W głównym nurcie

Komputery klasy SMP i MPP są już stosowane nie tylko przez świat nauki czy biura konstrukcyjne. Coraz więcej firm komercyjnych dostrzega, że komputery takie są szansą na zwiększenie konkurencyjności i utrzymanie się na rynku.

Komputery klasy SMP i MPP są już stosowane nie tylko przez świat nauki czy biura konstrukcyjne. Coraz więcej firm komercyjnych dostrzega, że komputery takie są szansą na zwiększenie konkurencyjności i utrzymanie się na rynku.

Komputerami klasy SMP i MPP interesuje się obecnie już nie tylko nauka, ale też biznes i przemysł. Ostra konkurencja powoduje, że coraz więcej firm komercyjnych instaluje u siebie takie systemy.

Każda firma, która prowadzi rozległe interesy musi się liczyć z tym, że wcześniej czy później jej system informatyczny będzie musiał być oparty na komputerach klasy SMP (Symmetrical Multiprocessing Processing - wieloprocesorowe przetwarzanie symetryczne) lub MPP (Massively Parallel Processing - masowe przetwarzanie równoległe). Przeprowadzone ostatnio przez Computerworld i International Data Corp. badania rynku wykazały, że popyt na systemy klasy SMP i MPP ciągle rośnie. Dzieje się tak nie tylko za przyczyną instytutów naukowych czy biur inżynieryjno-konstrukcyjnych. Systemy te są już coraz częściej kupowane przez szeroko rozumiany biznes.

Sztandarowym przykładem może tu być np. firma Mervyns (sieć domów handlowych), która zdecydowała się półtora roku temu zainwestować 4 mln USD w 12-procesorowy serwer klasy SMP produkowany przez Sequent Computer Systems Inc. Serwer Symmetry 790 SMP zarządza bazą danych (pojemność 750 GB) systemu Oracle 7.1.

Nikt z kierownictwa firmy Mervin nie ma już wątpliwości, że nie decydując się na zakup tego serwera ich firma mogłaby stawić czoła swojemu głównemu konkurentowi, jakim jest firma Wal-Mart (2729 punktów sprzedaży), której system informatyczny jest oparty na serwerze klasy MPP.

Pani McCormick (dyrektor ds. technologii w firmie Mervyns) mówi: "była to dla nas strategiczna decyzja i tak oczywista, że nie było nawet konieczne przeprowadzanie analizy zysków/kosztów. Bez podjęcia tego kroku nasza konkurencyjność byłaby co najmniej wątpliwa".

Firma Mervin nie jest wyjątkiem. Ankieta przeprowadzona wśród 200 firm eksploatujących duże systemy informatyczne wykazała, że 6,5% tych firm zainwestowało już w komputery klasy MPP, a następne 2,5% zamierza to zrobić w 1995 r. Jeśli chodzi o komputery klasy SMP, to eksploatuje je 17% firm, a 4,5% przymierza się do kupna takich systemów w tym roku. Podsumowując można więc powiedzieć, że ok. 1/3 firm ma już komputery klasy SMP czy MPP, a kolejne 13% zamierza je wkrótce kupić.

Specjalizująca się w badaniach rynku komputerów klasy "high end" firma marketingowa Superperformance Computing Service podaje, że rynek komputerów tej klasy osiągnął w 1994 r. obroty rzędu 2,5 mld USD. Można by powiedzieć, że nie jest to dużo, skoro obroty na rynku komputerów PC osiągnęły w 1994 r. poziom 75 mld USD. Pamiętać jednak należy, że mało który odcinek rynku informatycznego rozwija się tak dynamicznie, jak rynek komputerów SMP i MPP. Przyrost obrotów wynosi tu ok. 41% rocznie, a w 1998 r. obroty osiągną poziom 8,4 mld USD.

Warto zauważyć, że na zakup komputerów tej klasy decydują się najczęściej bardzo poważne firmy. American Express Co. eksploatuje np. komputer CM-5 (Thinking Machines Corp.), a system sprzedaży biletów i zawieranie umów ubezpieczeniowych z klientami jest obsługiwany w firmach American Airlines i Allstate Insurance Co. przez duże komputery typu mainframe firmy IBM (IBM Systems 390), które przetwarzają dane w trybie równoległym. Kolejne przykłady to: Ameritech Corp. (serwer Himalaya firmy Tandem Computers Inc.), Chrysler Corp. (serwer Torus 3D firmy Cray Research Inc.), Prudential Securities Inc. (serwer Paragon oparty na procesorach firmy Intel) czy wreszcie ING Bank (komputer NCube 2 - baza danych Oracle 7.1).

Coraz więej firm dochodzi do wniosku, że niezbędnym warunkiem utrzymania się na rynku jest przechodzenie na coraz nowsze technologie informatyczne, czyli inwestowanie w komputery klasy MPP i SMP. Ceny tych systemów powoli spadają, jednak komputery archtektury MPP są z reguły drożse, niż komputery SMP. Wiąże się to z tym, że komputer MPP musi dysponować dużo szybciej pracującymi szynami danych i kanałami I/O, które to elementy są niezbędne w przypadku przetwarzania danych przez grupy rozproszonych procesorów, komunikujących się z pamięcią RAM w dużo bardziej wyrafinowany sposób, niż w przypadku komputerów klasy SMP. Także systemy współpracy z dyskami twardymi są tutaj bardziej rozbudowane.

