Вычислительная сеть у антиподов

Крупнейшая нефтеперегонная компания Австралии модифицирует кабельную систему вычислительной сети с целью обеспечить беспрепятственную передачу данных и существенно повысить производительность.

Когда речь заходит об Австралии, обычно сразу вспоминаются различные причудливые звери и птицы - кенгуру, коала, кукабурра. Природа Австралии, однако, богата не только этими симпатичными существами, но и, что куда более прибыльно, разнообразными полезными ископаемыми. На территории этого конинента имеются месторождения нефти и природного газа, которым мог бы позавидовать сам Дж.Р. Юинг.

До 1970 года эти богатейшие запасы практически не использовались. В наши дни, однако, на северо-западном континентальном шельфе Австралии и в проливе Басса (пролив, отделяющий Австралию от острова Тасмания) добывается большое количество нефти. У граждан Австралии, одной из наиболее промышленно развитых стран мира, нет повода беспокоиться, что в будущем им придется подолгу стоять в очередях на заправочных станциях. Согласно прогнозам, даже если уровень потребления горючих ископаемых возрастет в два раза, природных запасов хватит как минимум на сто лет.

В числе тех, кто не жалеет трудов для ускорения технического прогресса в своей стране - компания Mobil Oil Australia (Мельбурн). Чтобы поток нефти, добываемой из морских недр, не иссякал ни на секунду, насосы на буровых вышках этой компании работают день и ночь.

Рэймонда Боуринга, менеджера информационной системы компании, больше заботит поток другой, не менее ценной, субстанции - данных. В штаб-квартире Mobil Oil Australia находится основная часть информационной системы компании; именно здесь осуществляется управление запасами, обработка заказов, бухгалтерский учет и отпуск готовой продукции. По каналам глобальной связи штаб-квартира компании обменивается информацией со своими офисами в Соединенных Штатах и некоторых странах южно-тихоокеанского региона (в том числе Новой Зеландии). Компьютерная сеть обеспечивает связь между вычислительным центром и двумя перегонными заводами, четырьмя заводами по изготовлению смазочных материалов, а также распределительными станциями отпуска готовых продуктов.

ИНФОРМАЦИОННАЯ РАЗВЕДКА

Несколько лет назад руководство компании Mobil Oil Australia осознало, что информационные каналы обмена данными по сети штаб-квартиры компании работают отнюдь не столь безупречно, как трубопроводы, по которым перекачивается нефть от буровых вышек. Структура существовавшей на тот момент вычислительной сети не обеспечивала экономичности и эффективности: каждый большой компьютер компании был связан с терминалами при помощи отдельной кабельной системы, причем кабели для этих систем изготавливались разными производителями. Было решено, что для обеспечения свободного обмена данными в штаб-квартире следует заменить кабельную систему.

Вычислительная сеть компании объединяла более восьмисот рабочих станций; кабельная система состояла из витой пары для передачи голосовой информации и асинхронного обмена данными, коаксиального кабеля для терминалов IBM, а также кабеля Категории 1 для персональных компьютеров в сети TokenRing. При таком "миксе" любое изменение конфигурации сети (добавление, перемещение или замена рабочих станций) превращалось в сложную техническую задачу, не говоря уже о довольно высоких затратах.

Затраты на техническое обслуживание существовавшей на тот момент вычислительной сети были весьма высоки, и это стало еще одной причиной ее замены. Кабели часто выходили из строя, их повреждения где-нибудь под полом, за фальшпотолком или у рабочих станций не способствовали бесперебойной работе.

На выработку политики компании по отношению к кабельной системе повлияли также запросы рабочих групп, которым все чаще требовалось печатать хорошо оформленные отчеты, чего не позволяла делать существующая система. Кроме того, сотрудники рабочих групп нуждались в технике высокоскоростного обмена данными.

Хотя к началу преобразований компания довольно прочно обосновалась в занимаемом ею здании, имевшуюся на тот момент вычислительную сеть никак нельзя назвать совершенной. "Когда мы начали перестройку, к вычислительной сети нашей организации было подключено совсем немного компьютеров, - говорит Рэймонд Боуринг (Mobil). - При изобилии протоколов физического уровня мостов между ними практически не было. Когда Mobil намерилась перевести управленческий персонал в новое здание, мы решили взять под свой контроль все эти разнообразные компьютеры и установить такую кабельную систему, которая позволила бы обеспечить их взаимодействие".

