Современные серверные платформы: существует ли универсальное решение?

Поводом для написания этой статьи послужили не только многочисленные вопросы читателей, но и заявления некоторых вендоров об «универсальности» технологий, применяемых при построении серверов. Так, хотя разработчики и поставщики пришли к единодушному выводу о том, что каждая задача требует индивидуального подхода к решению, вопросы о приобретении «недорогого сервера общего назначения» по-прежнему задаются.

Причиной для этих и подобных вопросов стало неистребимое желание пользователей получить в свое распоряжение некий универсальный инструмент, позволяющий раз и навсегда решить все возникшие (или предполагающиеся) проблемы. Такой подход чрезвычайно часто встречается не только у представителей компаний из сектора SMB, но также и в крупных корпорациях, желающих приобрести сервер для решения широкого круга задач одной рабочей группы.

К сожалению, эта позиция подогревается заявлениями разработчиков платформ о том, что вычислительная (а впрочем, и общая) производительность современных систем такова, что больше приходится говорить о времени простоя и эффективной утилизации ресурсов, чем о нехватке мощностей для решения той или иной задачи.

В подобном утверждении, конечно, есть смысл: если рассмотреть «топовую» конфигурацию современных серверных платформ, предполагающих применение многоядерных процессоров, емких высокоскоростных накопителей, RAID-контроллеров последних поколений, больших объемов оперативной памяти с многоканальным доступом и высокопроизводительных сетевых интерфейсов, то вывод однозначен: существует крайне ограниченное количество приложений, способных «без остатка» использовать все вышеперечисленные ресурсы.

Конечно, файловому серверу скорее всего не понадобится сверхмощный процессор – акцент в данном случае стоит сделать на производительность дисковой подсистемы и сетевой интерфейс. Но тут уже вступают в силу неумолимые законы рынка: даже если двухъядерный CPU не нужен, он все равно будет установлен (справедливости ради стоит отметить, что не исключено применение и четырехъядерного – их цена примерно на одном уровне).

Таким образом, клиент получает в свое распоряжение устройство, прекрасно справляющееся с основной задачей, но при этом имеющее избыток вычислительной мощности, которая не используется. Тут же отметим, что для backup-сервера ситуация еще хуже – там и дисковая подсистема зачастую не слишком нагружена. Поэтому и предлагается, например, концепция виртуализации, предполагающая совместное решение нескольких разнотипных задач на одном сервере.

Кроме этого, существует определенный набор типовых задач, возникающих в рамках современного предприятия. Среди них можно выделить уже упоминавшийся файловый сервис, группу Web-сервисов, клиент-серверные технологии (например, ПО класса ERP), а также разнообразные сетевые службы – сервер может выполнять функции интернет-шлюза, почтового ресурса, контроллера домена и управления полномочиями, а также обеспечивать общую сетевую и антивирусную защиту (брандмауэр) и т. д.

Поэтому выбирая «главный компьютер», покупатель зачастую и поднимает вопрос об универсальности, желая получить устройство, которое справится со всеми перечисленными задачами, ограничивая свои требования к системе исключительно ценовой планкой.

В такой ситуации и было введено понятие «сервер общего назначения»: по мнению производителя, предлагаемый вариант комплектации с вероятными незначительными изменениями подходит для решения 60–80% современных типовых задач небольшого предприятия или рабочей группы. Разумеется, более точно определить это понятие не представляется возможным: роль здесь играет не только цена, но и обязательное согласие с тем, что с одними задачами сервер будет справляться очень хорошо, а с другими – лишь на твердую троечку. Соответственно, рассматривать подобный подход как временную меру или компромиссное решение возможно, но рекомендовать его кому-либо не стоит: все-таки выбор имеет смысл делать, основываясь исключительно на концепции специализированных конфигураций, подобранных для решения той или иной задачи.

Но так как вопрос был поднят, мы взялись за рассмотрение нескольких конфигураций серверов от локальных поставщиков, к которым предъявлялись определенные требования. В первую очередь предполагалось, что системы должны быть построены на базе современных платформ (в том числе с CPU из «верхних» продуктовых линеек для каждого производителя процессоров), допускающих возможность дальнейшей модернизации, и при этом не содержать узлов «начального уровня» (например, дисков SATA).

После определения примерной конфигурации системы было сформулировано и второе требование: стоимость ее должна быть максимально низкой. Забегая вперед, отметим, что такие комплексы были предварительно оценены в сумму порядка $4500, что вполне соответствовало пожеланиям многих клиентов – «приобрести оборудование не дороже $5000».

