Мал сервер, да удал

Новые компьютеры DEC AlphaServer 1200

Быстрый рост тактовой частоты и производительности микропроцессоров Alpha 21164 с неизбежностью заставляет корпорацию DEC постоянно выпускать и новые модели серверов. Спираль раскручивается из-за необходимости сохранять баланс в системе, где высокой производительности микропроцессоров отвечает большая пропускная способность системной шины и высокоскоростная подсистема ввода/вывода.

Новейшая разработка Digital в области серверов младшего уровня - SMP-компьютеры AlphaServer 1200, содержащие один или два процессора. Среди прочих систем данного класса они выделяются высокой производительностью и допускают наращивание вычислительной мощности путем построения кластерных конфигураций.

На рисунке представлена архитектура серверов AlphaServer 1200. Несложно заметить, что основу архитектуры составляет системная шина, в слоты которой можно вставить один или два процессорных модуля, до восьми модулей оперативной памяти и плату подсистемы ввода/вывода.

Несмотря на то что AlphaServer 1200 относится к серверам начального диапазона, пропускная способность его системной шины - около 1 Гбайт/с - характерна для серверов более высокого уровня. Ширина шины данных составляет 128 разрядов; данные защищены кодами ЕСС. Отдельная 40-разрядная шина используется для адресов и команд. Тактовая частота системной шины синхронизируется с частотой процессора. При увеличении последней возрастает и пропускная способность системной шины. В AlphaServer 1200 используется процессор Alpha 21164 с частотами 400 или 533 МГц; пропускная способность шины составляет 1,0 и 1,1 Гбайт/с соответственно. Системная шина сконструирована таким образом, чтобы уменьшить задержки при обращении к оперативной памяти; ее величина составляет всего 120 нс.

Стоит напомнить читателю основные характеристики архитектуры 64-разрядных процессоров Alpha 21164. Эти суперскалярные микропроцессоры, размещаемые по одному на процессорных модулях AlphaServer 1200, могут выдавать на выполнение до четырех команд за такт, снабжены 32 целочисленными регистрами и 32 регистрами с плавающей запятой; все они 64-разрядные. Команды имеют 32-разрядный формат.

Непосредственно на микросхеме расположены прямоадресуемый кэш первого уровня (8 Кбайт команд плюс 8 Кбайт данных), а также трехканальный частично-ассоциативный кэш второго уровня с обратной записью (емкостью 96 Кбайт). Подобная "хитрая" конструкция позволяет организовать работу кэш-памяти первого уровня с высокой тактовой частотой, где работает собственно микропроцессор.

Есть еще и внешний кэш третьего уровня емкостью 4 Мбайт, разделяющий с системной шиной тракт обмена данными с микропроцессором. Этот недостаток вполне компенсируется высокой пропускной способностью системной шины. Микропроцессоры Alpha 21164 изготавливаются по 0,35-мкм технологии и содержат свыше 9 млн. транзисторов.

В подсистеме оперативной памяти AlphaServer 1200 используется технология SDRAM. Расслоение памяти определяется модулями DIMM. В подсистеме оперативной памяти можно использовать 32- и 128-мегабайтные модули DIMM, причем они способны смешиваться в одной конфигурации, хотя и с определенными ограничениями.

Максимальная емкость оперативной памяти в AlphaServer 1200 равна 2 Гбайт, как и в другом известном двухпроцессорном SMP-сервере Origin 200, выпускаемом компанией Silicon Graphics (правда, последний может масштабироваться до четырехпроцессорной системы, хотя и путем объединения двух компьютеров по ccNUMA).

Пиковая пропускная способность (ПС пиковая) оперативной памяти AlphaServer 1200 составляет 948 Мбайт/с при чтении и 853 Мбайт/с при записи; поддерживаемое значение близко к 750 Мбайт/с, что даже немного выше, чем в отличающихся высокой пропускной способностью серверах Origin200.

Подсистема ввода-вывода в DEC AlphaServer 1200 основана на использовании стандарта 64-разрядной шины PCI-2.1. Известно, что пиковая пропускная способность такой шины PCI превышает 250 Мбайт/с. Обычно применяются 32-разрядные шины PCI. Кроме Digital, 64-разрядные шины PCI использует SGI в серверах серии Origin.

Материнская плата PCI взаимодействует с системной шиной. Она имеет две шины PCI. Три "старших" слота относятся к нулевой шине PCI, представленной двумя 64-разрядными и одним 32-разрядным слотом. Первая шина PCI имеет три "младших" 64-разрядных слота. Присутствует также мост PCI-EISA. Шина EISA с тактовой частотой 33 МГц (пиковая пропускная способность 33 Мбайт/с) представлена одним свободным комбинированным слотом PCI/EISA. К шине EISA подсоединяется консоль, NVRAM, мышь, клавиатура, контроллер портов и др.

