Серверовка по Intel

Обзор серверных решений на процессорах Intel и основных тенденций в серверах различного масштаба.

Серверы являются основой инфраструктуры современного бизнеса. С появлением сети Интернет и ее взрывоподобным развитием в последние несколько лет способы ведения бизнеса коренным образом изменились. Как следствие, возросла и роль серверов на предприятиях самого разного калибра - от крупных межнациональных корпораций до фирмочек из нескольких человек и даже индивидуалов. Сегодня главным вычислительным инструментом стали распределенные сети, и серверы широко используются для реализации сложных взаимодействий - от работы с базами данных и транзакциями до обслуживания внешних запросов на доступ к web-страницам, количество которых может достигать миллиардов в день (то есть десятки или даже сотни тысяч в секунду)!

Все это порождает новые требования к серверной инфраструктуре: приходится не только увеличивать количество самих серверов для обслуживания растущих объемов транзакций, но и наращивать производительность каждого из них для поддержки все более сложных и ресурсоемких приложений, разрабатываемых программистами на потребу времени, например, таких как CRM, управление знаниями и базами данных, электронное обучение и пр.

За последние годы корпорация Intel привнесла в сектор корпоративных серверов ряд новых возможностей. Семейство процессоров Intel Xeon («Зион»), впервые представленное в 1998 году, заметно изменило ситуацию на рынке 32-разрядных серверов, потеснив традиционно сильные позиции RISC-серверов (см. диаграмму выше), а процессор Intel Itanium, появившийся на рынке в мае 2001 года, обещает стать катализатором серьезных перемен для 64-разрядных серверов высшего класса.

Производители серверов на платформе Intel сегодня предлагают законченные серверные решения для всей IT-инфраструктуры - от фронтальных web-серверов до серверов бизнес-приложений и мощных баз данных. Intel также поставляет серверы провайдерского класса для телекоммуникационной отрасли. По прогнозам, в нынешнем году продажи серверов с архитектурой Intel впервые могут превысить в денежном выражении продажи традиционно популярных RISC-серверов. А вот каково распределение поставок серверов в Россию за истекший 2001 год:

Таблица 1. Поставки серверов в Россию и распределение отечественного рынка серверов в 2001 г. в тысячах штук (по данным Dataquest, 2002). В скобках указана доля рынка.

Сервер - центральный элемент многоуровневой инфраструктуры современного предприятия. Типичная серверная среда для электронного бизнеса - это множество серверов, к каждому из которых предъявляются определенные требования с точки зрения производительности, масштабируемости и готовности. Распределив серверы по уровням, компания может легко модифицировать одну из частей своей инфраструктуры, не меняя другие. Серверы можно разделить на такие категории:

1. Фронтальные web-серверы и серверы общего назначения
2. Серверы бизнес-приложений промежуточного уровня
3. Серверы баз данных

Выпускаемые сейчас четыре семейства процессоров Intel (Pentium III, Pentium III Xeon, Intel Xeon и Itanium) служат основой для построения всех трех этих типов серверных решений.

Фронтальные серверы и серверы общего назначения обычно монтируются в специальной стойке с высокой плотностью размещения и применяются в качестве web-серверов, межсетевых экранов или прокси-серверов. Они обслуживают запросы пользователей на доступ к информации (web-страницам, данным и т. п.), защищают среду электронного бизнеса от несанкционированного доступа и обеспечивают безопасность транзакций. Нагрузка на такие серверы может меняться в очень широких пределах за очень короткие промежутки времени, поэтому важнейшим требованием к ним является наличие запаса производительности.

Экономически эффективным решением для серверов с высокой плотностью монтажа здесь являются двухпроцессорные системы на базе Intel Pentium III-S (на ядре Tualatin c кэш-памятью L2 объемом 512 кбайт, пониженным энергопотреблением и тепловыделением благодаря применению технологии изготовления 0,13 микрон). Эти процессоры хорошо подходят для одноплатных серверов со сверхвысокой плотностью монтажа. Двухпроцессорные серверы на базе процессоров Intel Pentium III Xeon способны обеспечить более высокую производительность, надежность и запас ресурсов, что необходимо для систем с непредсказуемыми колебаниями нагрузки и серверов общего назначения (электронная почта, службы каталогов, базы данных масштаба подразделения). Наконец, появившиеся в феврале 2002 года процессоры Intel Xeon DP (на ядре Prestonia, изготавливаемом по технологии 0,13 мкм и похожем на вышедшие в январе Pentium 4 Northwood, см. www.terralab.ru/system/15067) предназначены для двухпроцессорных серверов инфраструктуры Интернет и приложений масштаба подразделения, поскольку благодаря реализации многопоточной технологии Hyper-Threading обеспечивают повышенный параллелизм исполнения задач и улучшенное время реакции сервера.

