Классификация компьютеров общего назначения по областям применения (10001)

Посмотреть архив целиком

1.2. Классификация компьютеров по областям применения

1.2.1. Персональные компьютеры и рабочие станции

Персональные компьютеры (ПК) появились в результате эволюции миникомпьюте-ров при переходе элементной базы машин с малой и средней степенью интеграции на большие и сверхбольшие интегральные схемы. ПК, благодаря своей низкой стоимос­ти, очень быстро завоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых программных средств, ориентированных на ко­нечного пользователя. Это прежде всего " "дружественные пользовательские интер­фейсы", а также проблемно-ориентированные среды и инструментальные средства для автоматизации разработки прикладных программ.

Миникомпьютеры стали прародителями и другого направления развития современ­ных систем - 32-разрядных машин. Создание RISC-процессоров и микросхем памяти емкостью более 1 Мбит привело к окончательному оформлению настольных систем высокой производительности, которые сегодня известны как рабочие станции. Пер­воначальная ориентация рабочих станций на профессиональных пользователей (в отличие от ПК, которые в начале ориентировались на самого широкого потребителя непрофессионала) привела к тому, что рабочие станции - это хорошо сбалансирован­ные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистра­лями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разно­образными устройствами ввода/вывода. Это свойство выгодно отличает рабочие станции среднего и высокого класса от ПК и сегодня. Даже наиболее мощные IBM PC совместимые ПК не в состоянии удовлетворить возрастающие потребности сис­тем обработки из-за наличия в их архитектуре ряда "узких мест".

Тем не менее быстрый рост производительности ПК на базе новейших микропроцес­соров Intel в сочетании с резким снижением цен на эти изделия и развитием техноло­гии локальных шин (VESA и PCI), позволяющей устранить многие "узкие места" в архитектуре ПК, делают современные персональные компьютеры весьма привлека­тельной альтернативой рабочим станциям. В свою очередь производители рабочих станций создали изделия так называемого "начального уровня", которые по стоимо­стным характеристикам близки к высокопроизводительным ПК, но все еще сохра­няют лидерство по производительности и возможностям наращивания. Насколько успешно удаться ПК на базе процессоров 486 и Pentium бороться против рабочих станций UNIX, покажет будущее, но уже в настоящее время появилось понятие "персональной рабочей станции", которое объединяет оба направления.

Современный рынок "персональных рабочих станций" не просто определить. По су­ти он представляет собой совокупность архитектурных платформ персональных компьютеров и рабочих станций, которые появились в настоящее время, поскольку поставщики компьютерного оборудования уделяют все большее внимание рынку продуктов для коммерции и бизнеса. Этот рынок традиционно считался вотчиной миникомпьютеров и мейнфреймов, которые поддерживали работу настольных тер­миналов с ограниченным интеллектом. В прошлом персональные компьютеры не были достаточно мощными и не располагали достаточными функциональными воз­можностями, чтобы служить адекватной заменой подключенных к главной машине терминалов. С другой стороны, рабочие станции на платформе UNIX были очень сильны в научном, техническом и инженерном секторах и были почти также неудоб­ны, как и ПК для того чтобы выполнять серьезные офисные приложения. С тех пор ситуация изменилась коренным образом. Персональные компьютеры в настоящее

©Центр Информационных Технологий, 1995 7

время имеют достаточную производительность, а рабочие станции на базе UNIX имеют программное обеспечение, способное выполнять большинство функций, ко­торые стали ассоциироваться с понятием "персональной рабочей станции". Вероятно оба этих направления могут серьезно рассматриваться в качестве сетевого ресурса для систем масштаба предприятия. В результате этих изменений практически ушли со сцены старомодные миникомпьютеры с их патентованной архитектурой и исполь­зованием присоединяемых к главной машине терминалов. По мере продолжения процесса разукрупнения (downsizing) и увеличения производительности платформы Intel наиболее мощные ПК (но все же чаще открытые системы на базе UNIX) стали использоваться в качестве серверов, постепенно заменяя миникомпьютеры.

Среди других факторов, способствующих этому процессу, следует выделить:

Применение ПК стало более разнообразным. Помимо обычных для этого класса систем текстовых процессоров, даже средний пользователь ПК может теперь ра­ботать сразу с несколькими прикладными пакетами, включая электронные табли­цы, базы данных и высококачественную графику.

