1   2   3   4   5   6   7   8
Ім'я файлу: Архітектура серверів корпоративних баз даних.doc
Розширення: doc
Розмір: 237кб.
Дата: 23.10.2022
скачати
Пов'язані файли:
Лекція1_ПЗІС_2022-23.pptx

Архітектура системи на базі ServerNet


Нова системна архітектура, побудована на базі ServerNet, об'єднує властивості систем NonStop і Integrity. Вона вирішує загальну задачу побудови відмовостійких систем різного масштабу шляхом реалізації гнучких методів з'єднання стандартних функціональних блоків (модулів ЦП / пам'яті, підсистем зовнішньої пам'яті і комунікаційних адаптерів).
Рис. 11. Архітектура системи на базі ServerNet.
На Рис. 11. показана архітектура типової системи, побудованої на базі ServerNet. Ця система складається з кількох процесорних вузлів і вузлів вводу / виводу, об'єднаних один з одним системної мережею ServerNet. Базовим елементом системної мережі ServerNet є маршрутизатор, виконаний у вигляді окремої замовний НВІС. Для забезпечення відмовостійкості передбачається можливість побудови двох незалежних підмереж ServerNet: X і Y. У типовій конфігурації системи більшість її вузлів мають двопортовий інтерфейси, що забезпечують під'єднання кожного вузла до цих незалежним подсетям. Однією з додаткових можливостей нової архітектури є наявність спеціальної шини когерентності, допускає підключення до чотирьох ЦП. Ця шина забезпечує узгоджене стан спільної для кількох процесорних вузлів пам'яті та їх кешей при виконанні програм, розроблених в розрахунку на мультипроцесорну обробку в системі з розділяється загальною пам'яттю.
При роботі під управлінням операційних систем, що підтримують відмовостійкість програмними засобами (подібних NonStop Kernel), процесорні вузли виконують незалежні потоки команд, всі пересилання даних здійснюються ЦП по мережі ServerNet.
Як вже зазначалося, для забезпечення відмовостійкості в системі Integrity потрібні три процесорних кристала і три масиви мікросхем пам'яті. Нова архітектура вимагає чотирьох процесорних кристалів (два на модуль ЦП) і двох масивів мікросхем пам'яті. Вартість реалізації цих двох підходів істотно залежить від розміру пам'яті. Для типових систем обидва методи мають порівнянну вартість.
ServerNet

ServerNet являє собою швидку, масштабовану, надійну системну мережу, що забезпечує гнучкість з'єднання великої кількості ЦП і периферійних пристроїв в / в між собою. Головними властивостями цієї мережі комутації пакетів є мала затримка і висока надійність передачі даних. Для зменшення затримки в мережі застосовується метод черв'ячної маршрутизації, що не вимагає прийому всього пакету до його відсилання до наступного приймача. Фізичний рівень ServerNet утворюють незалежні канали прийому та передачі, кожен з яких має 9-бітове поле команд / даних і сигнал синхронізації. Поле команд / даних забезпечує кодування 256 символів даних і до 20 символів команд. Символи команд використовуються для управління рівнем ланки, ініціалізації і сигналізації про помилки. Кодування в одних і тих же лініях команд і даних скорочує кількість контактів і спрощує виявлення помилок у логіці управління.
Система використовує ServerNet для організації зв'язків ЦП-ЦП, ЦП-В / В і В / В-В / В. Пересилання між мікропроцесором і пам'яттю для кожного вузла ЦП залишаються локальними.
Дані в мережі ServerNet пересилаються зі швидкістю 50 Мбайт в секунду. Така швидкість передачі даних була обрана виходячи з того, щоб перевершити потреби існуючих периферійних пристроїв при дотриманні низьких цін. У майбутніх поколіннях ServerNet продуктивність ліній зв'язку буде збільшуватися в міру необхідності.
В даний час максимальна довжина лінії зв'язку ServerNet обмежена 30 м. У майбутніх адаптерах передбачається збільшення відстані між вузлами ServerNet за допомогою послідовних оптоволоконних ліній зв'язку. Передбачається, що цей перехід буде відносно простим, оскільки всі функції управління використовують одні й ті ж лінії команд / даних.
Усі транзакції по мережі ServerNet відбуваються в два етапи: виконання запиту і очікування відповідної відповіді, який повинен повернутися до закінчення заданого інтервалу часу (лічильника таймауту). Всі вузли ServerNet підтримують можливість видачі кілька вихідних запитів в інші вузли.
У НВІС маршрутизатора ServerNet реалізований матричний перемикач розмірністю 6х6. Рішення про направлення маршрутизації приймається на основі аналізу ідентифікатора приймача із заголовка пакету. До складу маршрутизаторів входять вхідні буфера FIFO, логіка арбітражу і управління потоком даних, реалізована за допомогою ЗУПВ таблиця маршрутизації і матричний перемикач
(Мал. 12.). Ініціалізація і реконфігурація мережі виконуються програмними засобами шляхом завантаження відповідних таблиць маршрутизації.
Рис. 12. НВІС 6-портового маршрутизатора ServerNet.
Процесорний модуль

