Обо всем по порядку
В круг задач, при решении которых использование решений на базе 64-разрядной архитектуры Intel (IA-64) наиболее актуально, входят инженерные расчеты (на прочность, в области газо- и гидродинамики, влияния вибрации, теплопередачи, химии, сейсморазведки, моделирования техпроцессов), системы управления БД, бизнес-процессами, криптография и т. п. Обобщая, можно сказать, что область IA-64 это любые задачи, где требуются высокопроизводительные вычисления, большой объем оперативной памяти и высокая скорость операций ввода-вывода. Однако то же самое, за некоторым исключением, можно сказать и о других архитектурах. Поэтому для более корректного анализа положения платформы IA-64 относительно конкурентов представим рынок в разрезе двух основных направлений — высокопроизводительных вычислений и бизнес-вычислений (БД).
Конкурентами платформы Itanium 2 на рынке высокопроизводительных вычислений являются сегодня, с одной стороны, кластерные комплексы, построенные из дешевых узлов на базе 32-разрядных процессоров архитектуры x86 (в том числе с поддержкой 64-битных расширений), а с другой — RISC-решения. Первые позволяют добиться высокой производительности при относительно малых затратах. При их использовании нет необходимости портировать программное обеспечение. Впрочем, вследствие ряда ограничений, заложенных в архитектуру x86, и сравнительно невысокой цены, такие решения принято причислять к более низкому уровню, чем системы на Itanium 2.
Хороший пример такого решения в России — кластер «СКИФ К-1000», созданный в рамках российско-белорусской государственной суперкомпьютерной программы и представляющий собой кластер на 576 процессорах AMD Opteron с частотой 2,2 ГГц. Узлы кластера связаны между собой по технологии Infiniband. По результатам теста Linpack производительность «СКИФ К-1000» составила 2,032 терафлопса, а пиковая производительность превысила 2,5 терафлопса. Это позволило российско-белорусскому суперкомпьютеру войти в первую сотню мощнейших ЭВМ мира, заняв, правда, лишь 98 место.
На рынке бизнес-вычислений (СУБД) системы на базе 32-разрядных процессоров с поддержкой 64- бит также получают все большее распространение. В первую очередь это касается серверов на базе процессоров Opteron, которые благодаря использованию более гибкой архитектуры системной шины HyperTransport при количестве процессоров более 4 позволяют получить более сбалансированные мультипроцессорные (SMP) системы. Пока сдерживающим фактором развития подобной архитектуры в области бизнес-вычислений остается отсутствие коммерческих версий Microsoft Windows Server 2003 и SQL Server. Однако в стане Linux/Oracle — уже полная «боевая» готовность, и многие аналитики ожидают резкого роста продаж систем на базе AMD Opteron и Intel Xeon/EM64T.
Впрочем, не будем забывать, что на рынке серверов, особенно среднего и высшего класса, именно репутация производителя является главным фактором при выборе решения. И здесь, несмотря на все инженерные и технологические преимущества своих решений компания AMD для многих остается не более чем новичком, которому еще предстоит доказывать свою зрелость и состоятельность. Впрочем, с переходом серверов Sun в нижнем и среднем ценовых сегментах на процессоры Opteron дорога к производителям А-бренд для AMD существенно приоткрылась, ведь сегодня даже Dell — крупнейший партнер Intel — до появления серверов на основе расширений EM64T в частном порядке предлагала своим клиентам продукцию на базе Opteron. Есть серверные решения на базе процессоров AMD и в линейках компаний IBM и HP. Что уж тут говорить об отечественных производителях? Многие участники отечественного IT-рынка признают, что перспективы серверной платформы AMD высоки – ведь в силу менталитета россиянам хочется получить как можно больше, потратив как можно меньше.
В области высокопроизводительных вычислений Intel Itanium 2 противостоят мощные системы на базе RISC-архитектур. Аналитики считают, что вотчиной подобных решений сегодня являются так называемые старые (или наследуемые) системы, привязанные к конкретному типу архитектуры специально разработанным для него ПО.