Отметим, что компании зачастую собираются приобрести не только сервер, но еще и дополнительное сетевое и коммутационное оборудование, поэтому требования к цене были довольно жесткими – чем дешевле, тем лучше. Но собрать конфигурацию менее чем за $4000 на «топовых» элементах практически невозможно без сознательного ухудшения тех или иных параметров.

Итак, прежде чем перейти к описанию систем, расскажем о выбранной конфигурации. Платформы на процессорах AMD и Intel должны были включать соответственно по два серверных CPU Opteron (два ядра) и Xeon (четыре ядра), оснащаться не менее чем 4 GB ОЗУ и содержать дисковую подсистему на основе SAS или SCSI, в составе которой должно быть не менее четырех HDD, объединенных в RAID-массив уровня 10. При этом обязательным условием являлось наличие двух или более модулей питания c возможностью горячей замены критических узлов для обеспечения достаточного уровня отказоустойчивости сервера. Остальная комплектация оставалась на усмотрение поставщика.

Конструктивы и комплектация

Supermicro (платформа Intel)

Рассматриваемые решения представлены в типовых шасси обоих видов – стоечные и пьедестальные. Так, серверы Supermicro собраны в корпусах высотой 2U и рассчитаны на монтаж в стандартную стойку. В них предусмотрена возможность установки до восьми жестких дисков, в комплект вошел и оптический привод с интерфейсом PATA. В качестве дисковой подсистемы была выбрана хорошо зарекомендовавшая себя ранее схема на основе технологии SCSI с модулем ZCR – она одинакова для обеих разработок.

Имеются два источника питания с возможностью горячей замены, система охлаждения (прямоточная на основе трех вентиляторов) успешно справляется со своей задачей – в процессе тестирования не отмечено критического перегрева узлов и модулей.

В BIOS предусмотрена возможность программного управления частотой вращения, доступны два режима – Server и Workstation. В последнем из них уровень шума в случае малой нагрузки минимален и позволяет разместить сервер даже в пределах рабочей зоны.

Supermicro (платформа AMD)

Компоновка и прокладка кабелей и качество сборки хорошие. Также учтены все особенности прохождения воздушных потоков и предприняты меры для устранения преград на их пути. Для перераспределения воздуха на горячие узлы предусмотрены специальные кожухи: для платформы Intel – жесткий прозрачный пластиковый, а для AMD – более мягкий и тонкий. Последний довольно неудобен в установке и ничем не закреплен, хотя со своей задачей справляется. С точки зрения инженерного решения не совсем понятен такой подход специалистов Supermicro: вряд ли стоимость этого компонента существенно влияет на цену всего шасси.

В отличие от продуктов Supermicro серверы Entry смонтированы в корпусах пьедестального типа. Это может быть выгодным для тех потребителей, у которых нет монтажной стойки, хотя конструкция шасси допускает возможность установки и в нее, занимая высоту 4U.

Entry x215 (платформа Intel)

Размер шасси позволяет использовать до восьми HDD, системы оснащены, помимо оптического привода с интерфейсом SATA, флоппи-дисководом. Собственно дисковая подсистема построена на основе более современной технологии SAS с применением RAID-контроллера последнего поколения Adaptec 3805 и дисков Hitachi с частотой вращения 15 000 об/мин. Стоит отметить, что такой подход более перспективен для дальнейшего наращивания производительности системы или модернизации в сторону специализированного решения.

Entry a215 (платформа AMD)

Система охлаждения комбинированная, выполнена на базе пяти вентиляторов, два из которых смонтированы непосредственно на радиаторы процессоров, остальные три (один вытяжной, два нагнетающих) обеспечивают благоприятный тепловой режим для других компонентов системы. Такое решение весьма эффективно, но имеет довольно высокий уровень шума – несмотря на возможность программного управления частотой вращения крыльчаток, размещение этих серверов в рабочей зоне не рекомендуется.

Узел питания включает в себя три источника с возможностью горячей замены, что не только повышает надежность системы, но и предполагает достаточный запас по питанию для ее модернизаций. Качество сборки хорошее, но в некоторых местах наблюдается незначительное перекрывание жгутами кабелей зоны прохождения воздушного потока. Дополнительно стоит отметить, что выбранный тип корпусов допускает установку плат расширения стандартной высоты.

