Классификация компьютеров

Очевидно выбор центральной машины (сервера) для построения информационной системы предприятия возможен только после глубокого анализа проблем, условий и требований конкретного заказчика и долгосрочного прогнозирования развития этой системы.

Главным недостатком мейнфреймов в настоящее время остается относительно низкое соотношение производительность/стоимость. Однако фирмами-поставщиками мейнфреймов предпринимаются значительные усилия по улучшению этого показателя.

Следует также помнить, что в мире существует огромная инсталлированная база мейнфреймов, на которой работают десятки тысяч прикладных программных систем. Отказаться от годами наработанного программного обеспечения просто не разумно. Поэтому в настоящее время ожидается рост продаж мейнфреймов по крайней мере до конца этого столетия. Эти системы, с одной стороны, позволят модернизировать существующие системы, обеспечив сокращение эксплуатационных расходов, с другой стороны, создадут новую базу для наиболее ответственных приложений.

Кластерные архитектуры

компьютер станция терминал кластерный

Двумя основными проблемами построения вычислительных систем для критически важных приложений, связанных с обработкой транзакций, управлением базами данных и обслуживанием телекоммуникаций, являются обеспечение высокой производительности и продолжительного функционирования систем. Наиболее эффективный способ достижения заданного уровня производительности - применение параллельных масштабируемых архитектур. Задача обеспечения продолжительного функционирования системы имеет три составляющих: надежность, готовность и удобство обслуживания. Все эти три составляющих предполагают, в первую очередь, борьбу с неисправностями системы, порождаемыми отказами и сбоями в ее работе. Эта борьба ведется по всем трем направлениям, которые взаимосвязаны и применяются совместно.

Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры. Повышение уровня готовности предполагает подавление в определенных пределах влияния отказов и сбоев на работу системы с помощью средств контроля и коррекции ошибок, а также средств автоматического восстановления вычислительного процесса после проявления неисправности, включая аппаратурную и программную избыточность, на основе которой реализуются различные варианты отказоустойчивых архитектур. Повышение готовности есть способ борьбы за снижение времени простоя системы. Основные эксплуатационные характеристики системы существенно зависят от удобства ее обслуживания, в частности от ремонтопригодности, контроле пригодности и т.д.

В последние годы в литературе по вычислительной технике все чаще употребляется термин "системы высокой готовности" (High Availability Systems). Все типы систем высокой готовности имеют общую цель - минимизацию времени простоя. Имеется два типа времени простоя компьютера: плановое и неплановое. Минимизация каждого из них требует различной стратегии и технологии. Плановое время простоя обычно включает время, принятое руководством, для проведения работ по модернизации системы и для ее обслуживания. Неплановое время простоя является результатом отказа системы или компонента. Хотя системы высокой готовности возможно больше ассоциируются с минимизацией неплановых простоев, они оказываются также полезными для уменьшения планового времени простоя.

Существует несколько типов систем высокой готовности, отличающиеся своими функциональными возможностями и стоимостью. Следует отметить, что высокая готовность не дается бесплатно. Стоимость систем высокой готовности на много превышает стоимость обычных систем. Вероятно поэтому, наибольшее распространение в мире получили кластерные системы, благодаря тому, что они обеспечивают достаточно высокий уровень готовности систем при относительно низких затратах. Термин "кластеризация" на сегодня в компьютерной промышленности имеет много различных значений. Строгое определение могло бы звучать так: "реализация объединения машин, представляющегося единым целым для операционной системы, системного программного обеспечения, прикладных программ и пользователей". Машины, кластеризованные вместе таким способом могут при отказе одного процессора очень быстро перераспределить работу на другие процессоры внутри кластера. Это, возможно, наиболее важная задача многих поставщиков систем высокой готовности.

Первой концепцию кластерной системы анонсировала компания DEC, определив ее как группу объединенных между собой вычислительных машин, представляющих собой единый узел обработки информации. По существу VAX-кластер представляет собой слабосвязанную многомашинную систему с общей внешней памятью, обеспечивающую единый механизм управления и администрирования. В настоящее время на смену VAX-кластерам приходят UNIX-кластеры. При этом VAX-кластеры предлагают проверенный набор решений, который устанавливает критерии для оценки подобных систем.

VAX-кластер обладает следующими свойствами:

Разделение ресурсов. Компьютеры VAX в кластере могут разделять доступ к общим дисковым накопителям. Все компьютеры VAX в кластере могут обращаться к отдельным файлам данных как к локальным.

Высокая готовность. Если происходит отказ одного из VAX-компьютеров, задания его пользователей автоматически могут быть перенесены на другой компьютер кластера. Если в системе имеется несколько контроллеров внешних накопителей и один из них отказывает, другие контроллеры автоматически подхватывают его работу.

