Еще вчера идея построить “дата-центр в коробке” казалась немыслимой, однако инженерам компании Sun Microsystems в рамках амбициозного проекта Thumper удалось сделать невозможное. Результатом нескольких лет усилий стал первый в мире гибридный сервер обработки данных, объединивший в одном корпусе не только вычислительную платформу, но и систему хранения данных (СХД) вместе с блоком ввода-вывода.



Архитектура большинства современных решений по обработке информационных массивов в компаниях предполагает использование отдельных СХД и выделенных серверов для их обработки. Однако такой подход не всегда является самым эффективным с точки зрения плотности размещения данных, времени обращения к ним и удельной стоимости хранения в пересчете на единицу объема. Часто усугубляет ситуацию и использование специализированных систем, чье производство и эксплуатация обходятся гораздо дороже.

По оценкам специалистов, объемы данных в современном мире растут внушительными темпами — около 50% в год или 390 Гб/с. Корпоративным приложениям приходится обрабатывать все большее количество потоков информации, это неизбежно влечет за собой необходимость наращивания пропускной способности сетевой инфраструктуры и, как следствие, ее заметное удорожание. Компании вынуждены нести неоправданные расходы на аренду или приобретение площадей для размещения оборудования и дополнительные системы энергообеспечения и охлаждения. Нередко расходы на хранение информации достигают астрономических цифр, что существенно затрудняет или вообще делает невозможным принятие жизненно важных для бизнеса решений.

Выходом из сложившейся ситуации может стать применение интегрированных систем, пригодных для решения широкого круга задач и сочетающих в одном корпусе вычислительные функции, хранилища данных, сетевое оборудование и соответствующее ПО. Компания Sun первой в индустрии сумела в сжатые сроки представить широкой общественности продукт, для которого до недавнего времени даже не существовало соответствующей его возможностям и особенностям строения классификации. Он получил название сервера данных, или, как его окрестили некоторые технические специалисты, сторвера (от слияния английских слов storage и server).

Первый в мире

Начавшееся несколько лет назад широкомасштабное сотрудничество Sun с AMD в конечном итоге вылилось в появление очень успешного семейства корпоративных серверов Sun Fire x64 (кодовое название Galaxy). В их основу легли построенные на основе 64-разрядной х86-архитектуры процессоры Opteron, снискавшие заслуженную популярность среди крупнейших производителей серверного оборудования. Отличительной особенностью новой линейки стала высокая производительность, прекрасные управляемость и удобство обслуживания в сочетании с весьма демократичной ценой.


Представленный летом 2006 года сервер данных X4500 не стал исключением и наряду с другими продуктами вошел в состав семейства Sun Fire. Его основу составляют два двухъядерных процессора AMD Opteron модели 285 с тактовой частотой 2,6 ГГц и 1 Мб кэш-памяти второго уровня для каждого ядра. Платформа позволяет установить по четыре DIMM-модуля памяти DDR400 для каждого процессорного разъема, что соответствует общему объему 16 Гб при использовании планок по 2 Гб. Процессоры и память объединяет высокоскоростная шина HyperTransport (HT) с пропускной способностью 8 Гб/с. 

Три HT/PCI-X моста AMD8132 обеспечивают взаимодействие с процессорами и памятью шести контроллеров SATA II, подсоединенных по шине PCI-X. С помощью каждого из них можно подключить до восьми 3,5-дюймовых жестких дисков объемом 500 Гб. В сумме 48 дисков Hitachi DeskStar со скоростью вращения шпинделя 7200 об./мин позволяют хранить в 4U-корпусе (высота 7 дюймов или 17,8  см) до 24 Тб информации. Таким образом, по плотности размещения данных Sun Fire X4500 примерно в пять раз превосходит обычные серверы, а применение недорогих и производительных винчестеров SATA II снижает стоимость дискового пространства до рекордной величины 2 долл./Гб.

Поскольку X4500 работает под управлением предустановленной 64-разрядной Sun Solaris 10, его обладатели получают возможность воспользоваться одним из главных преимуществ этой ОС с открытым исходным кодом — “самовосстанавливающейся” 128-разрядной файловой системой ZFS (Zettabyte File System). Она имеет программную реализацию технологии RAID-Z, которая поддерживает объединение дисков в RAID-массивы уровней 0, 1, 0+1, 5 при минимальных накладных расходах. Кроме того, ZFS позволяет сводить диски в пулы хранения данных, обеспечивая тем самым лучшую сохранность информации и упрощение задач по администрированию дисков.

Еще два моста AMD8132 отвечают за интеграцию в платформу двух внутренних низкопрофильных 64-разрядных разъемов MD2 PCI-X 133 МГц для установки плат расширения и четырех сетевых адаптеров Gigabit Ethernet. На передней и задней панели Sun Fire X4500 присутствует по два порта USB 2.0. Разъем VGA служит для подключения к серверу устройства отображения информации.