Методика и результаты тестирования

Для оценки общего быстродействия использовались два набора тестов. Первый из них, предназначенный для оценки вычислительной производительности платформ (в GFLOPS), проводился с помощью Linpack benchmark (версия HPL), выполняющего решение систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) методом LU-факторизации (LU-разложения) с выбором ведущего элемента столбца. В нашем случае применялась упомянутая выше версия теста HPL, позволяющая задать все значимые параметры алгоритма, подбирая их для наилучшей производительности. Второй тест использовался для оценки дисковой подсистемы. Измерения проводились посредством пакета IOMeter в режимах Database и File Server c различной глубиной очереди запросов, характерной для моделирования разной степени загрузки.

Сразу отметим, что целью тестирования не ставилась попытка выяснить, которая из рассмотренных систем «самая лучшая». Как было сказано выше, каждая из них покажет лучшие результаты для какой-либо конкретной модели использования, причем в целом все они смогут решать довольно широкий круг типичных «серверных» задач.

Применение методики оценки вычислительной производительности потребовало ряда предварительных тестов, чтобы подобрать оптимальные значения параметров. Так, размер матрицы выбирался исходя из объема оперативной памяти – все расчеты должны были проводиться именно в ней, без использования файла подкачки.

Дальнейшее увеличение размера приводило к резкому падению производительности. Тут стоит сразу же отметить: несмотря на различные типы применяемых процессоров, дополнительные тесты выявили, что на упомянутые параметры влияет исключительно объем ОЗУ. При его изменении средняя производительность платформы (с учетом погрешности измерений) оставалась на одном уровне. Для проверки этого выполнялись замеры на системах с 2 и 8 GB оперативной памяти.

При тестировании платформ обоих типов использовались специализированные библиотеки, соответственно ACML для Opteron и MKL для Xeon. Помимо этого, приведены результаты, полученные с помощью универсальных библиотек ATLAS, автоматически оптимизирующихся в процессе компиляции под каждую систему. Все измерения проводились под управлением ОС CentOS Linux версии 4. Их результаты отражены на диаграммах, и подробных комментариев к ним приводить не будем – очевидно, что сравнивать производительность процессоров с разным количеством ядер некорректно, равно как и бессмысленно сравнивать дисковые подсистемы SCSI и SAS – и те, и другие имеет смысл использовать в разных задачах.

Учитывая оценку быстродействия, стоит помнить, что в первую очередь на нее влияет оптимизация исполняемых приложений – выигрыш для многоядерных систем возможен только в том случае, если ПО специально написано для подобных конфигураций.

Технические характеристики серверов
Параметры Supermicro (Intel) Supermicro (AMD) Entry x215 Entry a215
Шасси Стоечный, 2U Пьедестальный
Материнская плата Supermicro X7DB8 Supermicro H8DM8-2 TYAN S5380G2NR Tempest i5000PX TYAN S2912G2NR Thunder n3600R
Процессоры 2×Xeon 5310 2×Opteron 2212 2×Xeon 5335 2×Opteron 2214
Память FB-DIMM, 4 GB, PC2-5300 ECC DDR2-667, 4 GB, ECC, reg FB-DIMM, 4 GB, PC2-5300 ECC DDR2-667, 4 GB, ECC, reg
RAID-контроллер AOC-LPZCR2 Adaptec SAS RAID 3805
Жесткие диски 4×SCSI, 73 Gb, Seagate ST373207LC 10K 4×SAS, 73 GB Hitachi HUS151473VLS300 15K
Источники питания 2×700 Вт 3×600 Вт
Сетевой интерфейс 2×Gigabit Ethernet
Предоставлен Onix Entry
Цена, $ 4380 4300 4480 4470
Гарантия, мес 36

Выводы

В первую очередь хотим обратить внимание читателей, что суть проделанной работы сводилась исключительно к рассмотрению внутреннего устройства типичных современных платформ, представленных локальными поставщиками решений, не ориентированных на те или иные задачи – так называемых серверов общего назначения. Именно поэтому мы не ставили перед собой цель определить лучший сервер – при выборе системы для конкретных условий все-таки рекомендуем сформировать требуемую конфигурацию исходя из ваших задач.

Приведенные системы являются всего лишь примерами использования современных технологий в построении серверов, и рассмотрены они прежде всего с точки зрения стоимости. Главный вывод, который можно сделать из этого: за вполне конкретную сумму можно получить совершенно разные конфигурации, и каждая из них может быть применена в определенной области; «универсальным» сервер быть не может. Принимать за универсальность исключительно способность устройства выполнять широкий круг задач все-таки не стоит.