Высокая пропускная способность. Ряд прикладных систем могут пользоваться возможностью параллельного выполнения заданий на нескольких компьютерах кластера.

Удобство обслуживания системы. Общие базы данных могут обслуживаться с единственного места. Прикладные программы могут инсталлироваться только однажды на общих дисках кластера и разделяться между всеми компьютерами кластера.

Расширяемость. Увеличение вычислительной мощности кластера достигается подключением к нему дополнительных VAX-компьютеров. Дополнительные накопители на магнитных дисках становятся доступными для всех компьютеров, входящих в кластер.

Работа любой кластерной системы определяется двумя главными компонентами: высокоскоростным механизмом связи процессоров между собой и системным программным обеспечением, которое обеспечивает клиентам прозрачный доступ к системному сервису.

В настоящее время широкое распространение получила также технология параллельных баз данных. Эта технология позволяет множеству процессоров разделять доступ к единственной базе данных. Распределение заданий по множеству процессорных ресурсов и параллельное их выполнение позволяет достичь более высокого уровня пропускной способности транзакций, поддерживать большее число одновременно работающих пользователей и ускорить выполнение сложных запросов. Существуют три различных типа архитектуры, которые поддерживают параллельные базы данных:

Симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью (Shared Memory SMP Architecture). Эта архитектура поддерживает единую базу данных, работающую на многопроцессорном сервере под управлением одной операционной системы. Увеличение производительности таких систем обеспечивается наращиванием числа процессоров, устройств оперативной и внешней памяти.

Архитектура с общими (разделяемыми) дисками (Shared Disk Architecture). Это типичный случай построения кластерной системы. Эта архитектура поддерживает единую базу данных при работе с несколькими компьютерами, объединенными в кластер (обычно такие компьютеры называются узлами кластера), каждый из которых работает под управлением своей копии операционной системы. В таких системах все узлы разделяют доступ к общим дискам, на которых собственно и располагается единая база данных. Производительность таких систем может увеличиваться как путем наращивания числа процессоров и объемов оперативной памяти в каждом узле кластера, так и посредством увеличения количества самих узлов.

Архитектура без разделения ресурсов (Shared Nothing Architecture). Как и в архитектуре с общими дисками, в этой архитектуре поддерживается единый образ базы данных при работе с несколькими компьютерами, работающими под управлением своих копий операционной системы. Однако в этой архитектуре каждый узел системы имеет собственную оперативную память и собственные диски, которые не разделяются между отдельными узлами системы. Практически в таких системах разделяется только общий коммуникационный канал между узлами системы. Производительность таких систем может увеличиваться путем добавления процессоров, объемов оперативной и внешней (дисковой) памяти в каждом узле, а также путем наращивания количества таких узлов.

Таким образом, среда для работы параллельной базы данных обладает двумя важными свойствами: высокой готовностью и высокой производительностью. В случае кластерной организации несколько компьютеров или узлов кластера работают с единой базой данных. В случае отказа одного из таких узлов, оставшиеся узлы могут взять на себя задания, выполнявшиеся на отказавшем узле, не останавливая общий процесс работы с базой данных. Поскольку логически в каждом узле системы имеется образ базы данных, доступ к базе данных будет обеспечиваться до тех пор, пока в системе имеется по крайней мере один исправный узел. Производительность системы легко масштабируется, т.е. добавление дополнительных процессоров, объемов оперативной и дисковой памяти, и новых узлов в системе может выполняться в любое время, когда это действительно требуется.

Параллельные базы данных находят широкое применение в системах обработки транзакций в режиме on-line, системах поддержки принятия решений и часто используются при работе с критически важными для работы предприятий и организаций приложениями, которые эксплуатируются по 24 часа в сутки.