Одним з базових елементів системи є процесорний модуль (ЦП), блок-схема якого показана на Рис. 13. У ЦП, побудованому на принципах швидкого прояву несправностей, є два порти ServerNet, що забезпечують його з'єднання через системну мережу з іншими ЦП і пристроями в / в. Для реалізації механізмів поділюваної загальної пам'яті кілька ЦП можуть об'єднуватися один з одним за допомогою шини когерентності.
Рис. 13. Блок-схема ЦП.
До складу ЦП входять два мікропроцесора, кожен з яких має незалежний вторинний кеш. Кожен мікропроцесор під'єднується до шини пам'яті за допомогою НВІС процесорного інтерфейсу. При виконанні звернень до пам'яті ці НВІС порівнюють виходи обох мікропроцесорів для виявлення всіх можливих помилок мікропроцесора і кеша. Пам'ять ЦП захищена кодом ECC, який забезпечує корекцію всіх одиночних помилок і виявлення будь-яких помилок в окремих мікросхемах ДЗУПВ або адресних лініях. Масив мікросхем пам'яті з'єднується з шиною пам'яті ЦП через пару НВІС контролерів пам'яті. Ці НВІС під час звернень до пам'яті взаємно перевіряють виходи один одного.
ЦП можуть мати прямий доступ до пам'яті інших ЦП за допомогою додаткової шини когерентності. Ця шина забезпечує апаратну підтримку стандартних додатків UNIX або Windows NT, які використовують симетричну мультипроцесорну обробку (SMP). Кожен ЦП під'єднується до шини за допомогою пари Самоконтролюючою НВІС інтерфейсу когерентності. Ці НВІС забезпечують кеш-когерентний доступ до загальної пам'яті використовуючи дубльовану пам'ять тегів і стандартний протокол анулювання блоків кеш-пам'яті. Вони забезпечують також когерентність кеш-пам'яті при виконанні звернень до пам'яті з боку В / В. Всі передачі даних по шині когерентності захищені кодом ECC. Перевірка синдрому ECC для даних, що пересилаються по шині, і порівняння виходів НВІС дозволяє виявляти збої шини або НВІС інтерфейсу.
НВІС процесорного інтерфейсу ЦП реалізують два порти ServerNet. Лінії прийому даних обох портів ServerNet під'єднуються до обох НВІС процесорного інтерфейсу. Кожна НВІС формує дані для передачі по обох портів ServerNet, але реально дані передаються тільки з одного порту. Друга НВІС приймає дані, передані іншій НВІС, порівнює отримане значення зі значенням, яке вона сформувала сама, і сигналізує про помилку при будь-якому неузгодженості даних.
Організація вводу / виводу

Нова система в / в забезпечує практично необмежені можливості масштабування за кількістю поєднуваних вузлів та пропускної здатності мережі. Вона ефективно підтримує модель розподілених обчислень дозволяючи будь-якому процесору звертатися до будь-якого контролеру в / в і допускаючи реалізацію прямих зв'язків контролер-контролер.
Дуплексная робота