Серверы приложений промежуточного уровня располагаются между фронтальными интернет-серверами и внутренними серверами баз данных и обеспечивают передачу информации, которую хранят серверы баз данных. Они обслуживают сложные транзакции при ведении деловых операций через Интернет - оформление заказов, контроль их исполнения, управление взаимодействием с клиентами и пр. На процессорах Pentium III Xeon возможно построение 4-х и 8-процессорных серверов. Эти процессоры отличаются большой емкостью кэш-памяти L2 (1 или 2 Мбайт), работающей на частоте ядра процессора, а также широким набором средств управления, включая датчики для непрерывного контроля за температурой. Кроме того, объявленные 12 марта процессоры Intel Xeon MP (на ядре Foster MP, изготавливаемом по 0,18-микронному техпроцессу и похожему на ядро Pentium 4 Willamette, но имеющим кэш-память L2 объемом 512 кбайт и кэш-память L3 емкостью 1 Мбайт, а также поддерживающим Hyper-Threading,) тоже позволяют создавать многопроцессорные (более 2) серверы приложений, внутренних СУБД среднего размера, систем управления взаимоотношениями с клиентами (CRM), средств коллективной работы, серверы мультимедийного контента, управления сайтами, систем бизнес-анализа и управления цепями поставок.

Серверы баз данных используются для обслуживания защищенных транзакций и пользовательских запросов. Ключевое требование к серверу СУБД - способность быстро извлекать и форматировать данные. На эту способность существенно влияет вычислительная мощность и масшабируемость сервера. Здесь также возможно применение процессоров Intel Pentium III Xeon для конфигураций с 8 и более процессорами, хотя сейчас типичный сервер БД имеет 4 или 8 таких процессоров с кэш-памятью L2 емкостью 2 Мбайт и 4 Гбайт оперативной памяти. Большой объем оперативной памяти сервера позволяет хранить в ней фрагменты базы данных для ускорения доступа к ним со стороны процессоров. Процессор Intel Xeon MP также позволяет создавать конфигурации с 8 и более процессорами. Такие серверы рассчитаны на высокоуровневые корпоративные системы, а емкость кэш-памяти L3 в процессорах Intel Xeon MP может быть увеличена до 2 Мбайт.

Кроме того, с прошлого года корпорация начала реализовывать 64-битные процессоры Intel Itanium, предназначенные для корпоративных серверов высшего класса. Развитие корпоративных серверов высшего класса является приоритетным направлением для Intel (действительно - кому, как ни самой корпорации заботиться о поддержке собственного бизнеса современными серверными решениями). Intel уже имеет прочные позиции на рынке серверов низкой ценовой категории (<$10000) и теперь старается увеличить свою долю на рынке серверов стоимостью 20-25 тысяч долларов как играющих важную роль в современном бизнесе. Восьмипроцессорные платформы на основе Intel Xeon MP и Intel Itanium являются здесь основными игроками. Благодаря новой архитектуре с явным параллелизмом команд (EPIC) серверы на базе процессоров Intel Itanium способны выполнять до 20 операций одновременно.

Независимые тестирования показывают, что такие системы в приложениях оперативной обработки защищенных транзакций могут в 12 раз превосходить по производительности традиционные RISC-серверы. Процессор Itanium выполняет до 6,4 миллиардов операций в секунду, что является наивысшим показателем в отрасли, и способен адресовать непосредственно до 16 терабайт информации. Он уже эффективно используется, например, в Европейском институту ядерных исследований (ЦЕРН). А в первой половине этого года корпорация Intel планирует выпустить 64-битный процессор второго поколения с кодовым именем McKinley, который будет работать в 1,5-2 раза быстрее первого Itanium (кстати, он уже вовсю демонстрируется на CeBIT, читайте наши новости и репортажи). Он призван постепенно отвоевывать на рынке позиции у RISC-систем. По авторитетным прогнозам компании Gartner Group, поставки серверов на базе 64-битных процессоров Intel в штучном выражении в период с 2001 по 2006 г. будут расти в среднем на 209% в год, при этом наибольший рост придется на 2002-2003 годы. А к 2006 году на такие процессоры будет приходиться 20% оборота серверного рынка в целом. Совокупная доля архитектуры Intel, включая серверы на платформе IA-32, превысят 66%.

Серверы провайдерского класса для телекоммуникационного рынка, представленные Intel в декабре 2001 года, включают системы с высокой плотностью монтажа на процессорах Intel Pentium III, а в будущем планируется их перевод на процессоры Intel Xeon и Intel Itanium. Телекоммуникационная продукция Intel отвечает жестким стандартам телекоммуникационной отрасли, включая Network Equipment Building Specification (NEBS) в США и стандарты European Telecom Standards Institute (ETSI) в Европе, что позволяет серверам сохранять работоспособность в экстремальных условиях - при перегреве и переохлаждении, при пожарах и землетрясениях. Серверы этого типа используются и для реализации технологии Voice over IP на частных АТС компаний и провайдеров услуг.