Кроме того, немаловажное преимущество RISC-решений состоит в высокой культуре их проектирования. Иными словами, найти систему на базе процессоров UltraSPARC или Power5 от мелкого локального производителя (особенно в последнем случае) невозможно. А опыт построения мейнфреймов у компаний IBM, Sun Microsystems, Fujitsu и других грандов – колоссальный. Следовательно, каждую готовую систему от производителя А-бренд можно рассматривать как очень надежное решение, обладающее целым рядом ноу-хау. Этого, к сожалению, нельзя сказать о серверах от местных производителей, собранных на базе barebone-комплектов Intel и Supermicro со всеми присущими таким системам достоинствами и недостатками.
В сфере бизнес-вычислений наиболее сильные позиции у компании Sun Microsystems с ее системами на базе UltraSPARC (правда, последнее время Sun уделяет большое внимание выпуску серверов на базе процессоров AMD Opteron, ориентированных на массовый рынок). Пример удачного внедрения систем подобного рода в СНГ — металлургический комбинат «Азовсталь» (Украина). Украинская IT-компания «Инком» внедрила кластер на основе серверов производства Sun Microsystems и перенесла на него ERP-систему SAP R3. Это решение интересно в том числе и тем, что представляет собой серверный кластер, элементы которого территориально удалены друг от друга на несколько километров и обеспечивают постоянное взаимное резервирование данных. При выходе из строя или повреждении целостности одного из узлов ERP-система автоматически переключается на работу с другим узлом, обеспечивая непрерывность. Сейчас эта кластерная система включает два узла (сервер Sun Fire E2900), но возможно расширение до восьми узлов. В серверах Sun Fire E2900 используются процессоры UltraSPARC IV (первые процессоры Sun для архитектуры Chip Multithreading), поддерживающая многопоточность операционная система Solaris и системный коммутатор Sun Fireplane.
Но вернемся к Itanium 2. Примеров его применения, как в мире, так и в России, множество. Всего, по данным Intel, в 2003 году было продано около 100 тыс.
процессоров Itanium 2, а в первом квартале 2004 года поставки этого процессора выросли (по сравнению с тем же периодом прошлого года) на 500% в штучном исчислении и на 740% — в денежном. Доля систем на архитектуре Intel в ноябрьском рейтинге Top500 составляет 64%, причем 83 вошедших в него системы построены на базе Itanium. В России сегодня реализуются более 120 проектов по внедрению серверных систем на базе Itanium 2 и 65 уже завершены. В числе наиболее крупных организаций, выбравших решения на Itanium 2 — «Росгидромет», «Вимм-Билль-Данн», «МегаФон», Альфа-Банк, «АвтоВАЗ». При этом, как и следовало ожидать, наиболее широко Itanium 2 применяется в решении околонаучных и инженерных задач. К примеру, серверы на базе Itanium 2 активно использует Институт вычислительной математики Российской академии наук (ИВМ РАН). Согласно оценкам специалистов института, использование новых компьютеров, тем более с учетом их кластеризации, значительно сокращает время, затрачиваемое на вычислительные расчеты, а также позволяет перейти к решению ранее недоступных задач. В ИВМ РАН применяется кластер с пиковой производительностью около 80 Гфлопс, состоящий из восьми двухпроцессорных вычислительных узлов rx2600 производства HP на базе процессора Itanium 2 с тактовой частотой 1,3 ГГц. Каждый узел располагает оперативной памятью емкостью 2 Гбайт и дисковой подсистемой емкостью 36 Гбайт. В качестве интерконнекта используется технология Myrinet2000.
Другой пример, где использование систем на базе Itanium 2 стало обычным явлением — биллинговые системы операторов мобильной связи, а также энергетических и транспортных компаний. Дело в том, что работа биллинговой системы требует высоких вычислительных мощностей. Необходимость хранения и обработки множества данных по абонентам и событиям (обработка и тарификация соединений, расчет абонентской платы, формирование и выставление счетов и т. д.) требует высокой емкости, скорости и надежности дисковой подсистемы сервера. И только при соблюдении этих условий обеспечивается гарантированный сервис, а значит и репутация оператора.