Впрочем, при определении целей проекта сотрудники Mobil не ограничивались текущими задачами. "Мы понимали, что следует создать инфраструктуру, которая дала бы нам возможность впоследствии перейти на использование новых технологий компьютерных сетей, например ATM, и новых средств организации работы, допустим, видеоконференций, - замечает г-н Боуринг. - Нам необходима была инфраструктура, устремленная в будущее".

Вот как описывает первоначальное техническое задание Алан Кеппер, менеджер по производству и маркетингу австралийской компании Datacraft, выступавшей в этом проекте в роли системного интегратора: "В Mobil хотели получить инфраструктуру, которая прослужила бы не менее 20 лет". Как и в любом подобном проекте, для выполнения этого задания требовалось предвидеть пути возможного развития техники и определить, что может потребоваться для поддержки технических новшеств.

По счастью, Datacraft уже имела дело с ATM. "Наши решения по поводу кабельной системы для работы с ATM отчасти базировались просто на разумных предположениях, - говорит г-н Кеппер. - Однако мы знали, что использование кабеля UTP Категории 5 обеспечивает при работе с ATM пропускную способность 155 Мбит/с".

СХЕМА ПРОВОДКИ

Перебрав несколько вариантов, Mobil остановила свой выбор на структурированной кабельной системе (Structured Cabling System - SCS) Systimax производства AT&T (см. врезку "Драгоценные металлы").

В основе новой кабельной системы лежит стандартное техническое решение. В штаб-квартире компании расположены центральный машинный зал и центральный зал вычислительной сети - на каждом этаже 10-этажного здания штаб-квартиры имеются одна или две комнаты связи. В подвальном помещении находится местная АТС с выходом в общедоступную телефонную сеть.

Сердце вычислительной сети - ее центральный зал. Там расположены узел глобальной сети, коммуникационный процессор IBM 3745, файловый сервер и сервер базы данных, концентраторы Bay Networks, маршрутизаторы Cisco, а также асинхронные мультиплексоры. Сеть TokenRing связывает коммуникационный процессор мэйнфрейма с контроллерами кластеров, расположенными в комнатах связи. Маршрутизаторы Cisco образуют компактную магистраль, по которой внешние и внутренние рабочие станции связываются с сетью и с сервером базы данных.

Кроме того, именно от центрального зала вычислительной сети берут свое начало все кабельные магистрали. Восемь кабелей Категории 5 проходят через все 13 комнат связи. Эти кабели обеспечивают обмен голосовой информацией и данными между сегментами Ethernet и TokenRing с использованием высокоскоростных протоколов, а именно ATM и Ethernet на 100 Мбит/с. (Общая схема сети приводится на рисунке.)

Магистральные кабели ведут к стойкам в комнатах связи. От стоек по всему этажу расходится 150 телефонных кабелей из витой пары, подключенных к местной АТС.

Рабочие станции, обслуживаемые этой комнатой связи, подключены к стойке B. В стойке C находятся интеллектуальный концентратор, контроллер кластера для мэйнфрейма, а также асинхронный мультиплексор или мультиплексор принтеров рабочих групп этого этажа.

В большинстве комнат связи есть отдельный порт маршрутизатора Token-Ring, связанный кабелями с сетевыми концентраторами. Два концентратора соединяют серверы центрального зала вычислительной сети с маршрутизаторами. Кроме того, они обеспечивают связь между залом и находящимися поблизости рабочими станциями.

На рабочие станции данные попадают от концентраторов, мультиплексоров или телефонных разъемов через перемычки. На каждую рабочую станцию установлено по четыре разъема RJ-45 для передачи голоса и данных. Если у имеющегося уже оборудования нет соответствующих разъемов, то на компьютеры или терминалы устанавливаются переходники - тем самым обеспечивается независимость SCS от коммуникационного протокола.

Mobil уже начала переоборудовать под SCS часть своих перегонных установок и заводов по изготовлению смазочных масел. На каждом удаленном узле установлен сервер NetWare, имеющий доступ к мэйнфрейму штаб-квартиры через шлюз TCP/IP. Наличие сервера Bootstrap Protocol (BOOTP) и Domain Name Service (DNS) на каждом удаленном узле обеспечивает работу всех TCP/IP-совместимых устройств (в том числе рабочих станций и сетевых концентраторов) в стандартных конфигурациях.