Адаптация графических пользовательских интерфейсов существенно увеличила требования пользователей ПК к соотношению производительность/стоимость. И хотя оболочка MS Windows может работать на моделях ПК 386SX с 2 Мбайтами оперативной памяти, реальные пользователи хотели бы использовать все преиму­щества подобных систем, включая возможность комбинирования и эффективного использования различных пакетов.

Широкое распространение систем мультимедиа прямо зависит от возможности использования высокопроизводительных ПК и рабочих станций с адеквантными аудио- и графическими средствами, и объемами оперативной и внешней памяти.

Слишком высокая стоимость мейнфреймов и даже систем среднего класса помогла сместить многие разработки в область распределенных систем и систем клиент-сервер, которые многим представляются вполне оправданной по экономическим соображениям альтернативой. Эти системы прямо базируются на высоконадеж­ных и мощных рабочих станциях и серверах.

В начале представлялось, что необходимость сосредоточения высокой мощности на каждом рабочем месте приведет к переходу многих потребителей ПК на UNIX-станции. Это определялось частично тем, что RISC-процессоры, использовавшиеся в рабочих станциях на базе UNIX, были намного более производительными по срав­нению с CISC-процессорами, применявшимися в ПК, а частично мощностью систе­мы UNIX по сравнению с MS-DOS и даже OS/2.

Производители рабочих станций быстро отреагировали на потребность в низкосто­имостных моделях для рынка коммерческих приложений. Потребность в высокой мощности на рабочем столе, объединенная с желанием поставщиков UNIX-систем продавать как можно больше своих изделий, привела такие компании как Sun Micro­systems и Hewlett Packard на рынок рабочих станций для коммерческих приложений. И хотя значительная часть систем этих фирм все еще ориентирована на технические приложения, наблюдается беспрецедентный рост продаж продукции этих компаний для работы с коммерческими приложениями, требующими все большей и большей мощности для реализации сложных, сетевых прикладных систем, включая системы мультимедиа.

Это привело к временному отступлению производителей ПК на базе микропроцессо­ров Intel. Острая конкуренция со стороны производителей UNIX-систем и потребно­сти в повышении производительности огромной уже инсталлированной базы ПК, заставили компанию Intel форсировать разработку высокопроизводительных про­цессоров семейства 486 и Pentium. Процессоры 486 и Pentium, при разработке кото-

©Центр Информационных Технологий, 1995 8

рого были использованы многие подходы, применявшиеся ранее только в RISC-процессорах, а также использование других технологических усовершенствований, таких как архитектура локальной шины, позволили снабдить ПК достаточной мощ­ностью, чтобы составить конкуренцию рабочим станциям во многих направлениях рынка коммерческих приложений. Правда для многих других приложений, в частно­сти, в области сложного графического моделирования, ПК все еще сильно отстают.

1.2.2. X-терминалы

X-терминалы представляют собой комбинацию бездисковых рабочих станций и стандартных ASCII-терминалов. Бездисковые рабочие станции часто применялись в качестве дорогих дисплеев и в этом случае не полностью использовали локальную вычислительную мощь. Одновременно многие пользователи ASCII-терминалов хо­тели улучшить их характеристики, чтобы получить возможность работы в много­оконной системе и графические возможности. Совсем недавно, как только стали дос­тупными очень мощные графические рабочие станции, появилась тенденция приме­нения "подчиненных" Х-терминалов, которые используют рабочую станцию в каче­стве локального сервера.

На компьютерном рынке Х-терминалы занимают промежуточное положение между персональными компьютерами и рабочими станциями. Поставщики Х-терминалов заявляют, что их изделия более эффективны в стоимостном выражении, чем рабочие станции высокого ценового класса, и предлагают увеличенный уровень производи­тельности по сравнению с персональными компьютерами. Быстрое снижение цен, прогнозируемое иногда в секторе Х-терминалов, в настоящее время идет очевидно благодаря обострившейся конкуренции в этом секторе рынка. Многие компании на­чали активно конкурировать за распределение рынка, а быстрый рост объемных по­ставок создал предпосылки для создания такого рынка. В настоящее время уже дос­тигнута цена в $1000 для Х-терминалов начального уровня, что делает эту техноло­гию доступной для широкой пользовательской базы.

Как правило, стоимость Х-терминалов составляет около половины стоимости срав­нимой по конфигурации бездисковой машины и примерно четверть стоимости пол­ностью оснащенной рабочей станции.