На плате ввода/вывода расположен также интегрированный контроллер Fast SCSI (Narrow). К нему подсоединяется CD-ROM и, возможно, накопитель на магнитных носителях. Два или три PCI-слота обычно заняты. На них находятся однопроводный (S/E) Ultra Wide SCSI-контроллер, контроллер Ethernet 10/100 BaseT и, возможно, графическая подсистема. Подобно многим другим серверам, AlphaServer 1200 оснащен стандартным "джентльменским набором" портов - двумя последовательными и одним параллельным, для клавиатуры и мыши.

Внешние устройства, кроме CD-ROM, включают накопитель на обычных 3,5-дюймовых дискетах и жесткие диски. Всего внутри сервера имеется 10 монтажных отсеков. Одно посадочное место отведено под 5,25-дюймовое съемное устройство. Оставшиеся семь отводятся под знаменитые "полки" DEC - Digital StorageWorks, допускающие горячую замену жестких дисков. Возможна организация внутренних массивов RAID (допустимы RAID уровней 0,1, 0+1 и 5), снабженных собственной кэш-памятью для чтения и записи. Следует отметить, что каждая полка способна вместить несколько устройств, поэтому общее число устанавливаемых внутри корпуса AlphaServer 1200 внешних устройств оказывается весьма большим для серверов уровня рабочих групп. При подсоединении внешних дисковых SCSI-устройств суммарная емкость дисковой памяти способна достигнуть 7,5 Тбайт, что также характерно скорее для серверов более высокого класса.

Сервер AlphaServer 1200 обладает рядом качеств, повышающих его надежность и готовность. Кроме уже упомянутых схем контроля системной шины, используются коды ЕСС - в оперативной памяти и в кэше (теги кэш-памяти проверяются на четность). При включении питания автоматически выполняются тесты процессоров (если один из них окажется неработоспособным, он "выведется" из конфигурации) и оперативной памяти. Шины PCI и SCSI защищены по четности; в жестких дисках имеются свои системы коррекции ошибок; возможна горячая замена дисков в RAID-массивах и т. д. Полки StorageWorks могут иметь избыточный источник питания; при этом число посадочных мест для дисков внутри полки уменьшается до 6. Для диагностики возможно подключение удаленного терминала. В операционных системах Digital Unix и OpenVMS доступен расширенный инструментарий информирования об ошибках DECevent tool.

DEC, традиционно добивающаяся высоких показателей производительности своих компьютеров, столь же традиционно публикует развернутые оценки их быстродействия. Вот только часть приводимых данных об AlphaServer 1200/533 МГц (все числа, кроме первых двух строк, относятся к двухпроцессорной конфигурации):

По некоторым данным, компания намерена выпустить AlphaServer 1200 на базе новых микропроцессоров Alpha 21264.

Учитывая относительно низкую стоимость таких небольших серверов, они выглядят довольно привлекательно и с точки зрения соотношения цена/производительность. Принципиально важна возможность увеличения производительности путем построения кластерных конфигураций из AlphaServer 1200. Как известно, корпорация Digital Equipment славится богатыми традициями построения кластерных архитектур.

Серверы AlphaServer 1200 по желанию пользователей поставляются с тремя операционными системами: Microsoft Windows NT, Digital Unix и OpenVMS. Возможности построения кластеров с применением Windows NT ограничены соединениями серверов посредством SCSI, Ethernet и FDDI. Кластеры на базе OpenVMS и Digital Unix могут использовать и другие типы среды передачи информации между узлами. Наибольший интерес, по моему мнению, представляет Memory Channel.

Столь уникальная технология отличается высокой пропускной способностью и низкой величиной задержек. Memory Channel позволяет объединять в кластер до 8 узлов. Причем данные, записываемые в так называемую отображаемую область оперативной памяти одного узла, автоматически аппаратным образом изменяют соответствующие области оперативной памяти других узлов. Создается впечатление наличия у кластера своеобразной разделяемой общей памяти, характерной для SMP-систем. Конечно, когерентности кэш-памяти процессоров различных узлов в данном случае не обеспечивается. Аппаратно такая технология поддерживается путем установки в серверы PCI-адаптеров CCMAA, образующих мост между шиной PCI и шиной Memory Channel.

Что касается приложений, то обладающий привлекательными ценовыми характеристиками AlphaServer 1200 может успешно использоваться на уровне рабочих групп как сервер баз данных, сервер сложных вычислительных приложений, в том числе в научных исследованиях и инженерных применениях, NFS-сервер, сервер Internet.

Некоторые сравнительные характеристики DEC AlphaServer 1200 и SGI Origin 200