некоторые из них выполняются вручную,
другие автоматизированы. Вы должны идентифицировать существующие
процедуры и определить новые, реализуемые для сети. Процедуры
имеют свою стоимость и требуют, чтобы персонал их реализовывал,
поэтому их нужно включить в план сети. Нужно также идентифицировать
процедуры, которым должны следовать пользователи для доступа к
ресурсам сети и ее использования.
Выявление взаимозависимости
Идентифицируйте взаимосвязь между отделами организации и пользователями.
Это позволит лучше связать их в сети и предоставить им доступ
к информации в других системах. Некоторые взаимозависимости могут
быть достаточно очевидны, другие нет. Вам может потребоваться
опросить пользователей и руководителей отделов и точно идентифицировать
данные, которые они используют, а также где эти данные находятся,
и когда они требуются. Эта информация вам потребуйся при установке
системы защиты NetWare и назначения полномочий доступа к файлам.
Определение ответственных на оплату
Отделы могут иметь свои собственные бюджеты, поэтому нужно определить,
как они будут платить за совместно используемые данные. Учетная
система NetWare предусматривает инструментальные средства для
сбора информации об использовании ресурса. Вы можете определить,
сколько времени и какой объем ресурсов используют отделы или пользователи
при доступе к системе и представлять им счета на основе этих данных.
На этапе планирования это определить трудно, поэтому вы должны
определить, сколько должен выделить каждый отдели из своего бюджета
на сетевую систему.
Оценка аппаратного обеспечения и потребности в вычислительных
ресурсах
На производительность сети влияет число пользователей и характер
их работы. Типичный сервер сегодня имеет 16 мегабайт оперативной
памяти и 300 мегабайт памяти на диске. Цены могут сильно различаться
и зависят от типа системы. Однако не стоит тратить время и определять,
нужно вам 8 или 16 мегабайт памяти, так как разница будет менее
250$. То же самое относится к памяти на диске. Если вы думаете,
что вам может потребоваться диск объемом более 300 Мб, то лучше
внести в бюджет диск большей емкости. Разница между диском объемом
300 и 600 мегабайт составляет около 400$.
Если у вас высокие требования к серверу, то следует сконцентрироваться
на оценке так называемого "суперсервера" - системы,
которая включает в себя устройства памяти большой емкости, высокоскоростные
шины и несколько процессоров. Суперсерверы используются обычно,
чтобы устранить "узкие места".
"Узкое место" - это место или условие в сети, уменьшающее
доступ к ресурсам. Скорость, с которой сеть обрабатывает пиковый
трафик, называется пропускной способностью. На пропускную способность
влияют несколько факторов, включая кабельную систему, производительность
сервера и производительность рабочих станций. "Узкие"
места на сервере влияют на пропускную способность всей сети, поэтому
важно закупать оборудование, которое может справиться с загрузкой
сети и устранить "узкие места".
В случае неадекватности кабельной системы, плат сетевого интерфейса
или сервера, когда много пользователей одновременно обращается
к сети, производительность падает. С другой стороны, производительность
может падать и когда всего лишь один пользователь обращается к
локальной сети. Это бывает в том случае, когда данный пользователь
загружает сервер интенсивными вычислительными задачами или использует
кабель для передачи больших файлов данных. Хотя требования к серверу
сети трудно оценить заранее, пока вы фактически не будете располагать
этой сетью, и пользователи не приступят к работе, правильное планирование
и оценка помогут вам более точно определить, где могут возникать
"узкие места", и что нужно сделать, чтобы уменьшить
их влияние на производительность.
Рассмотрим следующие методы улучшения производительности (некоторые
из них достаточно дороги):
- Убедитесь, что сервер имеет адекватную оперативную память.
Рекомендуется начать с 16 мегабайт.
- Используйте высокопроизводительный жесткий диск большой емкости.
- Выбирайте сервер с высокопроизводительной шиной, такой как
EISA или MCA.
- Используйте высокопроизводительный суперсервер (об этом рассказывается
ниже).
- Установите на сервере высокопроизводительные интерфейсные
платы с 16- или 32-разрядным интерфейсом и большими буферами.
- Используйте платы Ethernet 10 Мбит/сек или 16 Мбит/сек, или
рассмотрите возможность использования соответствующих технологий,
которые еще больше увеличат производительность сети.
- Для связи сегментов локальных сетей применяйте высокоскоростные
межсетевые кабели и маршрутизаторы.
- Если локальная сеть имеет более 40 рабочих станций, разбейте
ее на два сегмента.
Для увеличения скорости работы NetWare активно использует память.
Память используется для организации файловых кэш-буферов, буферов
передачи данных и других задач. Novell предусматривает сложную
формулу для вычисления объема необходимой оперативной памяти на
основе числа пользователей и инсталлированных на сервере NLM-модулей.
Для простоты лучше начать с памяти 16 мегабайт и расширять ее.
Память на диске
Жесткий диск сервера - это основной фактор, влияющий на производительность
сети. Еще несколько лет назад было очень важно правильно оценить
нужный тип дисковода и его производительность. Сегодня большинство
серверных систем имеют жесткие диски с чрезвычайно высокими показателями
объема памяти и производительности.
Потребности в дисковом пространстве очень важно оценить заранее.
Диск сервера должен содержать файлы приложений, а также файлы
данных. Пользователям также необходима дисковая память для их
личных приложений и данных. Если у вас есть система электронной
почты, то потребности в дисковой памяти будут резко возрастать
по мере знакомства пользователя с этой системой и использования
ее средств. Если ваша система не управляется должным образом,
сотни и тысячи сообщений электронной почты могут заполнить диск
за считанные месяцы и даже дни.
Как уже упоминалось выше, следует начать с диска, отвечающего
вашим ближайшим потребностям и обеспечивающего возможности для
будущего роста. NetWare 4.x использует технологию сжатия, которая
уменьшает объем текстовых файлов ASCII примерно на 50%. Это дополнительное
пространство также нужно принимать во внимание, но с не все файлы
могут сжиматься с таким коэффициентом. Следует также учитывать,
что NetWare v.4 поддерживает перенос данных на оптические диски
или архивные системы на магнитной ленте. Перемещая редко используемые
файлы в эту вторичную память, вы сможете освободить основную память.
Эти файлы сохраняют свои исходные имена и будут доступны для пользователей.
Определив нужный тип и объем диска, купите два диска - если вам
позволяет бюджет, то следует реализовать предлагаемые NetWare
средства дублирования диска. Если вы сравните цену дискового накопителя
с возможными последствиями выхода его из строя, то увидите преимущества
дублирования. Кроме того, если тома NetWare занимают у вас несколько
дисков, то дублирование диска имеет также имеет важное значение.
Системы архивизации и хранения резервных копий
Система архивизации на сервере является еще одним важным требованием.
Если вы централизируете серверы, то выполнять архивизацию также
будет дешевле и легче. Например, вы можете выделить администратора,
который в назначенное время буфер выполнять на всех серверах процедуру
архивизации. Если серверы не централизованы, то каждый отдел должен
сам выполнять архивизацию, реализуя автоматические системы архивизации,
либо вы можете архивировать данные централизованно, что может
повлиять на производительность.
Централизованная архивизация может представлять собой эффективную
по стоимости возможность. Например, вы можете подсоединить к сетевому
кабелю выделенную для этой цели систему архивизации большой емкости,
которая будет обеспечивать архивизацию для множества сервером.
Либо вы можете использовать системы архивизации на магнитной ленте,
системы копирования на оптических дисках или системы дублирования,
работающие в реальном времени, такие как Novell SFT III (дополнительный
продукт) или другие системы, дублирующие не только данные, но
и аппаратное обеспечение. Имейте в виду, что системы архивизации
должны быть разработаны таким образом, чтобы распознавать атрибуты
и структуру файловой системы NetWare.
На сервере или сетевой рабочей станции вы можете установить системы
архивизации независимых разработчиков. Копирование в таких системах
обычно выполняется несколько часов. Существует ряд систем автоматической
архивизации. Очень удобны системы со сменными магнитными или оптическими
дисками, так как при необходимости они обеспечивают быстрый доступ
к сохраненным файлам.