Новые тенденции и достижения в серверных технологиях

Масштабирование
В настоящее время проблема масштабируемости в корпоративных вычислительных системах решается в основном двумя способами. Компания может выбрать «вертикальное масштабирование», объединив существующие серверы и увеличив производительность и пропускную способность за счет установки дополнительных процессоров, памяти и дисков. Другой подход предполагает «горизонтальное масштабирование» с использованием кластеризации, то есть установку дополнительных серверов для распределения и обслуживания возрастающей нагрузки. Серверные решения от Intel позволяют осуществлять как объединение, так и кластеризацию. Сегодня наблюдается растущая тенденция к упрощению архитектур IT-систем и объединению серверов данных, что позволяет предприятиям повысить эффективность использования серверов, снизить издержки, упростить простои, повысить производительность и запас ресурсов.

Кластеризация
Кластер - это группа независимых серверов, работающий вместе как единый вычислительный ресурс. Хотя кластер состоит из нескольких компьютеров, с точки зрения клиентских систем и приложений он представляет собой единую систему. Кластеры часто используются для распределения нагрузки между несколькими серверами с целью ускорения обработки транзакций. Кластеризация достаточно активно применяется для фронтальных и промежуточных систем, однако сегодня эта технология набирает популярность и для внутренних серверов. Кластеры из недорогих стандартных серверов для массового рынка рассматриваются как реальная альтернатива мэйнфреймам и большим многопроцессорным системам. Например, в ближайшие годы архитектура СУБД на базе кластеров будет развиваться все активнее. Затраты на поддержание корпоративной БД могут исчисляться миллионами долларов, однако стоимость реализации кластерного решения, например, Oracle9i Real Application Clusters (реляционной СУБД, работающей на недорогих кластерных аппаратных решениях и способной конкурировать по количеству пользователей и объемам транзакций с мэйнфреймами), существенно ниже, чем для любой конкурирующей закрытой платформы.

Макропроцессинг
Макропроцессинг принадлежит к новейшим концепциям серверных технологий. Термин «макропроцессинг», впервые предложенный Intel, означает уход от вертикально ориентированных структур с целью уменьшить время реакции, стимулировать нововведения, упростить управление и создать мощные связи между подразделениями. Этот новый подход формирует новую высокоэффективную вычислительную среду, сочетая такие тенденции, как наращивание мощи серверов, повсеместное распространение ПК, разработку отраслевых стандартов и перспективных средств доступа в Интернет. Преимущества макропроцессинга - это ускорение внедрения новых решений, повышение надежности, устойчивость к наличию «узких мест» в системе, снижение расходов на поддержку и более быстрое освоение новых технологий. Макропроцессинг позволяет быстро, надежно и с минимальными затратами развертывать решения корпоративного класса, например, системы управления цепями поставок (SCM) и системы управления взаимодействия с клиентами (CRM). Этот подход к развитию вычислительных систем можно сформулировать как «локальное управление, глобальные вычисления».

Hyper-Threading
Новая технология Hyper-Threading, реализованная в процессорах Intel Xeon, позволяет каждому микропроцессору обрабатывать больше информации в единицу времени за счет распараллеливания вычислений и более эффективного совместного использования ресурсов. Эта технология обработки данных обеспечивает обращение к одному процессору как к двум независимым системам, организовав, таким образом, виртуальную многопроцессорность и увеличивая количество обрабатываемых транзакций. При прочих равных условиях такой подход может дать выигрыш в производительности до 30%, ускоряя реакцию системы, сокращая время отклика и позволяя серверам поддерживать большее количество пользователей. Со временем Intel планирует встроить эту технологию во все свои процессоры.

По мнению руководящих работников Intel, в ближайшие годы IT-специалисты предприятий должны будут сконцентрироваться на решении следующих задач:

1. Реализация всего потенциала web-служб
2. Полная интеграция всех участников сети снабжения
3. Обеспечение реальной действенности управления отношения с клиентами
4. Внедрение единых правил безопасности в рамках всего предприятия
5. Обеспечение практической мобильности сотрудников за счет интеграции беспроводных и мобильных устройств.

Помочь в решении этих задач должны серверы на процессорах Intel. В следующем году «универсальные» серверы начнут уступать место серверам класса high-end по мере того, как организации начнут осознавать экономические преимущества кластеризации на серверах, построенных на открытых отраслевых стандартах. Бюджетные преимущества такого подхода слишком привлекательны, чтобы игнорировать их в сегодняшней экономической ситуации.

Более подробно познакомиться с недавно вышедшими серверными процессорами Intel Xeon MP/DP и чипсетом Intel E7500 вы можете в нашей следующей публикации (www.terralab.ru/system/16700)

При подготовке обзора были использованы материалы корпорации Intel.