Отдельный специализированный порт Ethernet 10/100Base-T служит для управления сервером, возможно подключение и по асинхронному интерфейсу TIA/EIA-232-F. Все функции удаленного администрирования берет на себя встроенный сервисный процессор Sun ILOM (Integrated Lights Out Manager) с независимым питанием, собственной ОС и усиленными механизмами безопасности. Он поддерживает управление по общему и дополнительному каналам связи согласно спецификациям CLI и IPMI 2.0 и дополнительному каналу по SNMP. В качестве средства администрирования допустимо применение консоли KVMS (Keyboard, Video, Mouse, Storage), графического интерфейса в окне веб-браузера или командной строки. При наличии в организации наряду с X4500 большого количества других систем Sun  x64 имеет смысл использовать специализированное ПО N1 System Manager для централизованного управления группами серверов. Оно полностью берет на себя управление жизненным циклом сотен устройств, установку на них необходимых программных продуктов и в результате снижает совокупную стоимость владения и административные издержки.

Sun Fire X4500 отличает высокий уровень готовности. За электроснабжение в нем отвечает продублированный источник питания с функцией “горячей” замены, а охлаждение обеспечивают пять резервированных вентиляторных модулей с возможностью замены без необходимости выключения сервера. Режим Hot Swap поддерживают и все без исключения жесткие диски. Каждый компонент имеет отдельный светодиод, сообщающий о его текущем состоянии. Для оперативной памяти предусмотрена поддержка технологий коррекции ошибок ЕСС и ChipKill  — последняя позволяет системе продолжать работу даже при выходе из строя одной из микросхем модуля DIMM.  

Существенно увеличить надежность системы в целом позволяет ряд специфических возможностей Sun Solaris  10. Например, функция контейнеров не только в несколько раз увеличивает степень загрузки сервера, но и изолирует приложения друг от друга во избежание взаимного влияния системных сбоев. Компонент Solaris Fault Manager из состава технологии Predictive Self Healing осуществляет предикативный мониторинг сбоев процессора, памяти и подсистемы ввода/вывода и устраняет их до возникновения критических ситуаций, способных привести к остановке сервера.

Широкие горизонты


Несмотря на кажущуюся специфичность нового продукта Sun, он допускает множество вариантов применения. Пожалуй, наиболее показательным на сегодняшний день остается проект токийского технологического института (TiTech) по созданию самого быстрого за пределами США суперкомпьютера Tsubame с вычислительной мощностью 36,36 TFLOPS. Он построен на базе 10480 процессорных ядер AMD Opteron, в его состав входит 655 серверов Sun Fire X4600, 42 сервера данных Sun Fire X4500, 21 Тб оперативной памяти и одна СХД объемом 1 Пб. Использование X4500 для высокопроизводительных и Grid-вычислений открывает значительные перспективы, поскольку эти продукты сочетают низкую стоимость хранения информации в сочетании с отличной масштабируемостью, быстротой развертывания, возможностью высокоскоростного обмена данными между дисками в рамках одной системы до 2 Гб/с и дисками и сетью до 1 Гб/с. На построение Tsubame понадобился всего один месяц.   

Практически одновременно с анонсом сервера данных с Sun заключила соглашение небольшая компания Greenplum, которая специализируется на разработке ПО для бизнес-анализа. В соответствии с ним Greenplum начала продавать собственные программные продукты, работающие с модифицированной версией базы данных PostgreSQL с открытым кодом и файловой системой ZFS, в комплекте с оборудованием Sun. Оно включает стойку с устройствами X4500 и сервер Х4100 для оптимизации распараллеливания потоков между ними. Модель DW100 позволяет сканировать 1 Тб данных всего за минуту при энергоэффективности 110 Вт/Тб и стоимости из расчета 17,5 тыс. долл. за терабайт. Модульный дизайн системы делает возможным быстрое наращивание ее емкости вплоть до 1 Пб.

Если обратиться к истории проекта Thumper, несложно выяснить, какая идея послужила прообразом для создания Sun Fire X4500. Изначально речь шла исключительно о потоковом видео — впоследствии сфера применения сервера данных стала существенно шире, однако он в полной мере сохранил возможности оперативной обработки большого числа видеопотоков. Этот продукт представляет немалый интерес для активно развивающихся в настоящее время крупных розничных сетей, которым необходимо с минимальными затратами организовать надежные системы видеонаблюдения с привлечением большого числа камер. Один сервер X4500 способен анализировать информацию, поступающую одновременно с 1 тыс. камер, и непрерывно записывать видео со 120 источников в течение двух месяцев (640х480 @ 15 кадров/с).

Смелые итоги

Некоторые аналитики ошибочно считают, что, выпустив первый в индустрии сервер данных, Sun сделала опрометчивый шаг, рискуя столкнуться с недостаточным пониманием со стороны заказчиков целесообразности внедрения непривычного для них продукта. Однако то же утверждение в одинаковой мере справедливо для всех без исключения инноваций, включая те, которые не единожды кардинально меняли всеобщее представление о роли ИТ в бизнесе. Рынок СХД растет опережающими темпами, и это лучшее подтверждение необходимости поиска более эффективных и производительных решений по обработке информации, а значит правильности и перспективности избранного Sun пути. Ведущие разработчики профильного ПО, включая Agnostic Media, Front Porch, Greenplum, SAS и Symantec, уже объявили о поддержке этого многообещающего продукта  — Sun Fire X4500.