Бездисковые рабочие станции
Бездисковые рабочие станции - это недорогие компьютеры без гибких
или жестких дисков. За разумную цену они обеспечивают пользователям
доступ к сети и гарантируют защиту, так как пользователи не могут
загружать данные с гибких дисков.
При использовании таких рабочих станций вам необходима плата сетевого
интерфейса, обеспечивающей удаленную загрузку - PROM (ППЗУ). Большинство
интерфейсных плат имеют такую возможность, но неплохо в этом убедиться.
PROM с удаленной загрузкой стоит примерно 50$ и позволяет рабочей
станции загружаться с сетевого сервера. Это означает, что платы,
которые используют PROM получают доступ к сетевому кабелю и серверу
непосредственно после включения.
Сетевые кабели
Очень важно полностью понимать инсталляцию сетевого кабеля. Администраторы
и те, кто занимается установкой сети, должны быть знакомы с такими
сетевыми компонентами как повторители, концентраторы, мосты и
маршрутизаторы. Нужно нарисовать подробную топологическую схему
сети, включая расположение всех ее принадлежностей. Важно также
запланировать ее возможный рост. Отметьте те места, куда можно
подключить дополнительные рабочие станции.
Кабели, выделяющие при горении ядовитый газ, запрещается прокладывать
в воздухопроводах и вентиляционных системах. Для этого используется
специальный огнеупорный кабель. На прокладку кабеля влияют и другие
местные требования, поэтому важно проконсультироваться на этот
счет.
Вам нужно оценить не только стоимость самого кабеля, но и стоимость
его установки. Определяя стоимость кабеля, нужно точно измерить
расстояние между рабочими станциями. Отметьте также места для
будущего подключения рабочих станций и протяните кабель и туда.
Оборудование системной защиты
Не забудьте запланировать покупку оборудования для защиты системы,
такого как бесперебойные источники питания (UPS) и сетевые фильтры.
Источник бесперебойного питания защищает сервер от проблем с питанием.
Это позволяет серверу нормально завершить работу, сохранив буферы,
закрыв открытые файлы и выполнив транзакции. Сервер информирует
пользователей о проблемах с питанием (хотя расположенные поблизости
от сервера пользователи отключатся при сбое питания, если не имеют
UPS, но на удаленных пользователей это не повлияет).
При покупке UPS важно знать, сколько времени он сможет обеспечивать
питание для сервера. UPS должен иметь возможность информировать
сервер о работе от резервного источника питания. Кабель от UPS
подключается к плате отслеживания UPS или серверу. Этот кабель
продается отдельно.
Идентификация требований к прикладному программному
обеспечению
В этом разделе описывается то, что вам нужно знать при оценке
программного обеспечения, к которому будут обращаться пользователи
на сервере. Вы должны определить, где будет находиться это прикладное
программное обеспечение, и кто будет его использовать. Большие
базы данных могут потребовать выделенного сервера.
Убедитесь, что приобретаемое программное обеспечение может работать
в сети или разработано специально для сетевой работы. Обычно сетевой
программное обеспечение отслеживает число пользователей и предотвращает
использование программы другими пользователями, если превышено
допустимое их число. Если вы заранее не можете определить число
пользователей, которые будут работать с программным обеспечением
одновременно, покупайте программное обеспечение с неограниченной
лицензией.
Программы без средств работы в сети не предусматривает адекватной
защиты от одновременного обращения к файлу (или записи базы данных)
нескольких пользователей. Программы со средствами работы в сети
отслеживают это, предотвращая некорректное изменение данных.
Сегодня большинство продаваемых программ имеют возможности сетевой
работы, но это всегда нужно проверять. Посмотрите также, как реализована
лицензия. Иногда лицензия предусматривает работу заданного числа
пользователей, иногда одного. Последний вариант чаще дороже в
краткосрочном плане, но экономичнее с точки зрения перспектив
роста.
Выбор сервера
Еще несколько лет назад цены сильно беспокоили покупателей, которые
тратили много времени, приводя в соответствие нужное им оборудование
и свой бюджет. Сегодня снижение цен значительно облегчило покупку
сервера. Система с процессором 80386 или 80486 для небольшой сети
(около 10 рабочих станций) стоит менее 2000$. Из-за низких цен
не имеет смысла при покупке сервера экономить на качестве. Вы
можете полностью загрузить сервер с 16 мегабайтами ОЗУ и быстрыми
жесткими дисками SCSI и не превысить по затратам 4000$. Конечно,
не все сети такие маленькие. Некоторые сети имеют на своих серверах
специальные средства, которые значительно улучшают производительность.
В остальной части этой главы описываются специальные средства
сервера для малых и больших сетей. Из описываемых средств наиболее
важен обычно тип используемой сервером шины. Шина - это "магистраль",
используемая для передачи данных между компонентами сервера, а
также между сервером, его сетевой платой и рабочими станциями.
Эта глава классифицирует серверы следующим образом:
- Базовые серверы хорошо использовать для небольших локальных
сетей. Они относительно недороги и при полном оснащении имеют
16 мегабайт памяти пару быстрых жестких дисков (один для дублирования).
Эти системы обычно используют шину ISA. Базовая система - это
настольная система с одной платой сетевого интерфейса, способной
работать с примерно 50 рабочими станциями с умеренной производительностью.
- Улучшенные системы имеют ряд средств, увеличивающих производительность,
такие как 32-разрядная шина EISA или шины MCA, специальные дисковые
массивы со средствами отказоустойчивости и высокопроизводительные
платы сетевого интерфейса.
- Многопроцессорные суперсерверы обычно представляют собой системы,
обеспечивающие во много раз большую производительность, чем обычные
серверные системы. Суперсерверы используют специальную шину со
скоростью 250 Мгц (в отличие от 12 Мгц шины ISA). Процессоры подключаются
к шине для совместной обработки задач или выполнения индивидуальных
приложений. Например, один микропроцессор может работать с сетевой
операционной системой, а другой - с приложением базы данных "клиент-сервер".
Если вы покупаете суперсервер, другой сервер вам не потребуется.
Вы просто можете добавить к шине суперсервера еще один микропроцессор.
Другие принимаемые во внимание факторы - это типы используемых
жестких дисков и потребности в памяти. В данной главе этот вопрос
исследуется с точки зрения тех, кто закупает оборудование и тех,
кто рекомендует закупку оборудования.
Пропускная способность и "узкие места"
Пропускная способность и "узкие места" - это термины
для описания того, как функционируют сервер и сеть при их использовании.
Сервер можно представить как некую центральную станцию, а плату
сетевого интерфейса - как устройство, отслеживающее входящие и
исходящие данные. Данные перемещаются из плат в системную память,
где они обрабатываются ЦП. Пропускная способность сети это скорость,
с которой она обрабатывает пиковый трафик. Пропускная способность
измеряет комбинируемую производительность всех компонентов, передающих
данные. Как уже говорилось, "узкие места" - это те места
или условия в сетевой среде, которые замедляют пропускную способность.
Потенциальные узкие места на сервере показаны на следующем рисунке:
+----------------+ +----------------+ +-----------------+
¦ процессор ¦<--->¦ память ¦<--->¦ память на диске ¦
+----------------+ +----------------+ +-----------------+
^
¦
v
+----------------+
¦ NIC ¦
+----------------+
Проблемы производительности могут возникать как вне сервера,
так и внутри его. Вы можете иметь высокопроизводительный сервер,
но пользователи будут жаловаться, что сеть работает медленно.
Проблема может быть в рабочих станциях, кабельной системе сети
или в том, что к кабелю сети одновременно обращаются слишком много
пользователей. После тестирования для устранения проблем вы можете
обнаружить, что необходимо усовершенствовать компоненты, например,
использовать в качестве рабочих станций системы с процессором
80386 или 80486 или установить 16-разрядные платы сетевого интерфейса.
Можно также перейти на высокопроизводительные волоконно-оптические
кабельные системы.
