Серверы начального уровня: модели и функции

Современное производство все больше зависит от информационных технологий. И если раньше информационные системы (ИС) выполняли хоть и важные, но все-таки вспомогательные функции, то теперь они непосредственно включены в бизнес-процессы. Это относится не только к крупным, но и к малым и средним предприятиям. Ну а центральное место в любой ИС по-прежнему занимает сервер.

Определимся прежде всего с тем, что мы будем понимать под "серверами начального уровня". Вообще, к вопросу классификации серверов можно подойти с разных сторон. Часто в качестве критерия выступает роль, которую они играют в ИС. И тогда различают серверы приложений, почтовые, Web-серверы и т. п. Однако при таком подходе, как правило, трудно что-либо сказать о конфигурации сервера. Другой критерий -- количество обслуживаемых клиентов. Здесь используют такие термины, как серверы для рабочих групп (до 30 пользователей), отделов (до 100) и предприятий (от 500 до 1000). В этом случае также существует некоторая неопределенность, поскольку, например, небольшая группа может работать с очень ресурсоемким приложением. Можно дифференцировать серверы и по их стоимости, что напрямую соотносится с их конфигурацией. Однако цены быстро меняются, и такая классификация зависит от времени. Поэтому для большей определенности в контексте данной публикации серверы будут разделяться в зависимости от количества устанавливаемых в них процессоров. Ну а последующее ограничение на процессоры -- только архитектура IA-32 -- придаст окончательную ясность используемой классификации. Таким образом, в качестве серверов начального уровня мы будем рассматривать одно- и двухпроцессорные Intel-базированные системы, что, впрочем, совпадает с классификацией всех основных производителей. Прежде чем переходить к непосредственному описанию конкретных моделей, призванных проиллюстрировать ситуацию в выбранном сегменте рынка, обратим внимание на роль чипсета в интегральном быстродействии компьютера.

Серверы начального уровня модели и функции

Обычно, когда интересуются вычислительными возможностями сервера, основное внимание уделяют центральному процессору, и именно ему достаются все лавры. Однако значительную часть работы выполняет базовая, или системная, логика, и она же играет ключевую роль в формировании большинства заявляемых характеристик вычислительной системы. Так, системная логика (наряду с процессором) определяет количество устанавливаемых процессоров. Современный сервер должен быть способен принимать и обрабатывать данные, поступающие к нему по широкополосным каналам с гигабитными скоростями. Подобная нагрузка требует крайне высокой полосы пропускания шин памяти и каналов ввода/вывода. И именно от чипсета зависят быстродействие и надежность подсистемы памяти, число устанавливаемых сетевых карт и их пропускная способность. Таким образом, архитектура системной логики является основным звеном в цепочке компонентов, определяющих интегральную производительность сервера. Плохо спроектированная логика иногда просто "перекрывает кислород" процессору.

Для эффективного выполнения требуемых функций типичный чипсет содержит два различных компонента. Первый, обычно называемый северный мост, соединяет центральный процессор (центральные процессоры -- в случае многопроцессорной системы) с системной памятью. Так как Intel-базированные серверы могут содержать до 4 процессоров на разделяемой шине, северный мост должен распределять трафик справедливо и эффективно. Северный мост в типичном случае выполняет также функции контроллера памяти, а латентность, в частности, оказывает большое влияние на производительность процессора.

Вторым компонентом является южный мост, или мост ввода/вывода (I/O Bridge), подсоединяющий "северного соседа" к подсистеме ввода/вывода. Южный мост обычно включает в себя функции поддержки разнообразных низкопроизводительных и/или унаследованных интерфейсов (Legacy I/O). Для группировки каналов ввода/вывода разработчики частот стремятся объединить в одну систему несколько южных мостов. Для этого северный мост должен обеспечить отдельный канал к каждому из мостов ввода/вывода. Такой подход облегчает реализацию специализированных мостов ввода/вывода, включающих сетевые интерфейсы или интерфейсы подсистем хранения, что улучшает общее быстродействие. Способ, с помощью которого эти мосты взаимодействуют между собой, может оказывать самое непосредственное влияние на расширяемость и производительность вычислительной системы.

Проиллюстрируем сказанное на примере чипсета ServerWorks GC-LE (см. схему), который, несмотря на появление продуктов E7500/01 и E7505 от Intel, является одним из наиболее популярных в серверах выбранных классов. Давайте кратко рассмотрим его конфигурацию, чтобы понять, как системная логика выполняет свои задачи. Большая микросхема в центре, обозначенная CMIC-LE (CPU Management Interface Controller LE), -- северный мост. Стрелка, входящая в него сверху, обозначает 64-разрядную шину, часто называемую FSB, по ней осуществляется обмен данными с процессорами. Она поддерживает частоту 400 или 533 MHz, что обеспечивает пиковую скорость передачи данных 4,2 Gbps. Для того чтобы полностью загрузить процессор, память должна поставлять данные с такой же скоростью. К счастью, память стандарта DDR266, или PC2100, и двухканальный контроллер памяти могут гарантировать такую производительность.

