Сервер

О серверах и серверном «железе» пишет очень немного изданий. И главной причиной является техническая сложность — здесь существует и много отличий от обычного потребительского «железа», и ограниченная читательская аудитория. Подобные статьи интересны только администраторам и тем, кто принимает решение о закупках, ну и некоторым читателям-энтузиастам, увлекающимся аппаратным обеспечением профессионального уровня. Впрочем, серверное «железо» ближе к настольному, чем вы думаете, а дополнительные знания никогда не вредили.

Когда люди думают о серверах, они представляют большие компьютеры, тяжеленные платы и запредельную производительность, но реальность часто иная. Сегодня существует множество форм-факторов и огромное количество аппаратного и программного обеспечения, поэтому вынести универсальное определение слову «сервер» сложно.

Хотя профессиональное и потребительское «железо» во многом схоже, мы считаем, что именно упор на некоторые функции и качества позволяет отнести аппаратное обеспечение к профессиональному уровню. Например, ваш домашний ПК должен быть быстрым, тихим, с возможностью модернизации и, конечно, за разумные деньги. Он проработает несколько лет, при этом зачастую будет простаивать по нескольку часов, и у пользователя будет возможность заменить вышедшую из строя «железку» или просто убрать накопившуюся пыль. К серверам предъявляются иные требования: здесь на первом месте стоят надёжность, доступность в режиме 24/7, техническое обслуживание без остановки работы.

Первое и самое главное — сервер должен быть надёжным. Будь это сервер баз данных, файловый сервер, web-сервер или сервер другого типа, он должен быть очень надёжным, поскольку от его работы зависит ваш бизнес. Во-вторых, сервер должен быть всегда доступен, то есть аппаратное и программное обеспечение должно быть подобрано таким образом, чтобы время простоя было минимальным. Наконец, быстрое техническое обслуживание в профессиональной сфере очень критично. То есть если администратору требуется выполнить какую-то задачу, она должна выполняться максимально эффективно, не вступая в конфликт с упомянутыми выше критериями. Именно поэтому производительность серверов часто является следствием учёта необходимых требований и долговременных стратегий, а не следствием какого-то эмоционального шага, как часто бывает с геймерскими ПК.

В нашей статье мы расскажем о серверных компонентах и опишем технологии, общие для серверов и потребительских ПК, а также поговорим об отличиях и преимуществах. Поскольку все комплектующие профессионального уровня намного дороже обычных, мы начнём наш экскурс с этого вопроса.

Профессиональное, значит дорогое

Если вы будете покупать профессиональные комплектующие или серверы и рабочие станции, вы быстро обнаружите, что стоят они дороже обычного потребительского «железа». И причина часто кроется не в какой-то сложной технологии, а в спецификациях профессиональных комплектующих, в их тестировании и валидации. Например, процессор Core 2 Duo Conroe очень близок к Xeon Woodcrest по производительности. Но различия кроются в используемых сокетах, спецификациях и системах, в которые устанавливаются эти процессоры. Серверные жёсткие диски специально предназначены для продолжительной работы в режиме 24/7, в то время как настольные винчестеры — нет.

Обычно мы подразумеваем, что любые потребительские продукты совместимы со всеми другими, что выполняется не всегда, но чаще всего. Поэтому можно заменять один совместимый компонент другим, проблем, скорее всего, не возникнет. Но такой подход уже неприемлем, если вы планируете модернизировать сервер или выполнить техническое обслуживание.

Новые продукты для профессионального рынка разрабатываются с учётом предсказуемого пути модернизации, поскольку производители желают, чтобы эти продукты работали с существующими системами, с нынешними и будущими поколениями комплектующих. Клиенты AMD и Intel регулярно получают планы компаний по своим продуктам, которые позволяют заглянуть в будущее. Потребители могут покупать продукт с уверенностью, что на какое-то время получат поддержку и возможности модернизации.

Гарантия и замена комплектующих тоже очень важна. Если вышедший из строя настольный жёсткий диск по гарантии заменяется любой новой моделью, то профессиональные решения часто требуют точно таких же комплектующих. Поэтому администратору нужно искать точно такой же продукт, в то время как обычные пользователи, напротив, будут недовольны, если не получат комплектующее последнего поколения (что, кстати, большинству производителей обходится дешевле).