Чтобы извлечь из серверов NetWare максимум производительности,
устраните в сети слабые звенья (о чем рассказывается в следующих
разделах).
В дальнейшем обсуждении мы будем называть малыми сетями сети,
имеющие менее 50 рабочих станций. Средние сети имеют от 50 до
200 рабочих станций и объединенные в общую сеть сегменты. Большая
сеть имеет 200 или более пользователей и глобальные связи.
Микропроцессоры
Минимальная система, на которой работает NetWare v.4, имеет микропроцессор
80386. Однако для средних сетей рекомендуется использовать процессор
80486 и скорость не менее 33 Мгц. Для больших сетей рекомендуется
использовать несколько серверов или суперсерверы.
Конструкция шины
Лучший способ увеличения производительности сервера состоит в
улучшении конструкции шины и использовании интеллектуальных сетевых
адаптеров. Для малых систем подойдет шина ISA. Для средних и больших
сетей - шины EISA и MCA.
Доступ к шине
Благодаря схеме доступа к шине, ЦП освобождается от некоторых
задач по обработке, перемещая выполнение этих задач на сопроцессор
или на другую плату. Плата сетевого интерфейса со схемой доступа
к шине записывает данные непосредственно в память, что освобождает
процессор для обработки других задач операционной системы.
Кэширование.
Узкие места возникают, когда данные не перемещаются из памяти
и в память достаточно быстро. Кэширование может устранить узкие
места, вызванные обменом между ЦП и памятью и между дисковой памятью
и оперативной.
Дисковый ввод-вывод
Одним из наиболее важных вопросов при оценке производительности
является скорость ввода-вывода диска. Вы можете устранить узкие
места, используя лучшие каналы диска с меньшим средним временем
доступа.
Платы сетевого интерфейса
Платы сетевого интерфейса с улучшенной техникой буферизации и
доступа к шине (EISA и MCA). Рекомендуется использовать плату
с 16- или 32-разрядным интерфейсом. Эти рекомендации применяются
к серверу и к любой рабочей станции, генерирующей интенсивный
трафик.
Рабочие станции
Рабочие станции могут стать причиной узких мест, когда они требуют
слишком много времени сервера, что приводит к интенсивному трафику.
Как уже упоминалось, вы можете устранить узкие места, улучшив
производительность платы сетевого интерфейса рабочей станции,
или используя более производительный микропроцессор или шину.
Вы можете разбить сеть на несколько сегментов, добавив на сервере
отдельные платы сетевого интерфейса для каждого сегмента.
Кабельная система сети
Хотя здесь мы говорим в основном о серверах, не нужно забывать,
что узким местом может быть также кабельная система сети и методы
доступа к кабелю.
Микропроцессор
Микропроцессор - это сердце любой компьютерной системы. Для работы
NetWare 4.x требуется сервер на базе микропроцессора Intel 80386
или 80486. В этом разделе кратко описываются средства систем 80386
или 80486, а также многопроцессорные системы, использующие эти
типы процессоров. Некоторые микропроцессоры и их производительность
в MIPS (миллионах операций в сек) перечислены в следующей таблице:
| Система |
MIPS |
| Apple II (1979) |
0.04 |
| IBM PC (1981) |
0.25 |
| Apple Macintosh (1984) |
0.4 |
| 80386 (16 Мгц) |
4 |
| 80386 (25 Мгц) |
7 |
| DEC Microvax |
2 - 3 |
| 80486 (25 Мгц) |
8 - 40 |
| 80486 (66 Мгц) |
50 |
Микропроцессор Pentium дает быстродействие до 100 MIPS. Чтобы
получить с этим процессором более высокое быстродействие, необходимы
шины специальной архитектуры и соответствующее программное обеспечение,
которое использует преимущества этих средств. В частности, такие
возможности предполагается реализовать в NetWare.
Intel 80386
Intel 80386 - это один из членов семейства микропроцессоров Intel
8086, 8088 и 80286. Процессор 80386 имеет 32-разрядный порт ввода-вывода,
что позволяет подключить высокоскоростную 32-разрядную память
и периферийные расширения. В 32-разрядных системах с шинами MCA
и EISA полностью 32-разрядный доступ к микропроцессорам обеспечивает
сама шина.
Процессор Intel 80386 обеспечивает существенно большую скорость,
чем его предшественники. Другие его средства включают в себя следующее:
- Адресацию к памяти объемом до 4 гигабайт.
- Встроенные средства, обеспечивающие быстрое и простое переключение
задач, что позволяет выполнять сразу несколько задач.
- Способность работать как несколько микропроцессоров 8086 одновременно.
(Точное число микропроцессоров 8086 зависит от объема доступной
памяти.) Каждый процесс получает свой собственный защищенный блок
памяти.
- Наличие блока управления памятью (MMU), который может ускорить
доступ к памяти.
Intel 80486
Микропроцессор Intel 80486 полностью совместим с процессором 80386.
Таким образом, все программное обеспечение, предназначенное для
процессора 80386, будет работать на процессоре 80486. Однако 80486
- это полностью перепроектированный микропроцессор, который улучшает
средства и оперативные характеристики процессора 80386. Многие
прежние функции, такие как сопроцессор 80387 и контроллер кэш-памяти,
реализованы здесь в одном микропропроцессоре.
Процессор 80486 использует специальную технологию и имеет большое
быстродействие. В самом микропроцессоре для улучшения быстродействия
используется кэш объемом 8К. Он имеет также встроенные буферы
записи, позволяющие разгрузить внешнюю шину. Некоторые процессоры
80486 поставляются с внешними кэш-буферами, еще больше улучшающими
производительность.
Микропроцессорные системы
Микропроцессорные системы имеют два или более микропроцессора
и, как правило, специальные улучшающие производительность шины.
Суперсерверные системы оптимизированы для улучшения пропускной
способности каждого микропроцессора, дисковой памяти и сети. Микропроцессорные
системы производятся фирмами NetFRAME Systems, Compaq и другими.
Шина сервера
Шина компьютерной системы представляет собой канал передачи данных,
используемый для обмена информацией между устройствами ввода-вывода,
памятью и процессором. Тип шины имеет важнейшее значение в производительности
сервера.
В течении ряда лет в компьютерах использовалась шина ISA, но новые
более быстродействующие микропроцессоры, устройства памяти и ввода-вывода
потребовали от системной шины более высокой производительности.
В конце 80-х годов IBM ввела шину MCA, а консорциумом фирм-разработчиков,
включая Compaq, AST, Hewlett-Packard, Epson и Zenith, была разработана
шина EISA. Как показывает следующая таблица, эти шины обеспечивают
большую по сравнению с ISA производительность.
| Шина | Разрядность
| Передача DMA |
Скорость шины | Частота
|
| ISA | 16-разрядная | до 1.5 Мбит/сек
| - | 8 Мгц |
| MCA | 32-разрядная | до 5 Мбит/сек
| до 40 Мбит/сек | 10 Мгц |
| MCA | 32-разрядная | до 33 Мбит/сек
| до 32 Мбит/сек | 8 Мгц |
Шина ISA.
С появлением в 1984 г. IBM PC AT 8-разрядная шина превратилась
в 16-разрядную. Эту шину стали называть шиной ISA (Industry Standard
Architecture).
Каждая дополнительная плата адаптера на шине ISA для указания
процессору, что она хочет получить доступ к шине, использует свою
линию прерываний. Две платы не могут использовать одно прерывание,
а шина ISA допускает только 11 прерываний. Это важно учитывать
при построении сервера с шиной ISA, поскольку такая шина - это
узкое место большинства локальных сетей.
Точные временные характеристики шины ISA никогда не публиковались,
поэтому любые попытки повысить производительность шины сделали
бы ее несовместимой тысячами разработанными для нее плат.
Стандарты VESA и Intel PCI.
В 1992 г. VESA (Video Equipment Standards Association), консорциум
из более чем 120 компаний для улучшения производительности систем
с ISA разработал стандарт локальной шины VL-Bus. Это позволило
связывать видеоплаты и контроллеры жестких дисков, работающие
с частотой 33, а не 8 Мгц, непосредственно с шиной системного
микропроцессора. Шина VL-Bus работает со скоростью работы ЦП.