Systemy SMP są wyposażone zazwyczaj w mniejszą liczbę procesorów (przeciętnie w cztery do szesnastu), które współdzielą ten sam obszar pamięci RAM. Każdy taki procesor wykonuje w pełni autonomicznie, przydzielone mu wcześniej przez system, konkretne zadanie. Systemy SMP są komputerami prostszymi w obsłudze i dlatego koszty związane z zarządzaniem nimi są dużo mniejsze niż w przypadku komputerów MPP.

Natomiast komputery klasy MPP są systemami dużo bardziej skalowalnymi. Wspomniana już wcześniej firma Wal-Mart eksploatuje np. system MPP firmy AT&T (Global Information Solutions 3600), budowany na bazie procesorów Intel i486. Pewne zadania, które system SMP może przetwarzać przez kilka dni (a system typu mainframe firmy IBM nawet przez kilka tygodni), są wykonywane przez taki komputer co najwyżej w kilka godzin. Prawda jest taka, że zaletą systemów MPP jest to, że są one po prostu bardzo szybkie, a nie to, że są tanie. Kolejną zaletą systemów MPP jest granulacja. W każdej chwili można zwiększyć moc komputera dodając następne procesory.

Jednak różnica między systemami SMP i MPP nie jest obecnie tak wyraźna, jak kilka lat temu. Większość liczących się na rynku producentów baz danych przebudowuje swoje produkty, stosując technologię równoległego dostępu. Można tu wymienić firmy, takie jak: Informix Software Inc. (Online Dynamic Server), Sybase Inc. (Navigation Server) i Oracle (System 7.1 Parallel Everything). System zarządzania bazą danych pracuje tu w ten sposób, że zapytania do niej są wykonywane równoległe, a sama baza danych dzielona jest na wiele części (partycji). Rozwiązanie takie pozwala poszczególnym procesorom systemu SMP przetwarzać zadania równie efektywnie, jak w przypadku systemu MPP wyposażonego w podobną liczbę procesorów.

Wraz z rozwojem systemów przetwarzania równoległego różnica między technologią SMP a MPP może ulec jeszcze bardziej zatarciu. Mówi się już o komputerach typu MPP, w których poszczególne węzły obliczeniowe będą systemami typu SMP z wieloma procesorami. Podzielone wstępnie (przez system zarządzania przetwarzaniem równoległym), części większego zadanie będa przekazywane do wykonywania określonym, złożonym z kilku procesorów, węzłom obliczeniowym architektury SMP.

Do pełnej satysfakcji wciąż daleko

Produkowane obecnie komputery wieloprocesorowe nie mają jeszcze tak wyrafinowanej konstrukcji i dają się łatwo zakwalifikować do jednej z dwóch podstawowych grup: system architektury MPP lub system architektury SMP. Co ciekawe, więcej zwolenników mają systemy SMP. Badania rynku wykazują, że niemal wszyscy użytkownicy tych systemów są zadowoleni z inwestycji, podczas gdy 8% użytkowników eksploatujących komputery MPP twierdzi, że "nie są do końca zadowoleni", a 15%, że "są bardzo niezadowoleni z poczynionego zakupu". Wydaje się, że w konfrontacji z rzeczywistością systemy te nie sprawują się na tyle dobrze, aby spełniać wszystkie oczekiwania użytkownika.

Słabą stroną komputerów MPP jest brak dostatecznego wsparcia technicznego ze strony producentów i trudności ze skompletowaniem odpowiednio wykwalifikowanego zespołu programistów oraz analityków systemu. Problemy tego typu sygnalizuje 61% użytkowników.

Większość firm eksploatujących komputery MPP zbiera wciąż doświadczenia i optymalizuje pracę swoich systemów informatycznych metodą prób i błędów. Mówi Michel Hoevenaars, administrator systemu informatycznego w ING Bank: "Zajęło nam blisko rok, zanim zdobyliśmy wystarczające doświadczenie i nasz system zaczął pracować poprawnie. Eksploatujemy system przetwarzania równoległego oparty na komputerze firmy nCube z bazą danych Oracle".

Aby wykorzystać możliwości oferowane przez komputer MPP (tak sprzęt, jak i pracujące równolegle oprogramowanie), niezbędne jest zaprojektowanie odpowiedniej bazy danych. Wiąże się to z przeszkoleniem pracowników, którzy będą sprawować nadzór nad systemem informatycznym. Wielu nabywców systemów MPP próbuje zatrudniać fachowców pracujących w wielkich firmach produkujących sprzęt czy oprogramowanie tego standardu lub w instytutach naukowych i uniwersytetach.