ПРОКЛАДКА ЛИНИИ

По счастью, в здании не были заранее проложены кабели для вычислительной сети, поэтому технический персонал мог свободно проводить потолочный монтаж. Прокладка кабелей продолжалась с августа 1992 года по май 1993 года. Однако, даже несмотря на столь благоприятные условия, работа отнюдь не была легкой.

"Примерно за семь или восемь месяцев нам пришлось перевести на новую систему от 1000 до 1200 человек, - рассказывает Кеппер из Datacraft. - Не говоря уже об установке всех компьютеров и коммуникационных систем, а также оборудования для связи по глобальной сети". Компания Datacraft осуществляла также руководство проектом и все технические разработки.

Работа над проектом сводилась не только к прокладке кабелей. "Mobil не просто получила новую кабельную систему - она получила доступ к новым технологиям, - отмечает г-н Кеппер. - Мы осуществили перевод информационной системы с простого оборудования (вроде мультиплексора модели 3270 на коаксиальном кабеле) в сложную коммуникационную среду, куда входит сеть TokenRing, маршрутизация сообщений, IP, FDDI и много чего еще".

Хотя Боуринг и утверждает, что инсталляция сети прошла гладко, нельзя не отметить, что не обошлось без некоторых сложностей. Особенно запомнился ему один момент, когда буквально в последнюю минуту пришлось чинить никак не желавшую работать аппаратуру. Из этой истории он вынес урок - всегда назначать ответственного за технические решения на сетевом уровне.

"Фирма-подрядчик для установки кабельной системы закупила несколько сотен симметрирующих устройств (balun), которые, как впоследствии выяснилось, не работали с TokenRing, - вспоминает Боуринг. - Я взял одно такое устройство домой и разобрал его буквально по частям, чтобы выяснить, в чем было дело".

Обнаружив причину, Боуринг связался с подрядчиком. Тот предложил некое техническое решение, реализация которого привела к небольшому рассогласованию по импедансу, однако симметрирующие устройства были установлены, и с тех пор не произошло ни одного отказа.

"Это была самая большая наша проблема за все время работы, - говорит г-н Боуринг. - Оказалось, что реально проблема не столь уж велика: мы быстро нашли выход и вопрос был закрыт. Однако для себя я сделал вывод, что от производителя кабельных работ нельзя ожидать компетентности на уровне сети в целом".

Алан Кеппер вспоминает, что соблюдать жесткий календарный график было очень трудно. Однако главную трудность вызвала необходимость обеспечить соединение по FDDI. "Разбросанные по всему зданию маршрутизаторы, которые были установлены изначально, не справлялись с функциями моста и маршрутизатора по протоколу SNA на магистрали FDDI, - комментирует Кеппер. - Большую часть времени маршрутизаторы работали нормально, однако время от времени они вдруг начинали барахлить. В конце концов мы заменили уже установленные маршрутизаторы на маршрутизатор компактной магистрали. Для организации сетей Ethernet и TokenRing большого радиуса мы использовали оптическую магистраль.Теперь важнее всего было правильно спроектировать маршрутизацию".

Кеппер описывает также эффект "третьего порядка", с которым столкнулись Mobil и Datacraft: "Кто-нибудь в пять утра включает свою машину, а проблема проявляется только часа в два дня, когда сеть зависает". Чтобы избежать появления таких побочных эффектов, Mobil и Datacraft выработали определенную методику управления, составной частью которой стало проведение периодических встреч сотрудников этих компаний. Был создан также специальный комитет, отвечающий за работу сети, который осуществляет общий контроль за вносимыми пользователями в конфигурацию сети изменениями.

Кеппер также отмечает, что наличие у Datacraft сертификатов ISO 9001, 9002, 9003 существенно облегчило работу над проектом. "Это чрезвычайно упростило процесс наблюдения за ходом установки и обнаружения ошибок, - заявляет Кеппер. - Сжатые сроки затрудняли ведение документации в полном объеме, однако затраты времени на документирование полностью себя оправдали в ходе проверки правильности установки. Сертификаты оказались для нас дороже золота".