Поэтому очевидно, насколько критичным для телекоммуникационной компании является мощная аппаратная платформа, поддерживающая все технологические процессы на должном уровне.
Свежий пример из этой области — компания «ПетерСтар», запустившая в эксплуатацию серверные системы на базе Itanium 2. Обе системы оснащены 4 процессорами Itanium 2 с тактовой частотой 1,5 ГГц и оперативной памятью 8 Гбайт, а также дисковыми подсистемами емкостью 3x73 Гбайт и 2x73 Гбайт соответственно. Поставщиком решения стала компания «АМТЭЛ». По словам Александра Федотова, директора IT-отдела «ПетерСтар», «платформа на базе Itanium 2 соответствует всем требованиям, предъявляемым к аппаратному обеспечению телекоммуникационной компании. Кроме того, эта платформа может использоваться и как сервер баз данных (Oracle), и как сервер приложений».
Схожий пример внедрения 64-разрядной платформы Itanium 2 для биллинга иллюстрирует совместное решение компаний «К-Системс» и ФАСТКОМ — программно-аппаратный комплекс K-Systems Patriot 640 с автоматизированной системой расчетов за услуги связи АСР Фастком 3.0. Программная часть комплекса портирована на 64-разрядную платформу. Сам комплекс Patriot 640 оснащен внешним RAID-массивом с жесткими дисками с частотой вращения шпинделя 15 тыс. об/мин, подключение которого к серверу производится по дублированному каналу связи Fiber Channel со скоростью 2 Гбит/с. «Проверка производительности АСР Фастком 3.0 на сервере Patriot 640 моделирует нагрузку, возникающую при централизованной обработке данных крупного оператора связи, — сказал Олег Балихин, директор по развитию бизнеса ФАСТКОМ. — Результаты нагрузочных испытаний на сгенерированной базе данных, содержащей сведения о звонках 20 тыс. абонентов за 4 расчетных периода, позволяют говорить о двукратном приросте производительности по сравнению с работой на 32-разрядных системах».
Третья группа заказчиков, у которых 64-битные вычисления наиболее востребованы –финансовые учреждения. Например, недавно Альфа-Банк интегрировал в свою IT-инфраструктуру платформу на базе Itanium 2.
По словам представителей компании, внедрение серверов на основе Itanium 2 позволило ликвидировать проблемы, возникшие в банке в связи с резко возросшими требованиями к работе критически важных финансовых приложений, и достигнуть значительной экономии средств. Являясь крупной многофилиальной структурой, Альфа-Банк располагает мощной IТ-службой, выполняющей функции поддержки всех бизнес-процессов банка. Одна из базовых систем управления инвестиционными потоками Альфа-Банка — профессиональная система OPICS, разработанная английской компанией Misys. Изначально OPICS была построена на основе СУБД MS SQL2000, ОС MS Windows Server 2000 и поддерживалась двумя четырехпроцессорными серверами на базе Intel Xeon. Рост инвестиционного бизнеса банка привел к тому, что система в имеющейся конфигурации перестала справляться с возрастающей нагрузкой: задержки в обслуживании пользователей временами достигали критической отметки, и это требовалось исключить. Анализ сложившейся ситуации показал, что узким местом системы является не собственно производительность процессоров, а ограничения, присущие 32-разрядной архитектуре в части подсистемы памяти, не позволяющей эффективно использовать больше 4 Гбайт адресного пространства сервера. Объем базы данных превышал 9 Гбайт, и использовалась она весьма интенсивно, что приводило к критической загрузке подсистемы ввода-вывода и, как следствие, к снижению общей производительности комплекса. В итоге Альфа-Банк принял решение о закупке кластера из двух четырехпроцессорных серверов HP rx5670 на базе Itanium 2 с тактовой частотой 1,3 ГГц и 3 Мбайт кэш-памяти L3 (объем оперативной памяти — 12 Гбайт). Это решение позволило обеспечить необходимый уровень надежности и отказоустойчивости системы, а также достаточный запас масштабирования при прогнозируемом возрастании нагрузки.