Przykładem może być Horst Simon, który pracował do niedawna w NASA i zajmował się zastosowaniem wieloprocesorowych systemów przetwarzania równoległego do projektowania samolotów (symulacja procesów aerodynamicznych). Widząc duże zainteresowanie tego typu systemami ze strony przemysłu komercyjnego, Simon zdecydował się przejść do firmy Silicon Graphics Inc. Twierdzi on, że firmy, takie jak AT&T, nCube, Intel czy Silicon Graphics wychodzą naprzeciw zapotrzebowaniu ze strony przemysłu, biznesu i bankowości oraz "produkują bardzo udane systemy średniej mocy, przetwarzające dane w trybie równoległym".

Można się więc spodziewać, że już wkrótce rynek pracy zapełni się fachowcami od wieloprocesorowego przetwarzania równoległego. Coraz więcej uniwersytetów szkoli informatyków pod kątem komputerów MPP. Jednak póki co, tematem tym muszą się w większym stopniu zająć sami producenci czy firmy eksploatujące te systemy.

Innym poważnym problemem związanym z komputerami MPP jest brak narzędzi do pisania aplikacji i efektywnie pracujących systemów zarządzających pracą takich komputerów. Jednym z lepiej dopracowanych produktów jest tu pakiet Load Leveler for SP2 firmy IBM, który dysponuje mechanizmem przydzielania zadań poszczególnym, aktualnie dostępnym w systemie przetwarzania równoległego, procesorom. Pakiet ten nie jest jednak na tyle inteligentny, aby na podstawie zmieniającego się zapotrzebowania na moc obliczeniową rekonfigurować dynamicznie system.

Mimo wymienionych wcześniej wad i niedoróbek eksperci są zdania, że przyszłość komputerów SMP i MPP rysuje się obiecująco. Za pioniera w dziedzinie przetwarzania równoległego uznać można Davida Audley'a, który w 1988 r. uruchomił pierwszy tego typu system w Prudential Securities (New York) (oparty na procesorach firmy Intel). Służył on pracownikom tej firmy (którzy podłączeni też byli do komputerów mainframe, serwerów oddziałowych i stacji roboczych), jako specjalizowana, wykonująca operacje zmiennoprzecinkowe, jednostka obliczeniowa. Audley twierdzi, że cały taki rozbudowany system informatyczny można by obecnie zastąpić jednym komputerem MPP. I to właśnie wizja takich szybko pracujących komputerów jest obecnie głównym motorem rozwoju nowych technologii. Producenci czynią wszystko, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na moc obliczeniową systemów informatycznych. Rozwiązania, które są dzisiaj stosowane do wykonywania zadań związanych z obsługą dużych baz danych, będą w przyszłości stosowane w komputerach ogólnego użytku. Komputer taki będzie się składać z wielu mniejszych jednostek obliczeniowych, które dużo sprawniej będą wykonywać przydzielone im zadania.

Różne zastosowania

Aplikacje uruchamiane na komputerach SMP i MPP wykonują z reguły różne zadania. Przeprowadzone przez Computerworld i IDC badania wykazują, że większość systemów informatycznych MPP wykorzystywanych jest do uruchamiania bardzo wymagających aplikacji, jakimi są programy przeszukujące kompleksowo bazy danych. Na kolejnych miejscach znajdują się systemy wspomagania decyzji: analizowania rynku (23%) czy symulacje finansowe (15%).

Aż 32% użytkowników eksploatujących systemy SMP używa je do kompleksowego zarządzania bazami danych. Komputery te są też chętnie wykorzystywane do zadań, takich jak: zarządzanie produkcją, kontrola stanu magazynów, ewidencjonowanie zamówień czy itp. Jak z tego wyliczenia wynika, komputery SMP są wykorzystywane do obsługiwania szerokiego wachlarzu zadań. I chociaż użytkownicy tych komputerów wspominają też o obsłudze baz danych czy programach wspomagania decyzji, to dużo częściej niż użytkownicy systemów MPP kojarzą oni system SMP z przetwarzanien transakcji w trybie on-line (OLTP - On Line Transaction Processing). Do aplikacji OLTP zaliczyć można transakcje bankowe, systemy rezerwacji czy systemy realizowania i śledzenia zamówień.

Michel Hoevenaars (administrator systemu informatycznego opartego na komputerze MPP w ING Bank, Amsterdam) mówi, że codziennie ponad 100 użytkowników korzysta z usług zainstalowanej w tym banku bazy danych Oracle 7.1 (komputer nCube) do analizy rynku akcji. Tylko 10 do 15 zadań to zapytania kompleksowe, a każde z nich odpowiada kilku stronom poleceń SQL. System obsługuje w sposób zadowalający zarówno kompleksowe, jak i proste zapytania do bazy danych.

Zarówno Hoevenaars, jak i inni użytkownicy systemów MPP oczekują, że na ich komputerach będzie można już wkrótce uruchamiać zarówno programy wspomagania decyzji, jak i zadania typu OLTP. Hoevenaars dodaje: "chcielibyśmy przetwarzać dane z szybkością 1000 transakcji/s. Uruchamiane obecnie testy wykazują, że system przetwarza dane z szybkością 200 do 300 transakcji/s".


TOP 200