Системная плата не может иметь более трех гнезд VL-Bus, так как
микропроцессор не может управлять без уменьшения тактовой частоты
большим их числом. В настоящее время относительно достоинств VL-Bus
ведутся споры, и вы должны основывать свои решения на последних
отчетах.
Так как VL-Bus рассматривается как временное решение проблемы
ISA, Intel работает над новым стандартом, которые называется PCI
и является более совместимым с микропроцессорами Intel. Он накладывает
меньше ограничений на центральный процессор и учитывает будущие
потребности.
Шина EISA
Шина EISA была разработана консорциумом производителей для поддержки
существующих плат расширения ISA, а также обеспечения платформы
для будущего роста. Для поддержки плат ISA используется тактовая
частота 8 Мгц, но эта шина может обеспечивать прямой доступ к
памяти со скоростью до 33 Мбит/сек. Шина EISA имеет отдельные
шины ввода-вывода и микропроцессора, поэтому для поддержки плат
ISA шина ввода-вывода может поддерживать низкую тактовую частоту,
а шина микропроцессора работает с более высокой частотой. Машины
с EISA могут обеспечить быстрый ввод-вывод при многопользовательских
операциях с диском. Используемые здесь методы передачи данных
обеспечивают в три раза большую по сравнению с ISA скорость работы.
Шина MCA
Шина MCA была разработана IBM, чтобы обойти трудности комбинирования
быстрых микропроцессоров с медленной шиной ISA. Хотя шина MCA
не поддерживает совместимые с ISA платы, она предусматривает 32-разрядный
интерфейс, который работает быстрее ISA и лучше соответствует
микропроцессорам 80386 и 80486.
Шина MCA имеет единый дизайн, а для обмена данных с памятью и
устройствами ввода-вывода применяется мультиплексирование, которое
позволяет нескольким процессам совместно использовать шину. Мультиплексирование
разделяет шину на несколько каналов, каждый из которых может работать
с различными процессами. Это не позволяет организовать такую быструю
работу как в системах с несколькими шинами, но во многих случаях
адекватно отвечает потребностям сетей NetWare среднего размера.
Если на сервере работаю многопроцессорные приложения, то благодаря
его прекрасным пропускным способностям и многопроцессорным средствам
лучшим выбором может оказаться суперсервер.
Шина MCA защищена патентами и лицензионными соглашениями, что
препятствует ее распространению как стандарта. Кроме того, IBM
ввела для MCA некоторые ограничения, защищающие ее от конкурирующих
систем. Из-за этого многие производители используют EISA или разрабатывают
свои стандарты.
Дисковая система
Общим узким местом сервера является дисковая система. При анализе
дисковых систем мы будем учитывать следующие вопросы:
- Важное значение имеет кэширование диска, и NetWare выделяет
для этой задачи всю доступную память. Кроме того, NetWare улучшает
производительность диска с помощью таких методов, как алгоритм
лифта и кэширование таблиц распределения.
- Для быстрого перемещения данных между компонентами сервера
важное значение имеют высокоскоростные шины, такие как MCA и EISA.
- Скорость считывания и записи данных определяет конструкция
диска. При увеличении емкости и числа поверхностей диска скорость
доступа возрастает.
- Различные методы кодировки уменьшают объем занимаемого данными
на диске пространства и улучшают доступ к этим данным.
Существует несколько стандартных интерфейсов диска. Расскажем
о них подробнее.
Интерфейс ST506
Интерфейс ST506 был одним из первых интерфейсов дисковых накопителей,
используемых в персональных компьютерах. Этот интерфейс был предложен
фирмой Seagate Technologues и при записи данных использовал обычно
метод MFM (Modified Frequency Modulation). Он обеспечивал скорость
передачи данных 5 Мбит/сек. Использование метода кодирования RLL
(Run Length Limited) позволило повысить емкость диска и скорость
передачи. Контроллеры ST506 обычно использовались в системах 80286
и ранних системах 80386, но из-за малой скорости их популярность
стала падать. Системы с такими контроллерами подходят лишь для
небольших сетей NetWare.
Интерфейс ESDI
Интерфейс ESDI (Enchanced Small Device Interface) аналогичен интерфейсу
ST506, но обеспечивает 512 байт на сектор и 34 - 36 секторов на
дорожку. Скорость передачи данных здесь составляет 10 - 15 Мбит/сек.
Дисковые системы с ESDI используют дисководы с большой емкостью
(более 100 мегабайт). К контроллеру ESDI можно подключить до двух
контроллеров ESDI.
Интерфейс SCSI
Интерфейс SCSI (Small Computer System Interface) радикально отличается
от интерфейса ST506 и ESDI. Он допускает подключение до 7 устройств:
дисководов, накопителей на магнитной ленте или дисков CD-ROM,
которые совместно используют один и тот же адаптер SCSI, занимающий
только одно гнездо сервера. Плата обеспечивает совместно используемую
шину, которую все периферийные устройства применяют для передачи
данных в систему и из нее. Эта шина может быть 8-, 16- или 32-разрядной
и обеспечивает большую скорость передачи, чем в других стандартах.
Еще большую пропускную способность поддерживает новый стандарт
- SCSI II.
Основной адаптер SCSI обеспечивает средства доступа к шине (точку
подключение) для интеллектуальных устройств, таких как дисководы
SCSI, оптические диски и системы архивизации, содержащие собственные
управляющие схемы. В стандартах ST506 и ESDI управляющие схемы
встраиваются только в платы контроллера. Адаптер SCSI управляет
передачей команд между системой и устройствами SCSI. Каждое устройство
управляет только теми запросами, которые ему предназначены. Так
как управляющая схема встроена в каждое устройство SCSI, проблемы
совместимости и конфигурации здесь минимизируются. Теоретически,
вы можете подключить любое устройство SCSI к любому контроллеру
SCSI, но лучше перед этим проверить совместимость и требования
программного обеспечения.
Интерфейс IDE.
Интерфейс IDE (Intelligent Drive Electronics) - это гибрид, сочетающий
средства других интерфейсов и предлагающий свои собственные. Устройства
IDE были первоначально разработаны как недорогая альтернатива
ESDI. Однако, как и устройства SCSI, устройства IDE имеют свою
собственную управляющую плату. Они подключаются к IDE-адаптеру,
который имеет небольшую стоимость и часто встраивается прямо в
системную плату, что позволяет сэкономить гнездо. Системы с шиной
VL-Bus часто имеют контроллеры IDE которые обеспечивают 32-разрядный
доступ. Адаптер IDE поддерживает только два устройства. Так как
реализация IDE отличается относительной дешевизной, его используют
многие предлагаемые сегодня на рынке недорогие системы. Однако
по соотношению стоимость/производительность IDE, вероятно, опережает
другие системы. IDE работает со скорость около 4 Мбит/сек, что
приближается к скорости SCSI. Типичный диск IDE имеет время доступа
16 мсек. Некоторые из них для улучшения производительности используют
интеллектуальные кэш-буферы.
NetWare и диски
Защиту от сбоев диска обеспечивает зеркальное отображение и дублирование
(дуплексирование) диска. Зеркальное отображение обеспечивает создание
резервной копии диска путем непрерывного дублирования содержимого
одного диска на другом. Это требует покупки для каждого основного
диска одного резервного. Записываемые на основной диск данные
автоматически записываются на резервный (копию). Если основной
диск выходит из строя, работа может продолжаться на резервном.
Novell NetWare предусматривает команды и утилиты для зеркального
отображения и дублирования диска. Чтобы конфигурировать систему
для зеркального отображения диска, нужно добавить плату контроллера
и подключить к нему дисковод. Контроллеры IDE и ESDI поддерживают
подключение к плате только двух дисководов. Чтобы расширить эту
конфигурацию, вам потребуется другой контроллер, работающий с
двумя резервными дисками (зеркальными копиями), отображающими
содержимое двух основных.
