Duże aplikacje na IBM RS/6000 SP

Jedynie konstrukcje MPP cechuje dowolna skalowalność mocy obliczeniowej.

Jedynie konstrukcje MPP cechuje dowolna skalowalność mocy obliczeniowej.

Rośnie rozmiar baz danych, zwiększają się też wymagania co do szybkości przetwarzania, liczby obsługiwanych użytkowników i aplikacji działających w firmie, korzystających z informacji, zgromadzonych w centralnej bazie danych. Wszystko to zachęca do stosowania jednego dużego komputera. Jednakże większość współczesnych informatyków wykazuje swego rodzaju rezerwę wobec komputerów klasy mainframe. Czasem istotnie mają rację - nie do każdego zastosowania mainframe jest najlepszym rozwiązaniem. Co im więc pozostaje?

Skalowalne komputery

Dwa rozwiązania architektoniczne komputerów walczą o prymat w zakresie sprzętu skalowalnego. Jedno to konstrukcje o tzw. przetwarzaniu symetrycznym (SMP), w których kilka lub kilkanaście procesów ma wspólny dostęp do wszystkich zasobów sprzętowych systemu (pamięć, dyski, kanały wejścia/wyjścia). Nawet najlepsze konstrukcje SMP nie skalują jednak swojej mocy obliczeniowej zbyt dobrze: wraz ze wzrostem liczby procesów moc obliczeniowa przyrasta coraz wolniej, aż w pewnym momencie dodanie nowego procesora powoduje jej spadek, gdyż nakłady na wewnętrzną, systemową obsługę procesora są większe niż jego moc obliczeniowa. Typowe systemy unixowe mają dość dobrą skalowalność i pozwalają na używanie systemów z kilkunastoma procesorami; wyjątkowo z kilkudziesięcioma, bez wyraźnego spadku współczynnika skalowalności. Znacznie mniejszą skalowalność mają systemy działające pod Windows NT: obecnie ma sens używanie do 4 procesorów pod tym systemem; w nowej wersji Windows NT 5.0 ma to być 8 procesorów.

Drugie rozwiązanie to systemy o ograniczonym dostępie do wspólnych zasobów lub w ogóle bez takiego dostępu - konstrukcje MPP (shared nothing). Takie konstrukcje to jakby luźna konfederacja komputerów połączonych jedynie za pomocą łączy komunikacyjnych między systemami lub przez specjalną krosownicę bezpośrednio między procesorami. Na każdym z węzłów komputera MPP działa oddzielna wersja systemu operacyjnego. Węzeł ma własne: pamięć lokalną, system dyskowy i kanały we/wy, chociaż za pośrednictwem szybkiego łącza może komunikować się z innymi węzłami systemu. Może także pobierać i przesyłać dane do wspólnego systemu dyskowego, obsługującego konstrukcję MPP. Węzłem systemu MPP może być moduł typu SMP, gdyż stanowi on samodzielny komputer współpracujący z pozostałymi na zasadach ustalonych przez administratora systemu.

Unixowy "mainframe", czyli IBM RS/6000 SP

IBM RS/6000 SP jest to komputer równoległy typu MPP, opracowany z myślą o dostarczaniu dużej mocy obliczeniowej dla aplikacji wymagających dostępu do bardzo dużych zasobów danych i/lub dużej mocy obliczeniowej. System SP pozwala przeznaczyć od kilku do kilkunastu węzłów obliczeniowych do rozwiązywania jednego problemu. Programy zarządzające przydziałem mocy obliczeniowej umożliwiają dynamiczne przypisywanie poszczególnych węzłów systemu konkretnym aplikacjom bez potrzeby restartowania części lub całości systemu lub aplikacji.

Podstawowym elementem konstrukcyjnym systemu SP jest węzeł. Składa się on z procesora Power2SC (Super Chip) z własnym buforem lub procesora PowerPC, pamięci lokalnej RAM (256 MB), zestawu dysków oraz pewnej liczby kart rozszerzeń na szynie MicroChannel do łączenia ze światem zewnętrznym. Standardowym wyposażeniem każdego węzła jest łącze Ethernet. IBM oferuje trzy konstrukcje węzłów ("chude", "grube" i "wysokie"), które można dowolnie łączyć ze sobą w jednym stojaku. W zależności od rodzaju węzła, w ramie stojaka mieści się do 16 węzłów. Węzły wysokie zawierają na ogół konstrukcje SMP z 2, 4 lub 8 procesorami i pamięcią RAM o pojemności do 4 GB. Stojak ma ponadto ważny element konstrukcyjny do komunikacji węzłów: przełącznicę (krosownicę), pozwalającą na komunikowanie się procesorów z szybkością do 110 MB/s oraz redundancyjne zasilanie, wentylatory i inne niezbędne elementy konstrukcyjne.

Konstrukcja krosownicy określa maksymalny rozmiar komputera RS/6000 SP: umożliwia ona łączenie do 4 stojaków konstrukcyjnych. Ponieważ zaś w każdym stojaku mieści się do 4 węzłów wysokich z 8 procesorami w rozwiązaniu SMP każdy, to może zawierać do 128 procesorów (w specjalnej konstrukcji do 512).

Za pośrednictwem standardowych IBM-owskich rozwiązań konstrukcyjnych SSA do systemu można dołączać dyski w konfiguracji RAID, zapewniające bezpieczeństwo danych i wysoką dostępność. Program obsługi gron HACMP (High Availability Cluster MultiProcessing) dla AIX pozwala na łączenie do 16 systemów SP w jednej konfiguracji, zapewniającej wyższą niezawodność aplikacji.

System operacyjny

Każdy węzeł działa pod kontrolą unixowego systemu operacyjnego AIX, obecnie oferowanego w 64-bitowej wersji AIX 4.3, współpracującego zarówno z nowymi 64-bitowymi węzłami z procesorem PowerPC 604e, jak i dawnymi węzłami z procesorami Power2 i Power2 SC. Do stosowania w konstrukcji SP system AIX wzbogacono o równoległy system plików General Parallel File System (GPFS), umożliwiający ich tworzenie do rozmiaru 1 TB, zapewniający transmisję plików z szybkością do 20 MB/s oraz współpracujący ze standardowymi systemami plików NFS (Network File System) i JFS (Journaled File System). GPFS jest zbudowany na tzw. odtwarzalnym dysku systemowym Recoverable Virtual System Disk (RVSD), zapewniającym odtwarzanie systemu plików po awarii dysku, zasilacza, kontrolera lub innych elementów sprzętowych systemu komputerowego.

System AIX jest w pełni zgodny binarnie z dawnymi aplikacjami 32-bitowymi, mogą więc one działać bez przekompilowania i współpracować z nowymi aplikacjami 64-bitowymi, pracującymi na innych węzłach systemu SP.


TOP 200