Магическим словом для профессионального рынка является валидация. Когда принципиально новый продукт готовится к выпуску, он будет проверяться и тестироваться на популярных аппаратных системах. Процесс валиадции гарантирует, что компании могут поставлять очень сложные системы на корпоративный рынок. Действительно, бизнес может строиться, только если ИТ-платформа будет работать безупречно.

Процессоры

AMD Opteron (Socket 940), Intel Xeon Dempsey и Xeon Woodcrest (Socket 771): популярные серверные двуядерные процессоры.

Конечно, вы наверняка знакомы с линейками процессоров Athlon, Celeron, Core 2 и Sempron, которые являются настольными процессорами для домашних и офисных компьютеров. Но у AMD и Intel есть продукты, нацеленные на профессиональных клиентов: AMD Opteron, Intel Xeon и Itanium. Opteron построен на архитектуре AMD64, как и процессоры Athlon 64 и Sempron, а Xeon — на архитектуре Core 2 или Pentium NetBurst, в зависимости от модели.

Профессиональные процессоры обычно обладают большим числом интерфейсов — несколько каналов HyperTransport у Opteron, две независимые шины FSB (по одной на процессор) в мире Intel — и более богатым набором функций, которые часто требуются для серверных приложений и ПО для рабочих станций.

AMD Opteron

На рынке можно обнаружить две разных версии процессоров Opteron: одна использует Socket 940 с памятью DDR, вторая — Socket 1207 (Socket F) и память DDR2 RAM. Как и в случае всех процессоров AMD64, контроллер памяти является частью процессора, что можно назвать существенным преимуществом при росте числа процессоров: вы получите не только больше контроллеров памяти, чтобы установить больше памяти, но каждый процессор будет работать с собственным блоком памяти. Конечно, при этом возникают проблемы когерентности и увеличивается сложность многопроцессорных систем, но и пропускная способность суммарно тоже оказывается выше. Opteron под Socket 940 Opteron используют упаковку PGA, то есть ножки находятся на процессоре. Opteron под Socket 1207 перешли на упаковку LGA, когда ножки находятся на сокете, а на процессоре — плоские контакты.

В наши дни следует выбирать двуядерные процессоры. Двуядерные процессоры, пусть даже с меньшей тактовой частотой, превосходят на серверном рынке одноядерные модели. Двуядерные Opteron под Socket 940 построены на ядрах Egypt и Italy, последний вариант является более совершенным. Но сегодня мы рекомендуем выбирать модели под Socket 1207 (Socket F), благодаря поддержке памяти DDR2 и возможности перейти на четырёхядерные процессоры, которые появятся где-то в этом году.

Текущий AMD Socket F с 1207 контактами подходит для современных двуядерных и будущих четырёхядерных процессоров Opteron.

Intel Xeon

Процессоры Intel Xeon доступны в разных видах, причём предыдущие версии использовали Socket 604. Современные платформы базируются на Socket 771, относящемся к сокетам LGA. Существуют разные процессоры Intel Xeon, но мы рекомендуем останавливаться только на двуядерных моделях. В таблице http://www.intel.com/products/processor_number/chart/xeon.htm есть полный список процессоров.

Модели от 5030 до 5080 производятся по 90-нм техпроцессу и основаны на уже устаревшей архитектуре NetBurst. Мы рекомендуем брать процессоры Xeon на основе Woodcrest, их модельные номера начинаются от 5110 (1,6 ГГц) до 5160 (3,0 ГГц). Они производятся по 65-нм технологии, требуют меньше энергии, но обеспечивают высокую производительность. Линейка E53xx построена на четырёхядерных процессорах Clovertown с частотами от 1,6 до 2,66 ГГц.

Процессоры Xeon не имеют встроенного контроллера памяти. Вместо этого они опираются на четырёхканальный контроллер памяти DDR2-667 чипсета материнской платы. Чтобы обеспечить достаточную пропускную способность для дву- или четырёхядерных процессоров, современная платформа Socket 771 (Blackford) обеспечивает две независимые шины FSB (DIB), по одной на каждый процессор.