Что такое X-терминал? Типовой X-терминал включает следующие элементы:

Экран высокого разрешения - обычно размером от 14 до21 дюйма по диаго­нали;

Микропроцессор на базе Motorola 68xxx или RISC-процессор типа Intel i960, MIPS R3000 или AMD29000;

Отдельный графический сопроцессор в дополнение к основному процессо­ру, поддерживающий двухпроцессорную архитектуру, которая обеспечивает более быстрое рисование на экране и прокручивание экрана;

Базовые системные программы, на которых работает система X-Windows и выполняются сетевые протоколы;

Программное обеспечение сервера XII;

Переменный объем локальной памяти (от 2 до 8 Мбайт) для дисплея, сете­вого интерфейса, поддерживающего TCP/IP и другие сетевые протоколы.

Порты для подключения клавиатуры и мыши.

Х-терминалы отличаются от ПК и рабочих станций не только тем, что не выполняет функции обычной локальной обработки. Работа Х-терминалов зависит от главной (хост) системы, к которой они подключены посредством сети. Для того, чтобы X-

©Центр Информационных Технологий, 1995 9

терминал мог работать, пользователи должны инсталлировать программное обеспе­чение многооконного сервера XII на главном процессоре, выполняющим приклад­ную задачу (наиболее известная версия XII Release 5). X-терминалы отличаются также от стандартных алфавитно-цифровых ASCII и традиционных графических дисплейных терминалов тем, что они могут быть подключены к любой главной сис­теме, которая поддерживает стандарт X-Windows. Более того, локальная вычисли­тельная мощь Х-терминала обычно используется для обработки отображения, а не обработки приложений (называемых клиентами), которые выполняются удаленно на главном компьютере (сервере). Вывод такого удаленного приложения просто ото­бражается на экране Х-терминала.

Минимальный объем требуемой для работы памяти Х-терминала составляет 1 Мбайт, но чаще 2 Мбайта. В зависимости от функциональных возможностей изделия оперативная память может расширяться до 32 Мбайт и более.

Оснащенный стандартной системой X-Windows, X-терминал может отображать на одном и том же экране множество приложений одновременно. Каждое приложение может выполняться в своем окне и пользователь может изменять размеры окон, их месторасположение и манипулировать ими в любом месте экрана.

X-Windows - результат совместной работы Массачусетского технологического ин­ститута (MIT) и корпорации DEC. Система X-Windows (известная также под именем X) в настоящее время является открытым де-факто стандартом для доступа к множе­ству одновременно выполняющихся приложений с возможностями многооконного режима и графикой высокого разрешения на интеллектуальных терминалах, персо­нальных компьютерах, рабочих станциях и Х-терминалах. Она стала стандартом для обеспечения интероперабельности (переносимости) продуктов многих поставщиков и для организации доступа к множеству приложений. В настоящее время X-Windows является стандартом для разработки пользовательского интерфейса. Более 90% по­ставщиков UNIX-рабочих станций и многие поставщики персональных компьюте­ров адаптировали систему X-Windows и применяют в качестве стандарта.

1.2.3. Серверы

Прикладные многопользовательские коммерческие и бизнес-системы, включающие системы управления базами данных и обработки транзакций, крупные издательские системы, сетевые приложения и системы обслуживания коммуникаций, разработку программного обеспечения и обработку изображений все более настойчиво требуют перехода к модели вычислений "клиент-сервер" и распределенной обработке. В рас­пределенной модели "клиент-сервер" часть работы выполняет сервер, а часть пользо­вательский компьютер (в общем случае клиентская и пользовательская части могут работать и на одном компьютере). Существует несколько типов серверов, ориенти­рованных на разные применения: файл-сервер, сервер базы данных, принт-сервер, вычислительный сервер, сервер приложений. Таким образом, тип сервера определя­ется видом ресурса, которым он владеет (файловая система, база данных, принтеры, процессоры или прикладные пакеты программ).

С другой стороны существует классификация серверов, определяющаяся масштабом сети, в которой они используются: сервер рабочей группы, сервер отдела или сервер масштаба предприятия (корпоративный сервер). Эта классификация весьма условна. Например, размер группы может меняться в диапазоне от нескольких человек до не­скольких сотен человек, а сервер отдела обслуживать от 20 до 150 пользователей. Очевидно в зависимости от числа пользователей и характера решаемых ими задач требования к составу оборудования и программного обеспечения сервера, к его на­дежности и производительности сильно варьируются.