Весьма показателен пример «инженерной» работы серверов на базе Intel Itanium 2, обеспеченной компания «К-Системс» для крупнейшего в России производителя генераторов и электрических машин — завода «Электросила» (Санкт-Петербург).
Здесь новая четырехпроцессорная система на базе Itanium 2 1,3 ГГц используется для высокопроизводительных вычислений: прочностных, тепловых, электрических и магнитных расчетов электрических машин. Ранее эту роль выполняла четырехпроцессорная RISC-система со схожими характеристиками. При этом в качестве основного критерия оценки производительности серверных платформ принималось время выполнения расчетных задач. Тестирование показало выигрыш в снижении времени выполнения расчетов на сервере Patriot Titan 4400 по сравнению с RISC-системой от 2 до 13 раз, в зависимости от типа задач.
Однако серверные решения среднего и высокого уровня в России представлены не только Intel Itanium 2. На рынке представлен еще целый ряд архитектур. Впрочем, их перспективы выглядят не столь отчетливо. Достаточно сказать лишь, что многие компании, изначально считавшиеся приверженцами RISC-концепции, объявили, что будут делать ставки на новые идеи. Речь идет, в первую очередь, о компаниях Sun и HP. Они, конечно, анонсировали новые RISC-процессоры для своих серверов, но говорить о каком бы то ни было качественном прогрессе этих архитектур не приходится. Кроме этого, HP — сторонник архитектуры IA-64, а Sun делает крупные ставки на процессоры AMD Opteron, отводя им главенствующую роль в области серверов среднего и нижнего ценовых диапазонов.
Об архитектуре MIPS в последнее время тоже ничего конкретного не слышно. Ее владелец, компания SGI сегодня, как и HP, предлагает немало решений на базе Intel Itanium 2, разрабатывая для этого процессора собственные наборы логики. В итоге остается только IBM с архитектурой Power. Однако сфера ее применения — верхний сегмент серверного рынка и мейнфреймы, так что о массовости речи не идет.
Впрочем, примеры использования решений на базе архитектуры IBM Power имеются и в России. Однако все больше это «наследуемые» решения, в которых компанией-интегратором производится замена центра вычислительной системы на более современную систему, от того же производителя.
Так, весьма интересный эксперимент провели недавно компании IBM и Центр Финансовых Технологий, успешно завершившие тестирование банковского информационного комплекса ЦФТ-Банк (IB System Object) v.5.6.7 на UNIX-сервере IBM eServer p5 570 на базе процессоров Power5. Основной задачей тестирования было определение оптимальной конфигурации системы для одновременной работы разного количества пользователей. В рамках тестирования определялась оптимальная конфигурация сервера для одновременной работы от 250 до 10000 пользователей. Информационное наполнение тестовой базы данных соответствовало состоянию реальной базы банка, при этом число записей основных таблиц исходной базы данных составляло около 150 миллионов, физический объем базы — порядка 140 Гбайт. В качестве СУБД использовалась платформа Oracle 9.2. Критериями оптимальной производительности для определения конфигурации системы стали скорость обработки документов, степень загрузки основных параметров оборудования в рамках выбранной методики тестирования. Результаты тестирования считались положительными в случае, если загрузка основных параметров оборудования (загрузка процессора, оперативной памяти, дисковых массивов и сетевой трафик) не превышала 80%. Результаты тестирования показали широкие возможности масштабирования аппаратной платформы для использования БИК ЦФТ-Банк на базе 1–16-процессорных серверов IBM eServer p5 570, в зависимости от числа пользователей. Результаты тестирования БИК ЦФТ-Банк на серверах на базе процессоров Power5 по производительности превзошли результаты тестирования на серверах на базе процессоров Power4+ в среднем в полтора-два раза.