Intel — первый производитель, представивший четырёхядерные процессоры. Clovertown собирается из двух двуядерных кристаллов Woodcrest, помещённых в одну упаковку.

Intel Xeon Dempsey (65-нм NetBurst), Woodcrest (65-нм двуядерный Core 2) и Clovertown (65-нм четырёхядерный Core 2).

Память

Серверная память работает по такому же принципу, что и обычная память для потребительских ПК. Современным стандартом является память DDR2 (Double Data Rate SDRAM второго поколения). DDR2 работает с большим числом буферов предварительной выборки (4 вместо 2), поэтому частоту интерфейса можно увеличить вдвое по сравнению с DDR1.

Если сравнивать с потребительской памятью, то профессиональная память отличается двумя разными механизмами, призванными сохранить целостность данных. Регистровая память содержит небольшой чип, так называемый «регистр», который отвечает за обновление сигнала. Если память обычного ПК не может состоять больше, чем из четырёх (или иногда шести) DIMM — сигналы проходят через все модули памяти и затухают, то регистровая память с лёгкостью позволяет устанавливать восемь модулей. Кроме регистра, память DDR2 содержит терминацию на кристалле, которая предотвращает отражение сигнала.

Второй механизм — код коррекции ошибок ECC. Вместо хранения стандартных 64 битов на канал DIMM с ECC добавляют ещё один чип памяти, который может хранить ещё 8 битов, позволяющих восстанавливать данные. Поэтому однобитовые ошибки можно будет исправлять «на лету».

Все процессоры AMD Opteron для Socket 940 требуют регистровую память DDR333/DDR400, в то время как поколение Socket F (Socket 1207) требует регистровую память DDR2-667.

Fully Buffered DIMM — последовательная память

Fully-Buffered DIMM (FB-DIMM) используют так называемый буферный компонент, микросхему с большим энергопотреблением, которая преобразует параллельные сигналы в последовательный интерфейс. Основная её цель заключается в подключении более восьми модулей памяти на контроллер. С четырёхканальным контроллером памяти Intel DDR2 вы можете устанавливать восемь 2-Гбайт DIMM на каждый из четырёх каналов, если производители материнских плат, конечно, захотят поддержать такую конфигурацию.

FB-DIMM стоят дороже, греются сильнее и работают не быстрее обычной регистровой памяти. Да, за ними, скорее всего, будущее серверов с большими объёмами памяти, эта же технология используется для текущих платформ Intel Xeon.

Материнские платы

Нажмите на картинку для увеличения.

В качестве примера мы взяли серверную материнскую плату Asus P5MT (она применяется в серверах начального уровня, поскольку позволяет использовать обычные процессоры, а не более дорогие серверные). Серверные материнские платы не поддерживают разгон и обычно оснащены большим количеством интерфейсов, а также слотами расширения с большой пропускной способностью.

Шина PCI-X на 133 МГц продолжает являться доминирующим интерфейсом для карт расширения. Она построена на параллельной шине PCI, которая сегодня есть практически в любом ПК. PCI-X имеет ширину 64 бита, в то время как в шина PCI в вашем компьютере 32-битная. PCI-X 133 поддерживает пропускную способность до 533 Мбайт/с. Впрочем, следует помнить, что пропускная способность контроллера PCI-X распределяется между всеми подключёнными устройствами.

Интерфейс PCI Express (PCIe) более современный. PCI Express — последовательный интерфейс, использующий несколько линий для подключения устройства к контроллеру. Профессиональные карты расширения используют слоты PCIe x4 (четыре линии), но есть и карты/слоты x1, x8 и x16 PCIe. PCIe x16 обычно используется для высокопроизводительных видеокарт, графические рабочие станции несут два полноценных слота PCIe x16 для двух видеокарт.

Материнские платы для серверов и рабочих станций обычно содержат встроенный сетевой контроллер. Он может строиться на тех же компонентах, что встречаются в материнских платах потребительского уровня, но обычно здесь встраиваются более мощные чипы, обеспечивающие, например, аппаратную поддержку вычислений TCP/IP или другие функции, чтобы увеличить производительность.