Заключение

Что касается собственно содержания данных спецификаций, то оно в основном уже было изложено выше. Те, кого данная тема особенно заинтересовала, могут найти дополнительную информацию в Internet. Сейчас хотелось бы остановиться на том, насколько быстрым и безболезненным будет внедрение указанных спецификаций в жизнь. С одной стороны, все запланированное авторами сего документа полезно и нужно, с другой... Непонятно, будут ли производители материнских плат отказываться от ISA-слотов. Это возможно сделать, если бы все производители плат расширения учитывали указания, содержащиеся в спецификациях РС 98 и полностью отказались бы от карт для ISA. Однако подобная продукция активно производилась в течение всего года и еще более активно продавалась. В какой-то момент производители осознали, что устройства для этой шины, мягко говоря, устарели, и решили как можно скорее избавиться от старых запасов, снизив цены. То же самое сделали и крупнейшие продавцы оборудования. В результате в ходе распродаж середины года можно было, например, купить в Москве звуковую карту Sound Blaster 32 PNP фирмы Creative Labs для шины ISA всего за $25. Во всем мире происходит абсолютно то же самое. Карты для шины PCI, сравнимые с ней по возможностям, стоили от $30 (за продукцию малоизвестных фирм) до $100 и более (за изделия того же Creative и тому подобного). Это касается и внутренних модемов, и других плат для ISA. Естественно, что, производя модернизацию компьютера, ни один из "счастливцев", получивших по дешевке хорошую плату расширения, даже не посмотрит на материнскую плату, удовлетворяющую спецификациям РС 99. С новыми компьютерами все гораздо проще, однако следует учесть, что достаточно большое количество старых плат расширения осталось и у производителей техники. По вполне понятным причинам им придется избавляться от них. А лучший способ сделать это: продать их в составе новых компьютеров. Так что, по меньшей мере, часть компьютеров, продаваемых в наступающем 1999 году, требованиям стандарта удовлетворять не будет.

Теперь разберемся с теми вычислительными системами, которые будут соответствовать новому стандарту. Основной вопрос: из чего их делать? Нужны комплектующие, также соответствующие спецификациям РС 99. Основная проблема в данном случае - материнские платы. Пока все выпускаемые модели (даже те, которые делаются самой Intel) укомплектованы ISA-слотами. Таким образом, ни одна из существующих разработок не способна стать основой системы, удовлетворяющей новому стандарту. На разработку и переориентацию производства на выпуск новых моделей системных плат уйдет некоторое время, так что реально ожидать появления компьютеров, отвечающих РС 99, можно лишь к концу следующего года. У производителей техники brand name в связи с этим меньше проблем, но и в этом случае стоит учитывать, что в разработку карт для шины ISA ими вложены большие средства. Производители материнских плат не станут отказываться от установки ISA-слотов: учитывая, что контроллер ISA все равно придется оставить (LPC так и не стала стандартом), обойдется она недорого, а пользователи ничего против иметь не будут.

Естественно, что с введением в нашей стране стандарта РС 99 возникнут те же проблемы, что и во всем мире. Однако есть и свои особенности. Следует учесть, что большинство российских производителей компьютеров собирают их из готовых комплектующих, а не самостоятельно разрабатывают компоненты. Собрать из имеющегося на нашем рынке полноценную машину, удовлетворяющую спецификациям РС 98 (по крайней мере, основной их части) ныне легко. Сделать то же самое, но ориентируясь на РС 99, абсолютно невозможно. Скорее всего ситуация изменится нескоро: пока производители комплектующих разработают новые модели продукции, пока освоят их выпуск, пока на новинки переориентируются российские компании - пройдет немало времени. А рынок компьютеров brand name, обычно очень быстро реагирующий на предложения, подобные РС 99, в России очень мал.

Какой из всего вышеизложенного можно сделать вывод? Безусловно, выход в свет нового стандарта на идеальный PC положительно оценивается большинством пользователей. Вот только относиться к нему стоит лишь как к описанию возможного пути развития вычислительной техники. Попытка же принять все части спецификаций РС 99 как непосредственное руководство к действию в 1999 году чревата лишними финансовыми затратами без какой-либо отдачи.

Но есть более серьезная проблема: компьютер, полностью удовлетворяющий требованиям спецификаций РС 99, в нашей стране практически никому не нужен. Прежде всего потому, что немалую часть требуемого или рекомендованного оборудования просто невозможно использовать. Так, например, компьютеры Consumer PC и Entertainment PC в обязательном порядке должны комплектоваться модемами стандарта V.90 (скорость передачи данных 56 Кбит/с). Конечно, модем нужен для доступа в Internet по телефонной линии. Однако число пользователей этой сети в родной стране пока невелико, даже в крупных городах. Кроме того, подавляющее большинство имеющихся пользователей (да и возможных) подключено к аналоговым АТС, с которыми эти модемы не работают, т. е. в принципе функционируют, однако точно так же, как более дешевые устройства стандарта V.34+, требуемые в РС 98. Возникает вопрос: зачем человеку более дорогой модем (и соответственно компьютер), если он все равно не сможет воспользоваться его преимуществами, по крайней мере, еще несколько лет? О компьютерах типа Entertainment PC вообще разговор особый. Так, например, для них обязателен привод DVD. Зачем он сегодня нужен, непонятно: "пираты" пока не выпускают для них диски, а легальную продукцию купить практически негде. Рекомендуется также поддержка спутникового телевидения. Как говорится: "No Comment".

Размещено на Allbest.ru