Контроллер памяти в CMIC-LE поддерживает не только стандартные функции определения и коррекции однобитных ошибок в физической памяти, подобные ECC, но и более сильные средства обеспечения надежности. Например, "чистка" динамического ОЗУ (memory scrubbing) исправляет небольшие ошибки, прежде чем они начнут увеличиваться подобно снежному кому. Такая экзотика, как Chipkill, позволяет поддерживать работоспособность системы в случае неисправности чипа памяти, а резервирование памяти (memory sparing) отключает целый банк отказавшей памяти и подключает резервный. Такая функция прежде имелась только у мэйнфреймов, тогда как сегодня ее можно найти у серверов стоимостью менее 2 тыс. долл.

Справа от CMIC-LE располагаются два моста ввода/вывода, обозначенные CIOB-X2 (Champion I/O Bridge for PCI-X) и CIOB-E (Champion I/O Bridge for Ethernet). Первый из них управляет двумя контроллерами шин PCI-X, каждая из которых имеет пропускную способность до 1 Gbps. При полной загрузке CIOB-X2 должен передавать данные северному мосту со скоростью 2 Gbps. Отрадно, что пропускная способность межмодульной шины IMB (Inter-Module Bus), соединяющей CIOB-X2 и CMIC-LE, составляет 3,2 Gbps (в двух направлениях), так что имеется даже некоторый резерв. Второй мост обеспечивает поддержку двух интегрированных контроллеров GbE и еще одной шины PCI-X.

Внизу на схеме располагается южный мост CSB6 (Champion South Bridge, v.6). Его основная задача -- управление унаследованными функциями, такими, как загрузка системы и обработка мультипроцессорных I/O-прерываний. Он также поддерживает 64-разрядную шину PCI, четыре порта USB и три ATA-интерфейса.

После выяснения роли чипсета в интегральной производительности вычислительной системы перейдем к краткому описанию конкретных моделей серверов, выбранных (субъективно) в качестве представителей рассматриваемых классов. Мы ограничились продуктами пяти основных компаний, широко известных на украинском рынке.

Однопроцессорные серверы

В этот класс включены модели только на базе процессоров Intel Pentium 4. В инфраструктуре ИС такие серверы способны обеспечивать централизованный доступ в Internet, файл- и принт-сервисы, быть почтовыми серверами, на них могут выполняться приложения для малого бизнеса (CRM, SCM и т. п.) и специализированные приложения, такие, как контроллеры домена, брандмауэры и т. д.

Таблица 1. Однопроцессорные серверы

Основные технические характеристики выбранных моделей представлены в таблице 1. За год, прошедший с публикации предыдущего обзора ("Компьютерное Обозрение", # 8, 2003), практически все серверы этого уровня повысили свою вычислительную мощность за счет установки более быстрого процессора, хотя наименования моделей сохранились. Тем не менее на сей раз вместо "очень бюджетной" модели PRIMERGY Econel30 от Fujitsu Siemens представлен лучше приспособленный для выполнения серверных задач компьютер PRIMERGY TX150. Напомним, что Econel30 базируется на чипсете i845E, а сетевые возможности ограничиваются интерфейсом 10/100 Ethernet.

Уже беглого взгляда на таблицу достаточно, чтобы определить, чем же однопроцессорные серверы отличаются от обычных ПК. Прежде всего, это наличие системной логики ServerWorks GC-SL и возможность расширения оперативной памяти до 4 GB. Исключение, правда, составляет семейство IBM xSeries 205, в котором используется чипсет i845E. Ну что ж, рынок есть рынок, и присутствие на нем таких моделей, как Econel30 и xSeries 205, говорит о том, что они пользуются спросом. Да и почему нет -- их вычислительного потенциала и масштабируемости вполне хватает для сектора малого бизнеса.

Следующая особенность, характерная для серверов, -- интерфейс SCSI и поддержка RAID. Правда, не во всех выбранных моделях последняя является встроенной. Что касается SCSI, то данный интерфейс представлен несколькими модификациями. Это Ultra320 SCSI (для моделей Altos G300 и TX150) и Ultra160 SCSI для PowerEdge 600SC, ProLiant ML310 и xSeries 205.