Контроллеры SCSI обеспечивают подключение до 7 дисководов. Это
означает, что к одному контроллеру вы можете добавить два основных
диска и два резервных. Однако такая организация не обеспечивает
защиты при выходе из строя контроллера, поэтому рекомендуется
использовать два контроллера SCSI - один для работы с основными
дисками, а другой - для работы с резервными.
Тома NetWare.
Том - это основная единица памяти в операционной системе NetWare.
Вы можете разделить один диск на два или более томов, либо один
том может занимать несколько дисков. Последнее улучшает производительность
системы и может иметь место как при использовании одного контроллера
с нескольких дисков, так и при использовании нескольких контроллеров.
NetWare позволяет вам увеличить объем тома путем простого добавления
другого диска, доступного для подключения тома. Том-оригинал переформатировать
не обязательно, так как NetWare просто добавляет к нему новый
том.
Хотя организация тома на нескольких дисках улучшает производительность,
при отсутствии необходимых мер предосторожности это может быть
рискованным. Если один из томов выходит из строя, NetWare не сможет
использовать весь том. Поэтому тома, занимающие несколько дисков,
нужно дублировать.
RAID-накопители дисков
Массив дисков RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) это
набор дисков, представляемых как один диск. Данные распределяются
по дискам с помощью специального метода, работающего на битовом
уровне или уровне секторов. Такое распределение улучшает производительность
и обеспечивает избыточность, необходимую для защиты данных от
выхода из строя диска, для чего распределенные по дискам данные
кодируют на выделенном для этого резервном диске.
Важнейшей аппаратной частью системы RAID является контроллер диска,
поскольку он влияет на производительность их отказоустойчивость.
Для защиты от выхода из строя контроллера часто применяется несколько
контроллеров. В RAID почти всегда используются адаптеры SCSI,
так как они улучшают производительность при операциях чтения и
записи. После выдачи команды чтения или записи одному диску контроллер
SCSI может отключиться от него и обратить свое внимание на другой
диск. Прежний диск продолжает выполнение операции самостоятельно.
RAID обеспечивает дублирование (то есть, зеркальное отображение
и дублирование). Степень избыточности зависит от уровня RAID,
о чем рассказывается ниже. В обычной конфигурации с зеркальным
отображением один резервный диск соответствует одному основному.
В RAID уровня 3 один резервный диск обеспечивает зеркальное отображение
для двух или более основных дисков. Для записи информации на резервный
диск используется схема кодирования, представляющая данные на
других дисках. Если один диск выходит из строя, код и данные на
оставшихся дисках обеспечивают восстановление пропавшей части
данных.
Покупка одного резервного диска намного дешевле, чем покупка по
одному резервному диску для зеркального отображения каждого основного
диска. Однако один резервный диск обеспечивает защиту только при
выходе из строя одного основного диска. Тем не менее, вероятность
сбоя сразу двух дисков очень мала, и в промежутках между сбоями
вы успеете восстановить информацию.
Многие системы RAID допускают оперативную замену диска. Это означает,
что диски можно заменять во время работы системы. При замене диска
информация на резервном диске используется для восстановления
данных диска. Восстановление происходит, пока операционная система
продолжает выполнять другие операции.
Существует несколько уровней RAID. При покупке RAID нужно проверять
этот уровень.
- RAID level 0. Данные распределяются по нескольким дискам,
но резервных дисков нет. Уровень 0 обеспечивает повышение производительности,
но не дает защиты данных.
- RAID level 1. Данные распределяются по матрице дисков,
и каждый диск зеркально отображается на резервный диск. В матрице
из четырех дисков два будут использоваться как основные, и два
- как резервные.
- RAID level 2. Этот уровень реализуется редко. Он обеспечивает
распределение данных на битовом уровне по всем дискам матрицы.
Система RAID level 3 аналогична, но реализуется более широко.
- RAID level 3. Данные распределяются на битовом уровне
по всем дискам, за исключением одного - резервного. В матрице
из 4 дисков 3 используется для распределения данных, и 1 для резервирования.
Этот уровень обеспечивает хорошую производительность при чтении,
но относительную медленную работу при записи, так как каждая операция
записи приводит к записи данных и на резервный диск.
- RAID level 4. Этот уровень аналогичен уровню 3, но
все данные распределяются по дискам на уровне секторов. Время
чтения улучшается, так как каждый диск может считать весь сектор
диска.
- RAID level 5. Данные записываются на секторы всех дисков
матрицы. Код коррекции также записывается на все диски. Этот уровень
обеспечивает более быструю запись, так как информация дублирования
распространяется по всем дискам, а не записывается на один диск,
как в уровне 3.
- RAID level 6. Еще не стандартизирован. Подобен RAID
5, но информация для контроля ошибок дублируется на два других
диска. Обеспечивает лучшую отказоустойчивость по сравнению с существующими
уровнями RAID.
- RAID level 10. Известен также как RAID 1/0. Сочетает
возможности уровня 0 в плане обеспечения повышенной производительности
и уровня 1 в плане отказоустойчивости.
Большинство систем RAID, предлагаемых сегодня на рынке серверов,
используют уровень 4 или 5. Compaq SYSTEMPRO реализует уровень
4, но предлагает программное обеспечение, реализующее RAID уровня
5, что дает лучшую производительность. Такие системы дороги, поэтому
вам нужно взвесить необходимость оперативной защиты данных. Нужно
также сравнить цену/производительность этой системы с обычными
методами дублирования, предлагаемыми NetWare (в частности SFT
Level III).
Суперсерверы.
Администраторы сетей по-прежнему стремятся придерживаться какой-либо
одной технологии. Сегодня они обращают свое внимание на суперсерверы
(определяемые как многопроцессорные серверы локальной сети, выполненные
не на RISC-архитектуре) с целью замены многочисленных серверов
локальной сети на основе персональных компьютеров, хотя последние
еще далеко не исчерпали своих возможностей. Все чаще делается
ставка на суперсерверы и в связи с прикладными задачами (прежде
всего приложениями баз данных), которые раньше выполнялись большими
ЭВМ и хост-машинами.
Суперсерверы обеспечивают для больших сетей скорость, отказоустойчивость
и защиту для больших сетей. Такие системы обычно имеют следующие
характеристики:
- Несколько процессоров.
- Высокопроизводительную шину или несколько шин.
- Десятки мегабайт памяти с коррекцией ошибок.
- Матрицы дисков RAID.
- Продвинутую системную архитектуру, устраняющую узкие места
в системе.
- Средства избыточности, такие как резервные источники питания.
Чтобы удовлетворить потребности администраторов сетей, поставщикам
суперсерверов пришлось проделать большой путь. Основу суперсерверов
составляют архитектура поддерживающая несколько процессоров (иногда
10 и более), а также усовершенствованная шина, что позволяет в
значительной степени устранить узкое место, связанно с вводом
и выводом данных. Многопроцессорная архитектура суперсервера позволяет
вам добавлять дополнительные процессоры к существующему серверу,
а не покупать новый. Существуют два случая, в которых может возникнуть
необходимость в суперсерверной системе:
- У вас имеется база данных "клиент-сервер" или другое
сложное приложение, которое требуется выполнять на сервере.
- В сети существует интенсивный трафик, и имеющийся сервер не
может с ним справится.
Большинству фирм пришлось основательно потрудиться над обеспечением
отказоустойчивости, необходимой для основных коммерческих приложений.
Фирмы предлагают усовершенствованные средства администрирования,
упрощающие непрерывный контроль за производительностью сервера,
и идут по пути создания гибкой легко изменяемой конфигурации,
хотя поддержка протокола SNMP еще не стала повсеместной.
С появлением мощных процессоров, таких как 486 и Pentium, масштабные
и ответственные работы стали поручать даже однопроцессорным компьютерам.
Такие компьютеры обладают возможностями, обычно связываемыми с
суперсерверами. Это касается отказоустойчивости, средств администрирования,
а также больших объемов оперативной и внешней памяти.
Процессоры определяют потенциальную верхнюю границу производительности
системы, однако другие факторы обуславливают ее реальное снижение.