©Центр Информационных Технологий, 1995 10

Файловые серверы небольших рабочих групп (не более 20-30 человек) проще всего реализуются на платформе персональных компьютеров и программном обеспечении Novell NetWare. Файл-сервер, в данном случае, выполняет роль центрального храни­лища данных. Серверы прикладных систем и высокопроизводительные машины для среды "клиент-сервер" значительно отличаются требованиями к аппаратным и про­граммным средствам.

Типичными для небольших файл-серверов являются: процессор 486DX2/66 или более быстродействующий, 32-Мбайт ОЗУ, 2 Гбайт дискового пространства и один адап­тер Ethernet lOBaseT, имеющий быстродействие 10 Мбит/с. В состав таких серверов часто включаются флоппи-дисковод и дисковод компакт-дисков. Графика для боль­шинства серверов несущественна, поэтому достаточно иметь обычный монохромный монитор с разрешением VGA.

Скорость процессора для серверов с интенсивным вводом/выводом некритична. Они должны быть оснащены достаточно мощными блоками питания для возможности установки дополнительных плат расширения и дисковых накопителей. Желательно применение устройства бесперебойного питания. Оперативная память обычно имеет объем не менее 32 Мбайт, что позволит операционной системе (например, NetWare) использовать большие дисковые кэши и увеличить производительность сервера. Как правило, для работы с многозадачными операционными системами такие серверы оснащаются интерфейсом SCSI (или Fast SCSI). Распределение данных по несколь­ким жестким дискам может значительно повысить производительность.

При наличии одного сегмента сети и 10-20 рабочих станций пиковая пропускная спо­собность сервера ограничивается максимальной пропускной способностью сети. В этом случае замена процессоров или дисковых подсистем более мощными не увели­чивают производительность, так как узким местом является сама сеть. Поэтому важ­но использовать хорошую плату сетевого интерфейса.

Хотя влияние более быстрого процессора явно на производительности не сказывает­ся, оно заметно снижает коэффициент использования ЦП. Во многих серверах этого класса используется процессоры 486DX2/66, Pentium с тактовой частотой 60 и 90 МГц, microSPARC-II и PowerPC. Аналогично процессорам влияние типа системной шины (EISA со скоростью 33 Мбит/с или PCI со скоростью 132 Мбит/с) также мини­мально при таком режиме использования.

Однако для файл-серверов общего доступа, с которыми одновременно могут работать несколько десятков, а то и сотен человек, простой однопроцессорной платформы и программного обеспечения Novell может оказаться недостаточно. В этом случае ис­пользуются мощные многопроцессорные серверы с возможностями наращивания опе­ративной памяти до нескольких гигабайт, дискового пространства до сотен гигабайт, быстрыми интерфейсами дискового обмена (типа Fast SCSI-2, Fast&Wide SCSI-2 и Fi­ber Channel) и несколькими сетевыми интерфейсами. Эти серверы используют опера­ционную систему UNIX, сетевые протоколы TCP/IP и NFS. На базе многопроцессор­ных UNIX-серверов обычно строятся также серверы баз данных крупных информаци­онных систем, так как на них ложится основная нагрузка по обработке информацион­ных запросов. Подобного рода серверы получили название суперсерверов.

По уровню общесистемной производительности, функциональным возможностям отдельных компонентов, отказоустойчивости, а также в поддержке многопроцессор­ной обработки, системного администрирования и дисковых массивов большой емко­сти суперсерверы вышли в настоящее время на один уровень с мейнфреймами и мощными миникомпьютерами. Современные суперсерверы характеризуются:

наличием двух или более центральных процессоров RISC, либо Pentium, либо Intel 486;

©Центр Информационных Технологий, 1995 11

многоуровневой шинной архитектурой, в которой запатентованная высоко­скоростная системная шина связывает между собой несколько процессоров и оперативную память, а также множество стандартных шин ввода/вывода, размещенных в том же корпусе;

поддержкой технологии дисковых массивов RAID;

поддержкой режима симметричной многопроцессорной обработки, которая позволяет распределять задания по нескольким центральным процессорам или режима асимметричной многопроцессорной обработки, которая допус­кает выделение процессоров для выполнения конкретных задач.

Как правило, суперсерверы работают под управлением операционных систем UNIX, а в последнее время и Windows NT (на Digital 2100 Server Model A500MP), которые обеспечивают многопотоковую многопроцессорную и многозадачную обработку. Суперсерверы должны иметь достаточные возможности наращивания дискового пространства и вычислительной мощности, средства обеспечения надежности хране­ния данных и защиты от несанкционированного доступа. Кроме того, в условиях бы­стро растущей организации, важным условием является возможность наращивания и расширения уже существующей системы.