Существенно отличает серверы от ПК и количество дополнительных внутренних отсеков для дисков, особенно с возможностью оперативной замены (hot swap), как в моделях TX150 и xSeries 205. Еще один штрих -- встроенный интерфейс Gigabit Ethernet. Хотя вряд ли ввиду ширящегося движения Gigabit to the Desktop и падения цен это надолго останется прерогативой серверов.

Двухпроцессорные серверы

Помимо задач, перечисленных для однопроцессорных серверов, на системах этого класса могут работать мощные приложения для малого бизнеса (CRM, SCM), небольшие базы данных, критические приложения уровня рабочей группы, а также выполняться централизованная обработка данных.

Таблица 2. Двухпроцессорные серверы

Перейдем теперь к таблице 2, в которой представлены конфигурации выбранных моделей двухпроцессорных серверов. Они тоже претерпели модернизацию: почти во всех теперь устанавливаются самые быстрые модификации процессора Intel Xeon DP с частотами 3,06 или 3,2 GHz. В двух моделях (PowerEdge 1600SC и ProLiant ML370 G3) процессоры оборудованы кэш-памятью объемом 1 MB, что существенно повышает производительность для многих классов задач. Серверы Primergy TX200 и ProLiant ML370 G3 базируются на чипсете ServerWorks GC-LE, который позволяет расширить объем памяти до 12 GB. Все представленные модели поддерживают от двух до шести разъемов PCI-X (напомним, что пропускная способность интерфейса PCI-X достигает 1 GBps). Почти у всех серверов наличествует самый быстрый вариант SCSI-контроллера -- Ultra320 SCSI, а внутренние отсеки для жестких дисков допускают оперативную замену. Следует также обратить внимание на максимальный объем дисковой подсистемы. Он приближается к терабайту, а у ProLiant ML370 G3 даже превышает его -- 1,174 TB (!). Намного солидней по сравнению с однопроцессорными серверами выглядит и подсистема питания: большинство моделей могут оборудоваться резервным блоком питания с возможностью оперативной замены, а мощность устанавливаемых БП -- не ниже 450 Вт.

Мы попытались включить в обзор наиболее типичных представителей серверов начального уровня. Однако если отвлечься от того сегмента, для которого они созданы, и рассматривать одно- и двухпроцессорные серверы как таковые, то нельзя пройти мимо бурно развивающегося рынка одно- и двухпроцессорных серверов формфакторов 1U и 2U, предназначенных для установки в стойку. Они приобретают все большую популярность в корпоративных системах и у провайдеров, при формировании серверных ферм, в общем, везде, где необходимо сосредоточить большое количество вычислительной техники. Размещение серверов в стойке намного упрощает их обслуживание, создание кластеров, использование механизма балансировки нагрузки. Правда, серверы в таком формфакторе практически не масштабируются, однако сегодня чаще более выгодно дополнить стойку еще одним сервером, чем изымать его из системы для установки дисков, памяти или карт расширения.

Стоечные варианты теперь выпускают почти все основные производители вычислительной техники. Укажем для примера на некоторые модели. Так, у Acer это однопроцессорная модель Altos R300 и двухпроцессорная R700, у Dell -- PowerEdge 650 (1 CPU) и 1750 (2 CPU), у Fujitsu Siemens -- RX100 (1 CPU) и RX300 (2 CPU), Hewlett-Packard в этом сегменте представлен семейством DL300, а IBM -- однопроцессорной моделью xSeries 305 (весьма популярной в Украине) и двухпроцессорными системами x335, x343 и x345.

Однопроцессорные модели обычно базируются на процессорах Pentium 4 с частотами вплоть до 3,06 GHz, чипсетах ServerWorks GC-SL/LE, в качестве контроллера жестких дисков используется один из вариантов SCSI. Мало чем отличается от пьедестальных и конфигурация двухпроцессорных серверов. В них устанавливаются последние версии процессоров Xeon DP, серверные чипсеты ServerWorks, все оснащаются в том или ином виде поддержкой RAID и оборудуются сетевым интерфейсом Gigabit Ethernet.

Опишем кратко круг задач, которые обычно возлагаются на такие серверы. Однопроцессорные модели могут осуществлять предварительную обработку данных (так называемые фронтальные приложения), выполнять специализированные функции (монофункциональный сервер), использоваться ASP (Application Service Provider), обеспечивать доступ в Internet. Двухпроцессорные серверы способны предоставлять Web-хостинг, выполнять Web-приложения и высокопроизводительные научно-технические вычисления, в общем, стать полноправным элементом любой корпоративной информационной инфраструктуры.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365