Обычной причиной низкой производительности системы, содержащей
несколько мощных ЦП, является неудачная организация шины, которая
может стать "узким местом" системы. Стандартные приложения
сервера требуют учитывать, насколько удачно вычислительная мощность
процессора согласуется с архитектурой шины и системой ввода-вывода.
Организация шины стандартного персонального компьютера не в состоянии
обеспечить передачу всей необходимой даже одному процессору информации,
не говоря уже о двух, поэтому в суперсерверах часто применяют
шины с усовершенствованной запатентованной архитектурой. Хотя
во многих системах имеется и стандартная шина для установки плат
сетевых адаптеров.
Высокопроизводительная шина суперсервера позволяет быстро перемещать
данные между сетевыми платами, контроллерами диска и процессором.
Суперсерверы обычно используют соответствующую высокоскоростную
шину или шину EISA. Системы с EISA позволяют использовать стандартные
адаптеры обеспечивают пропускную способность, многократно превосходящую
ISA (до 33 Мб/сек). Микроканальная архитектура (шина MCA) обеспечивает
пропускную способность 20 Мб/сек. Хотя многие поставщики обычно
приводят достоверные показатели пропускной способности шины, эти
характеристики обычно зависят от конкретного программного обеспечения.
+-----------+ +-----------+ +-----------+ +----------------+
¦ процессор ¦ ¦ процессор ¦ ¦ процессор ¦ ¦ ¦
+-----+-----+ +-----+-----+ +-----+-----+ ¦ Основная ¦
+-----+-----+ +-----+-----+ +-----+-----+ ¦ память ¦
¦ кэш ¦ ¦ кэш ¦ ¦ кэш ¦ ¦ ¦
+-----+-----+ +-----+-----+ +-----+-----+ +-------+--------+
¦ ¦ ¦ ¦
+-----+--------------+--------------+---------------+---------+
¦ Высокоскоростная шина ¦
+-------+-----------+--------------+----+-----+-----+------+--+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+----+-----++----+-----+ -------- ¦ -------- ¦ --------
¦контроллер¦¦контроллер¦ -------- ¦ -------- ¦ --------
+----+-----++----+-----+ ¦ ¦
+--+-+ +--+-+ ¦ ¦
+--+-+ +--+-+ -------- --------
+--+-+ +--+-+ -------- --------
+--+-+ +--+-+
+--+-+ +--+-+ Платы сетевого интерфейса
+--+-+ +--+-+
+--+-+ +--+-+
+----+ +----+
Дисковые матрицы
В настольных системах, использующих архитектуру ISA, один процесс
управляет шиной, выполняет задачу, а затем освобождает шину для
использования другим процессом. В суперсерверах несколько независимых
шин могут работать одновременно, а систему можно расширить добавлением
других шин, так что шину не требуется перепроектировать для каждого
нового поколения микропроцессоров или операционных систем.
На большинстве суперсерверов реализованы шины MCA и EISA, поскольку
они обеспечивают стандартные интерфейсы для разнообразных сравнительно
дешевых адаптеров локальных сетей и других плат расширения. Помимо
названных стандартных архитектур в отдельных моделях встречаются
более быстрые и совершенные шины, образующие супермагистрали для
связи различных элементов системы. Разработчики высокопроизводительных
серверов довели их организацию до предельных возможностей, создав
архитектуры, в которых каждая из подсистем способна работать с
максимальной нагрузкой, не влияя на производительность других
подсистем.
Фирмы NetFRAME и Tricord добились согласованности производительности
процессоров с параметрами шин. Суперсерверы NetFRAME используют
шину с высокой пропускной способностью, которая может сосуществовать
со старыми шинами, такими как 16-разрядная шина ISA. Межпроцессорные
коммуникации выполняются в совместно используемой памяти, к которой
имеют доступ все микропроцессоры, а параллельная работа процессоров
образуют истинно многопроцессорную систему. Суперсерверы NetFRAME
спроектированы с учетом будущих приложений "клиент-сервер",
что позволяет нескольким микропроцессорам работать с несколькими
приложениями на базе сервера.
Иногда в системах NetFRAME использует несколько независимых шин,
благодаря чему одновременно существует несколько потоков данных
и отсутствуют конфликты на шине. В системах Tricord независимые
шины обеспечивают обмен с дисками и сетевой ввод-вывод. При этом
применяется стандартная шина EISA с пиковой пропускной способностью
33 Мбит/сек и быстрая шина межпроцессорного обмена со скоростью
передачи 132 и 267 Мб/сек.
Компания Tricord наряду с поддержкой NetWare не упускает из виду
и рынок приложений, которые традиционно связывались с хост-системами.
Благодаря высокой гибкости архитектуры (на уровне настройки конфигурации)
и поддержке самых разнообразных операционных систем и сетевых
систем, суперсерверы Tricord могут обеспечить выполнение самого
широкого спектра приложений, как с большим объемом вычислительных
операций, так и с интенсивным вводом-выводом.
Для такой операционной системы как NetWare характерно кэширование
дисков, которое дает возможность временно хранить в памяти информацию
с диска. Использование этой возможности и архитектуры шины Tri-Flex
фирмы Compaq заметно повышает производительность сервера.
В серверах PS/2 Server 195 и 295 фирмы IBM имеет по две независимых
шины MCA, каждая из которых обеспечивает передачу данных со скоростью
20 Мб/сек, и шина межпроцессорного обмена с пропускной способностью
200 Мб/сек. Среди других машин со специальной архитектурой шины
можно назвать Triumph M2 SMP/486 фирмы The Network Connection
и AcerFrame 3000mp фирмы Acer.
Кроме архитектуры необходимо проанализировать число гнезд расширения
для каждой из шин (обычно от 4 до 15). Гнезда используются для
установки адаптеров локальной сети, контроллеров дисков и плат
связи. Администраторам сетей следует выбирать сервер с достаточным
для планируемых приложений числом гнезд и наличием резервных гнезд
с учетом будущих задач.
Суперсерверные системы поддерживают большие объемы оперативной
памяти (в некоторых случаях до 1 гигабайта) и дисковой памяти
(10 - 50 гигабайт). Нередко устанавливаются матрицы дисков (RAID),
накопители дисков типа SCSI, средства повышения отказоустойчивости
и управления сервером. Стоимость двухпроцессорных систем составляет
не менее 5000$, а наиболее мощных десятипроцессорных суперсерверов
- от 50000 до 700000$ (для наиболее полных конфигураций).
Так как суперсерверы обычно используют десятки мегабайт памяти,
возрастает возможность ошибок. Некоторые системы включают в себя
ECC (код коррекции ошибки), который обнаруживает и корректирует
ошибки в памяти. Система NetFRAME даже проверяет ошибки системной
шины. Некоторые системы предусматривают резервные источники питания.
В секторе низкопроизводительных систем представлено до 10 однопроцессорных
серверов на основе персонального компьютера. Обычно они поддерживают
от 64 до 144 мегабайт оперативной памяти и от 10 до 58 гигабайт
дисковой. Здесь также часто можно встретить поддержку RAID, но
в системах с низкой производительностью обычно предоставляется
меньший набор средств обеспечения отказоустойчивости.
Применение серверов локальных сетей
| | Текущее
| Планируемое |
| Межсетевые приложения | 43%
| 33% |
| Сервер обслуживания файлов и печати | 15%
| 24% |
| Файловый сервер | 34% |
37% |
| Сервер печати | 2% |
3% |
| Сервер базы данных | 7%
| 3% |
| Другие серверы | 7% |
4% |
При выборе сервера следует исходить из таких основных критериев
как производительность, определяемая мощностью и архитектурой
шины, поддержка и оптимизация использования программного обеспечения,
отказоустойчивость и простота администрирования. Перечислим критерии
выбора сервера в порядке их важности:
- соответствие стандартам;
- средства обслуживания и поддержка;
- производительность;
- расширяемость;
- администрирование сервера;
- простота в работе;
- отказоустойчивость;
- цена.
Производительность сервера
Одним из спорных моментов является измерение производительности
системы. Несмотря на то, что существует несколько стандартных
наборов тестов, поставщики обычно не сообщают достоверных результатов
проверок, перекладывая работу по оценке взаимосвязанных показателей
на заказчика.