Данная плата оснащена четырьмя слотами памяти DDR2, одним разъёмом Socket 775 для установки процессора Pentium 4 или Core 2, одним 32-битным слотом PCI, одним слотом PCI Express x16 для видеокарты или мощного контроллера накопителей, а также двумя слотами PCI-X 133. Два гигабитных Ethernet-контроллера Broadcom отвечают за сетевые возможности. На материнскую плату установлен графический процессор ATi. Он, конечно, устарел, но его достаточно для отображения рабочего стола или командной строки, что и требуется для серверных ОС.

Все остальные интерфейсы и компоненты встречаются и на потребительском «железе»: южный мост, контроллеры UltraATA/100 или Serial ATA, стабилизаторы напряжения и т.д. Существенная разница, опять же, заключается в процессе валидации, во время которого производители проверяют работу своих продуктов с другими и публикуют списки совместимости.

Чипу ATi RageXL уже много лет, он не поддерживает 3D-графику, но его достаточно для серверов. Тем более что там большую часть времени никто на экран и не смотрит.

Графика

Чуть выше мы уже упоминали материнскую плату с интегрированной видеокартой. Все серверные материнские платы оснащаются очень простым графическим процессором с небольшим количеством выделенной памяти — здесь решения, забирающие память из оперативной, не популярны. Преемником RageXL сегодня можно считать графический процессор ATi ES1000, который изначально работал на потребительском рынке, но затем появился и в серверах из-за совершенствования аппаратной части и драйверов. Администраторам даже не нужно задумываться об установке специальной или обновлённой версии драйвера: драйвер поставляется вместе с ОС и сертифицирован.

Рабочим станциям, с другой стороны, требуется более мощная аппаратная начинка. ATi на этот рынок позиционирует графические ускорители FireGL, построенные на линейке Radeon X1000. nVidia предлагает линейку Quadro FX, очень близкую к семейству GeForce 7000. Различие между потребительскими и профессиональными чипами может быть небольшим, например, в оптимизации драйверов. Профессиональные видеокарты обеспечивают великолепную производительность в специализированных приложениях, но и стоят они намного дороже.

Жёсткие диски

Жёсткие диски — ещё один интересный аспект касательно серверов и рабочих станций. Несколько лет назад серверные жёсткие диски использовали интерфейс Small Computer System Interface (SCSI) и скорость вращения шпинделя 10 000 или 15 000 об/мин, которые ощутимо обгоняли настольные накопители со скоростью 7 200 об/мин. Серверные жёсткие диски по-прежнему быстрее, хотя разница уже не так велика.

Рынок профессиональных жёстких дисков разделён на три сегмента. В первом сегменте повышенной ёмкости используются обычные 3,5″ жёсткие диски Serial ATA, валидированные на работу в режиме 24/7. Производительный сегмент пытается максимально увеличить плотность хранения данных, поэтому мы наблюдаем появление всё большего количества 2,5″ высокопроизводительных жёстких дисков на 10 000 об/мин с интерфейсом Serial Attached SCSI (SAS). Высокопроизводительный сегмент опирается на жёсткие диски SCSI или SAS со скоростью вращения 15 000 об/мин.

Жёсткие диски для серверов и рабочих станций обычно требуют активного охлаждения, поскольку они оптимизированы для максимальной надёжности и производительности. Все профессиональные жёсткие диски поставляются с пятилетней гарантией.

Блок питания

Блоки питания для профессионального сектора специально разработаны с учётом максимальной надёжности. Любой приличный блок питания может устранить последствия одной отсутствующей фазы, но профессиональные решения справляются и с более серьёзными сбоями. Некоторые обеспечивают ещё и защиту от перенапряжения, хотя здесь мы получаем перехлёст с областью, которая лежит в зоне ответственности бесперебойных систем питания (UPS).

Профессиональные блоки питания модульные и обеспечивают избыточность в виде двух модулей, каждый из которых способен дать системе достаточное питание. Если один блок питания выйдет из строя, система продолжит свою работу от второго блока.