1.2.4. Мэйнфреймы

Мейнфрейм - это синоним понятия "большая универсальная ЭВМ". Мейнфреймы и до сегодняшнего дня остаются наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров) вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Они могут включать один или несколько про­цессоров, каждый из которых, в свою очередь, может оснащаться векторными со­процессорами (ускорителями операций с суперкомпьютерной производительностью). В нашем сознании мейнфреймы все еще ассоциируются с большими по габаритам машинами, требующими специально оборудованных помещений с системами водя­ного охлаждения и кондиционирования. Однако это не совсем так. Прогресс в облас­ти элементно-конструкторской базы позволил существенно сократить габариты ос­новных устройств. Наряду со сверхмощными мейнфреймами, требующими органи­зации двухконтурной водяной системы охлаждения, имеются менее мощные модели, для охлаждения которых достаточно принудительной воздушной вентиляции, и мо­дели, построенные по блочно-модульному принципу и не требующие специальных помещений и кондиционеров.

Основными поставщиками мейнфреймов являются известные компьютерные компа­нии IBM, Amdahl, ICL, Siemens Nixdorf и некоторые другие, но ведущая роль при­надлежит безусловно компании IBM. Именно архитектура системы IBM/360, выпу­щенной в 1964 году, и ее последующие поколения стали образцом для подражания. В нашей стране в течение многих лет выпускались машины ряда ЕС ЭВМ, являвшиеся отечественным аналогом этой системы.

В архитектурном плане мейнфреймы представляют собой многопроцессорные систе­мы, содержащие один или несколько центральных и периферийных процессоров с общей памятью, связанных между собой высокоскоростными магистралями переда­чи данных. При этом основная вычислительная нагрузка ложится на центральные процессоры, а периферийные процессоры (в терминологии IBM - селекторные, блок-мультиплексные, мультиплексные каналы и процессоры телеобработки) обеспечива­ют работу с широкой номенклатурой периферийных устройств.

Первоначально мейнфреймы ориентировались на централизованную модель вычис­лений, работали под управлением патентованных операционных систем и имели ог­раниченные возможности для объединения в единую систему оборудования различ­ных фирм-поставщиков. Однако повышенный интерес потребителей к открытым си-

стемам, построенным на базе международных стандартов и позволяющим достаточ­но эффективно использовать все преимущества такого подхода, заставил поставщи­ков мейнфреймов существенно расширить возможности своих операционных систем в направлении совместимости. В настоящее время они демонстрирует свою "открытость", обеспечивая соответствие со спецификациями POSIX 1003.3, возмож­ность использования протоколов межсоединений OSI и TCP/IP или предоставляя возможность работы на своих компьютерах под управлением операционной системы UNIX собственной разработки.

Стремительный рост производительности персональных компьютеров, рабочих станций и серверов создал тенденцию перехода с мейнфреймов на компьютеры менее дорогих классов: миникомпьютеры и многопроцессорные серверы. Эта тенденция получила название "разукрупнение" (downsizing). Однако этот процесс в самое после­днее время несколько замедлился. Основной причиной возрождения интереса к мей-нфреймам эксперты считают сложность перехода к распределенной архитектуре кли­ент-сервер, которая оказалась выше, чем предполагалось. Кроме того, многие пользователи считают, что распределенная среда не обладает достаточной надежнос­тью для наиболее ответственных приложений, которой обладают мейнфреймы.

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.

1.2.5. Кластерные архитектуры

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 проявле-

©Центр Информационных Технологий, 1995 13

ния 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, контролепригодности 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 ленточным и 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.

©Центр Информационных Технологий, 1995 14

Расширяемость. Увеличение вычислительной мощности кластера достигается под­ключением к нему дополнительных VAX-компьютеров. Дополнительные накопители на магнитных дисках и магнитных лентах 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. Более подробно различные способы организации связи компьюте­ров внутри кластера и особенности системного программного обеспечения различ­ных фирм-поставщиков рассмотрены в разд. 1.10 настоящего обзора.

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

©Центр Информационных Технологий, 1995 15

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.

©Центр Информационных Технологий, 1995 16


Случайные файлы

Файл
kursov article.doc
126275.rtf
3154-1.rtf
143177.rtf
163448.rtf