Если для рабочих станций с RISC-процессорами и мини-компьютеров
данные по оценке производительности давно доступны, то на рынке
серверов локальных сетей их пока нет. Определить производительность
высокопроизводительных серверов локальной сети с микропроцессором
Intel достаточно сложно. Производительность обычно зависит от
двух основных системных компонентов - конфигурации процессора
и организации шины.
Анализируя производительность однопроцессорных и многопроцессорных
систем, следует иметь в виду и такие факторы, как тип процессора,
тактовая частота и наличие кэш-памяти процессора. Кэш-память процессора
- это быстрая память, обеспечивающая временное хранение информации
для работы процессора. Размер такой памяти может быть самым различным
- от 8К до 1 мегабайта. Хотя точно оценить влияние кэш-памяти
на производительность непросто, обычно больший объем кэш-памяти
соответствует более высокой производительности. Например, у машин
фирм ALR, NetFRAME и The Network Connection с 1 мегабайтом кэш-памяти
производительность выше, чем у серверов с объемом кэш-памяти в
256 или 515К.
Существует два вида кэширования: с задержанной и с немедленной
записью. В обоих случаях процессор помещает информацию на хранение
в кэш-память, после чего контроллер кэш-памяти записывает данные
на диск. В случае задержанной записи контроллер, перед тем как
использовать несколько командных циклов для записи на диск, ожидает
перехода процессора в незагруженное состояние. При немедленной
записи контроллер пользуется циклами процессора для немедленного
завершения операции записи на диск, даже если это прерывает выполняемую
процессором работу.
Симметричная и асимметричная многопроцессорная система
Покупателям, ориентирующимся на дорогие высокопроизводительные
системы, следует изучить многопроцессорные суперсерверы. Часто
их можно приобрести с некоторой комбинацией различных процессоров,
а затем наращивать возможности при помощи модульных процессорных
плат.
Существует два типа многопроцессорных систем, симметричная и асимметричная.
Каждый тип имеет свои достоинства и недостатки. В симметричных
многопроцессорных системах системные ресурсы, такие как память
и диск, совместно используются микропроцессорами системы. Рабочая
нагрузка равномерно распределяется между имеющимися микропроцессорами,
так что один из них не будет простаивать, когда другой перегружен
выполнением конкретной задачи. Производительность систем с симметричным
мультипроцессированием увеличивается при добавлении микропроцессоров.
Недостатком такой схемы является то, что один микропроцессор нельзя
зарезервировать для выполнения отдельной задачи, такой как приложение
базы данных "клиент-сервер". Кроме того, операционные
системы, использующие преимущества симметричных многопроцессорных
систем, труднее проектировать.
С количеством и типом процессоров, являющимися основными факторами,
тесно связан вопрос о симметричной многопроцессорной обработке,
которая сводится к распределению заданий по нескольким процессорам
одной системы. При этом любой процессор можно использовать под
любую задачу, включая выполнение прикладной программы, операций
сетевой операционной системы, обмена с диском или обслуживания
трафика сетевого ввода-вывода. Кроме того, параллельная обработка
выполняется в динамическом режиме, если один процессор завершает
свое задание, он может взять на себя часть задания другого процессора,
который продолжает функционировать. В результате резко повышается
эффективность использования машинных циклов.
Большинство суперсерверов с несколькими процессорами (кроме серверов
фирмы NetFRAME Systems) поддерживают симметричную мультипроцессорную
обработку. К ним относятся Proveisa фирмы Advanced Logir Research,
SystemPro/XL фирмы Compaq Computer и NetServer LM фирмы Hewlett-Packard.
Эти компьютеры поддерживают работу двух процессоров Intel в режиме
с симметричной многопроцессорной обработкой. Модель AcerFram 3000mp
фирмы Acer America допускает работу в этом режиме до 4 процессоров,
а Manhattan AMP фирмы AST Research - пяти.
В асимметричных многопроцессорных системах задачи и системные
ресурсы управляются различными микропроцессорами. С каждым процессором
связана конкретная задача, и он выполняет только ее. Например,
один микропроцессор может обрабатывать ввод-вывод, а другой -
выполнять системные задачи, третий - отвечать за функционирование
базы данных. По-видимому, все задачи будут выполняться быстрее,
если каждой в ее полное распоряжение предоставлен отдельный процессор.
С другой стороны, поскольку загрузка распределяется по процессорам
неравномерно, некоторые процессоры будут какое-то время простаивать,
в то время как другие - работать на пределе своих возможностей.
Загрузка микропроцессоров в асимметричных системах не балансируется.
В целом на асимметричных системах может работать любое программное
обеспечение, которое было создано для какого-то конкретного процессора
и операционной системы.
Основным вопросов при покупке сервера с многопроцессорной обработкой
является поддержка режима симметричной многопроцессорной обработки
программным обеспечением. В настоящее время NetWare может работать
на симметричных многопроцессорных системах, но она не использует
преимущества равномерного распределения обработки между микропроцессорами
(то есть не ориентирована на симметричную обработку). Поэтому
для NetWare заказчики должны подбирать серверы с асимметричной
многопроцессорной обработкой. Однако выполнение NetWare на симметричных
суперсерверных системах также имеет ряд преимуществ. Большинство
разработчиков уделяют основное внимание пропускной способности,
обеспечивая работу множества пользователей сети в сегментах локальной
сети. Высокоскоростная шина обеспечивает быструю передачу информацию
между сегментами сети.
Однако нужно учитывать, что NetWare не полностью использует преимущества
таких продуктов симметричного мультипроцессирования, как Compaq
SYSTEMPRO и ALR Powerpro Array, хотя будущие версии должны это
предусматривать. Несмотря на это, так как эти системы с самого
начала разработаны для получения высокой производительности в
средних и больших сетях, они всегда дают лучшую производительность,
чем типовые настольные системы. Кроме того, они обеспечивают возможность
наращивания.
Кроме процессоров Intel во многих высокопроизводительных серверах
устанавливаются дополнительные процессоры других изготовителей.
Они используются преимущественно для операций ввода-вывода. Так
в модели Triumph M2 SMP/486 фирмы The Network Connection может
быть максимум 10 процессоров 80486 с тактовой частотой от 33 до
66 Мгц для задач общего назначения, а также до двух процессоров
Motorola 68030, предназначенных для операций ввода-вывода.
С многопроцессорным системами, поддерживающими только асимметричную
обработку, относятся модели NF450FT и NF250FT фирмы NetFRAME и
Triumph M2 фирмы The Network Connection. Некоторые поставщики
поддерживают как симметричный, так и асимметричный режимы. Сервер
IBM PS/2 Server 295 допускает установку двух процессоров приложений,
работающий симметрично, и четырех процессоров ввода-вывода, функционирующих
в асимметричном режиме. Это обеспечивает повышенную пропускную
способность по вводу-выводу.
В суперсервере PowerFRAME фирмы Tricord в симметричном режиме
работают до 6 процессоров приложений и до 6 процессоров ввода-вывода
в каждой из интеллектуальных подсистем хранения информации - в
асимметричном.
Вместе с тем поддержка симметричной многопроцессорной обработки
не означает, что система не в состоянии функционировать в качестве
NetWare-сервера. Как уже говорилось, она означает только, что
обработку в среде NetWare нельзя распространить более чем на один
процессор, а пользователи будут лишены возможности повысить производительность
NetWare за счет увеличения числа процессоров.
В следующих двух разделах описываются два типичных представителя
семейства суперсерверов. Compaq SYSTEMPRO - это система на базе
EISA для средних и больших сетей. Суперсервер NetFRAME представляет
собой расширяемую асимметричную систему обработки, которая легко
адаптируется для использования в больших сетях.
Суперсерверные системы фирмы NetFRAME Systems
NetFRAME Systems (Саннивэйл, шт. Калифорния) продает несколько
высокопроизводительных серверов, которые эта компания называет
"сетевыми мэйнфреймами". Серверы фирмы NetFRAME были
созданы специально для операционной системы NetWare, хотя на процессорах
приложений могут работать разнообразные операционные системы.