В ДЕСЯТОЧКУ

Использование SCS оказалось необычайно выгодно. Чтобы это понять, достаточно взглянуть на цифры: определяемый по результатам тестов основной показатель эксплуатационных характеристик вычислительной системы (key performance indicator - KPI), величина которого отражает количество проблем в сети, снизился примерно вдвое. Кроме того, KPI для среднего времени устранения проблем (в том числе добавлений, перемещений и изменений) уменьшился с пяти дней до нескольких часов.

Как рассказал г-н Боуринг, общие затраты на техническое обслуживание сети существенно снизились. Он считает, что SCS окупится задолго до окончания срока службы.

Успех проекта обусловлен, в первую очередь, гибкостью системы, стандартизацией разъемов и конфигурации, а также тем, что в системе в основном используется кабель Категории 5.

"Использование SCS - это самый общий способ обеспечить соединение разных устройств, например маршрутизаторов и концентраторов; все современные сетевые "ящики" изначально рассчитаны на SCS, - делает вывод Боуринг. - Мы полностью решили проблему кабелей, поскольку вся аппаратура подключается к сети одним и тем же способом".

Все стандартные распределительные стойки, кабели и соединители SCS снабжены специальными этикетками, благодаря чему проводка оказывается в значительной степени самодокументированной. "Проработав над проектом несколько месяцев, мы поняли, что не нуждаемся в обширной документации, - говорит Боуринг. - Кабельная система настолько прозрачна и стандартна, а степень ее самодокументированности настолько высока, что сотрудникам едва ли приходится заглядывать в технические описания при выполнении добавлений, перемещений и изменений в сети. В прошлом, как только возникала проблема, мы начинали рыться в документации, причем всегда оказывалось, что описания уже устарели. Сейчас мы, как правило, обходимся без документации".

Благодаря гибкости новой стандартной системы, поддерживающей протоколы с открытой архитектурой, отпала необходимость в проведении кабельных работ при установке и замене рабочих станций. Поскольку SCS позволяет использовать любые протоколы физического уровня, количество случаев, когда у сотрудников компании возникают проблемы с подключением устройств к сети, составляет менее одного процента.

По словам г-на Боуринга, после завершения работ над проектом кабели и соединители отказывали очень редко и не было ни одного случая, когда потребовалось использовать кабель с нестандартной распайкой. Время простоев сети и частота повреждений ее компонентов также резко сократились.

Благодаря высокой пропускной способности сетевых устройств оказалось возможным установить централизованные интеллектуальные концентраторы рабочих групп, завершавшие список планируемых закупок. В результате, во-первых, стало легче идентифицировать и устранять проблемы, а во-вторых, средства управления сетью, предоставляемые интеллектуальными концентраторами, позволили администраторам сети следить за тенденциями в ее работе и предупреждать неприятности раньше, чем они проявятся.

В удаленных узлах также появились интеллектуальные устройства, обеспечивающие централизованное управление и конфигурирование, благодаря чему удалось избежать проблем, связанных с конфликтом адресов. Применение управляемых ИБП обеспечивает отказоустойчивость сети питания. Вскоре компания собирается установить агенты дистанционного мониторинга.

Боуринг также сообщает, что проект обернулся еще одной неожиданной выгодой: компания Mobil смогла на треть сократить штат технических работников. Кроме того, удалось уменьшить неблагоприятное воздействие того, что Боуринг называет "человеческим фактором". Речь идет о том, что технический персонал зачастую создает проблемы вместо того, чтобы их решать. Он утверждает, что именно эта причина лежала в основе многочисленных отказов кабеля и прочих неприятностей, от которых в прошлом страдала Mobil.

Этим, однако, дело не ограничивается. Освобожденные от бремени непрерывной борьбы с поломками технические сотрудники смогли уделять больше времени таким задачам, как управление сетью и ее конфигурирование, а также анализ тенденций. "Нам удалось вытащить техников из кабельных колодцев, - добавляет Боуринг. - Им больше не приходится копаться в скрытом за фальшпотолком хитросплетении проводов".

"Мы отправили наших технических сотрудников на курсы повышения квалификации, - продолжает Боуринг. - Их жизнь стала теперь менее напряженной, их ждет теперь меньше разочарований".

Благодаря SCS, компании Mobil удалось не только сократить штат технических работников, но и отказаться от части сторонних технических услуг. Боуринг рассказывает, что объем выплат различным компаниям по контрактам на технические услуги сократился на 40 процентов, а число звонков по поводу таких услуг уменьшилось в десять раз.

ВЫСШИЙ СОРТ

По мнению Боуринга, одним из важнейших последствий установки SCS стало изменение общего отношения к делу у сотрудников компании. "Мы установили высококачественную систему, и теперь все работники других информационных служб также вынуждены задуматься о качестве, - подводит итог Боуринг. - Теперь мы можем сказать своим коллегам из других подразделений: "Будьте любезны и вы выполнять свою работу, будь то проектирование сети или разработка приложений, на качественно новом уровне".

Такая забота о качестве касается не только персонала Mobil. "Когда к нам приходят сотрудники других компаний, чтобы, например, установить новое сетевое оборудование, мы можем показать им свою кабельную систему и сказать: "Такого уровня качества мы ждем и от вас, - говорит Боуринг. - Теперь любая халтура при кабельных работах столь же заметна, как бельмо на глазу, и мы можем быстро ее обнаружить и устранить. Качество порождает качество".

Кеппер также абсолютно уверен в безотказности системы. "После того как кабельные работы прошли тестирование, мы получили 99,999-процентную гарантию, что, какие бы проблемы ни возникали в сети, кабели тут будут ни при чем".

Боуринг отмечает, что за высокое качество SCS приходится платить. "Бесспорно, новая система стоит немалых денег, - соглашается он. - У нас были любопытные разговоры с нашими коллегами с буровых вышек и перегонных заводов, которым мы советовали применить SCS. Все они высказывали сожаление по поводу ее высокой цены. Однако позже нам доводилось слышать от них: "Продуктивность нашего труда резко возросла, поскольку теперь работа сотрудников компании не прерывается из-за отказов кабельной системы".

Боуринг считает, что SCS - это не просто усовершенствование проводки, это новая технология. "Я занимаюсь техническим сопровождением уже 35 лет и впервые абсолютно уверен, что один из уровней стека протоколов полность надежен, неизменен и предсказуем. Это самая настоящая революция".

МЕДНЫЙ КЛЮЧ К СОКРОВИЩАМ НЕДР

Драгоценные металлы

Если копнуть австралийскую землю поглубже, то рано или поздно обязательно наткнешься на рудную жилу. Южный континент похож на сундук с драгоценными металлами и каменьями (среди последних-опалы и сапфиры).

Когда в компании AT&T начали задумываться о создании новой фабрики по производству оборудования для SCS (Structured Cabling System), то в первую очередь ориентировались на большие запасы еще одного полезного ископаемого - меди.

Главным фактором, повлиявшим на выбор места для строительства фабрики (стоимостью 14,5 миллионов долларов), было наличие поблизости крупного месторождения медных руд. По словам Джона Хейнделя, вице-президента AT&T Network Cable Systems (Брисбен), фабрика, суммарная площадь помещений которой превышает 4500 кв. метров, на 85 процентов обеспечивается сырьем, произведенным в Австралии, причем потребности производства в меди полностью удовлетворяются местной промышленностью.

В самом сердце безбрежного моря красных глин, что раскинулось в поросшей густым кустарником засушливой зоне штата Квинсленд, находится шахта Mount Isa Mines - главный поставщик меди для принадлежащего AT&T завода по производству SCS. Из-за цвета почвы эта местность получила название "Красное сердце".

Вот что рассказывает о Mount Isa Джефф Бэрд, представитель AT&T в южно-тихоокеанском регионе: "Это огромный подземный город, находящийся на расстоянии нескольких миль от поверхности земли. Его образует целая сеть туннелей, вырытых в скальном грунте на протяжении примерно 100 лет". В шахтах, которые работают по 24 часа в сутки, постоянно находятся несколько тысяч человек.

На завод AT&T медь поступает в виде проволоки, намотанной на барабаны. Далее отдельные жилы покрывают полиэтиленом и свивают в восьмижильный кабель. Таким образом получается кабель с четырьмя витыми парами. Этот кабель, предназначенный для передачи голоса, данных, видео и управляющих сигналов, заключается в полихлорвиниловую оплетку, наматывается на катушки, после чего отправляется покупателю.