К своим серверам NetFRAME поставляет сетевые драйверы и драйверы
дисков, оптимизированные для среды NetWare. Модульная архитектура
ввода-вывода также обеспечивает высокие скорости выполнения этих
операций, которые часто требуются для сервера NetWare.
Эти системы используют также 64-разрядную шину данных, работающую
со скоростью 100 Мбит/сек. Все эти системы поставляются с резервными
сетевыми связями и системами охлаждения, а также средствами коррекции
ошибок памяти и RAID уровня 0 и 1. Цены лежат в диапазоне от 15000
до 70000$. Системы используют процессоры Intel и другие типы процессоров.
Фирма NetFRAME - единственный поставщик суперсерверов, все системы
которых функционируют исключительно в асимметричном режиме, хотя
модели с асимметричной обработкой предлагают и другие фирмы. Процессор
одной системы может быть выделен для NetWare, а второй - занят
обслуживанием другой сетевой операционной системы, например LAN
Manager. На процессорах приложений выполняются различные прикладные
программы, или каждый из них поддерживает собственную операционную
систему, например Unix. Все модули сетевого ввода-вывода производства
NetFRAME имеют собственный процессор. Потребители продукции фирмы
NetFRAME могут приобрести сервер с предварительно установленной
системой NetWare.
Так как суперсерверы NetFRAME используют асимметричное мультипроцессирование,
они могут задействовать один микропроцессор для выполнения серверного
приложения, такого как база данных "клиент-сервер".
Вы можете расширить систему подключением дополнительных плат,
которые удваивают возможности ввода-вывода или вычислительную
мощность системы. Такой тип расширения обеспечивается благодаря
кластерной архитектуре микропроцессора, которая позволяет микропроцессора
и процессам ввода-вывода взаимодействовать через общую память,
а не с помощью обычных методов доступа к шине.
Compaq SYSTEMPRO
Compaq SYSTEMPRO разработана, чтобы использовать преимущества
микропроцессоров 80386 и 80486 с частотой 33 Мгц в системах, имеющих
архитектурный дизайн мини-ЭВМ. Вы можете установить любую комбинацию
этих микропроцессоров. Базовая система с процессором 386 поставляется
с 4 мегабайтами памяти, которую можно расширить до 256 мегабайт.
Кроме того, эти системы предусматривают кэш-память 64К. Системы
80486 поставляются с 8 мегабайтами памяти с расширением до 256
мегабайт. Compaq SYSTEMPRO использует гибкую архитектуру Compaq
с поддержкой мультипроцессирования (Flex/MP), что позволяет одновременно
выполнять несколько операций ввода-вывода.
Системы SystemPro/XL и ProSignia фирмы Compaq имеют по три шины:
центрального процессора, шину, связывающую процессоры с памятью
(их максимальная скорость - 267 Мб/сек) и обычную шину EISA. Стандартная
программная компонента DataFlow Manager фирмы Compaq распределяет
информацию по трем шинам и буферам таким образом, что процессоры
и платы стандарта EISA могут одновременно обращаться к памяти
в течении 70% времени работы системы.
Шина EISA используется для обеспечения ввода-вывода и поддерживается
до 6 32-разрядных плат расширения. Вторая шина может передавать
данные со скоростью 100 Мб/сек и объединяет микропроцессор и память.
Производительность и надежность диска обеспечивается с помощью
RAID level 1. Дисковые матрицы может также использоваться для
обеспечения отказоустойчивости. Зеркальное отображение может выполняться
с помощью аппаратных средств, освобождая от этих функций программное
обеспечение.
Системную память можно расширить до 256 мегабайт, не используя
гнездо EISA. Всего доступно 11 гнезд расширений. 11 устройств
памяти позволяет расширить системную память до 1.68 гигабайт.
Внешние устройства памяти увеличивают ее емкость до 4.28 гигабайт.
Система с процессором 386 стоит более 11000$, а с процессором
486 - более 14000$.
Серверы на основе RISC-процессоров
Еще одной разновидностью высокопроизводительных серверов локальных
вычислительных сетей являются RISC-платформы. Учитывая обещания
Novell перенести операционную систему NetWare на RISC-станции,
пользователям следовало бы тщательно проанализировать эту категорию
продуктов. Пока же в RISC-системах, приспособленных для интенсивных
вычислительных работ в среде Unix, обычно наиболее заметна производительность
процессора и ускользает от внимания быстродействие при операциях
ввода-вывода, что особенно важно для сетевого сервера.
RISC-процессоры - новые действующие лица на рынке серверов локальных
сетей. RISC-серверы, применение которых еще недавно ограничивалось
средой Unix и специальными операционными системами, скоро будут
работать с Novell NetWare. Однако многие аналитики задаются вопросом,
насколько соответствуют друг другу NetWare и универсальные RISC-компьютеры.
Системы, оптимизированные для NetWare, обычно содержат много центральных
процессоров, используемых для операций ввода-вывода.
С точки зрения общей производительности в среде NetWare RISC-процессоры
имеют незначительные преимущества перед микропроцессорами Intel,
поскольку вычислительные задачи не являются основными. Работа
NetWare на таких универсальных RISC-платформах может превратиться
в пустую потерю циклов центрального процессора.
DEC, Hewlett-Packard и Sun Microsystems объявили о разработке
независимой от процессора системы NetWare, которая будет основана
на NetWare 4.0 и предназначена для выпускаемых этими фирмами RISC-машин.
Две из них уже продают варианты NetWare, которые работают под
управлением Unix. Hewlett-Packard предлагает версию для работы
под HP-UX, а Sun - под Solaris.
Средства администрирования
Наличие средств управления локальной сетью может позволить администратору
системы выяснить источник той или иной проблемы в работе сети
и, возможно, предупредить ее.
Производители суперсерверов предоставляют целый ряд средств администрирования,
начиная с программ-агентов протокола SNMP и кончая средствами
дистанционной настройки конфигурации и специальным программным
обеспечением для непрерывного контроля за состоянием сетевой среды,
которое работает на выделенных процессорах.
Фирмы NetFRAME и Tricord (для модели PowerFrame ES5000) предлагают
программы администрирования под Windows, которые выполняются на
независимом модуле и обеспечивают устранение сбоев и отказов в
аппаратуре и программном обеспечении, а также изменение конфигурации
из любого места сети. Комплект Insight Manager фирмы Compaq, ориентированный
на работу под управлением NetWare, включает в себя программу-агента
SNMP для сервера. Аналогичный модуль разработан фирмой Hewlett-Packard.
Для суперсерверов PowerFrame моделей 30 и 40 фирмы Tricord предлагается
плата PowerSentry, обеспечивающая непрерывный контроль за состоянием
среды сервера. Фирма Compaq - лидер на рынке средств администрирования
для серверов. Эта фирма предлагает продукт Insight Manager, содержащий
программное обеспечение под Windows и дополнительную плату. Данный
продукт отслеживает конфигурацию и состояние файловых серверов
Compaq, сконфигурированных с помощью NetWare и других файловых
серверов под NetWare. Insight Manager работает под управлением
NetWare Management System фирмы Novell и способен управлять только
серверами NetWare.
Перспективы суперсерверов
Суперсерверы привнесли в среду локальных вычислительных сетей
большие вычислительные мощности и возможности хранения огромных
массивов данных. Несмотря на наличие разнообразных средств обеспечения
отказоустойчивости и сетевого администрирования ряд функциональных
областей пока остается неохваченными. Пользователи, занятые поиском
новых платформ для ответственных прикладных задач, будут требовать
дальнейших усовершенствований в плане администрирования или надежности
серверов.
Поскольку большинство суперсерверов спроектировано по модульной
схеме, весьма вероятно, что приобретаемая сегодня модель сможет
прожить достаточно долгую жизнь без каких-либо проблем.
[Назад]
[Содержание]
[Вперед]
🔥 VPS до 5.7 ГГц под любые задачи с AntiDDoS в 7 локациях
Виртуальные VPS серверы в РФ и ЕС