Апаратна відмовостійка система реалізується за допомогою дуплексного пари, яка створюється шляхом відповідного конфігурування двох процесорних модулів. Ідентичне стан пам'яті і кешей в цих двох модулях підтримується завдяки виконанню на обох ЦП одного і того ж програмного коду з тими ж самими даними, а також надходженню в пам'ять обох ЦП усього потоку вводу. Обидва ЦП генерують ідентичні вихідні потоки виводу. Один з цих потоків вибирається маршрутизаторами для пересилки в контролери в / в або інші процесори.
Модулі ЦП мають розвинені засоби виявлення несправностей. ЦП зупиняється при виявленні його схемами контролю будь-якої помилки. Зупинка ЦП призводить до того, що з обох його портів ServerNet буде передана заборонена кодова комбінація. У результаті маршрутизатор може визначити несправний ЦП (основоположним правилом системи встановлено, що всі помилки ЦП повинні призводити до передач по ServerNet заборонених кодових комбінацій).
Коли маршрутизатор, приєднаний до дуплексному ЦП, виявляє помилку, він починає виконання протоколу відновлення. Цей протокол реалізований повністю апаратно без залучення програмних засобів. При цьому один з ЦП виключається з роботи, а інший свою роботу продовжить. Протокол гарантує, що справний ЦП залишиться працювати. Проте існують випадки, коли в виключеному ЦП несправності відсутні. Наприклад, до виключення ЦП з роботи можуть призвести несправності в одному з маршрутизаторів або в одній з ліній зв'язку ServerNet. У цих випадках система обслуговування може виключити з роботи несправний маршрутизатор, а виключений ЦП перевести у стан online.
Якщо при пересиланні пакету з ЦП маршрутизатор виявляє несправність лінії зв'язку ServerNet, він позначає пакет як недостовірний. Будь-який вузол ServerNet, який отримає цей пакет, буде його ігнорувати. Це означає, що несправність у ЦП, маршрутизаторі або лінії зв'язку може призвести до втрати одного або декількох пакетів. При нормальній дуплексної роботі тільки один з двох маршрутизаторів дуплексних процесорів пересилає пакети, що надходять з кожного ЦП. Це обмежує втрату пакетів межами однієї підмережі ServerNet. Інтерфейсні кристали виявляють втрату пакетів ServerNet за допомогою засобів тимчасового контролю. Програмне забезпечення введення / виводу виконує відновлення шляхом повторної передачі даних по альтернативному шляху.
Можливості масштабування системи

ServerNet забезпечує широкі можливості для масштабування системи. Зазвичай розширення виконується за допомогою вбудованих кабельних з'єднань, а також установки в гнізда розширення ServerNet плат маршрутизаторів. Крім того, додавання кожного ЦП забезпечує збільшення числа ліній зв'язку ServerNet і ефективно розширює загальну пропускну здатність в / у системи. На відміну від інших масивно-паралельних архітектур мережі ServerNet не обмежені лише регулярними топологіями типу гіперкубів або торів. Мережа ServerNet дозволяє збільшити число ліній зв'язку в будь-якому місці, де потрібна додаткова пропускна здатність. Програми з середніми вимогами до системи межз'єднань можуть задовольнятися мінімальною кількістю зв'язків, а отже, використовувати досить дешеву мережу, в той час як додатки з високою інтенсивністю обробки даних можуть розраховувати на організацію мережі з більшою зв'язністю.
В даний час в області масштабованих розподілених обчислень почали широко використовуватися також стандартні системи UNIX. У ряді наукових програмах кластери робочих станцій почали замінювати суперкомп'ютери. Передбачається, що ця тенденція стане головною рушійною силою для посиленої розробки додатків і операційного середовища розподілених обчислень.
Система обслуговування

Основні функції системи обслуговування включають інсталяцію системи, формування повідомлень про помилки, діагностику і керування засобами контролю живлячих напруг і температурних режимів роботи. Системою обслуговування керують два сервісні процесора (SP), які розміщуються в кожній стійці і працюють як спеціалізовані контролери в / в ServerNet. SP, розміщені в різних стійках, також пов'язані один з одним за допомогою ServerNet.
Система обслуговування використовує спеціальну систему незалежних шин. Ці шини базуються на двох стандартних для промисловості інтерфейсах: SPI (Serial Peripheral Interconnect) компанії Motorola і систему сканування в стандарті IEEE 1149.1 JTAG. SPI використовується як недорогий послідовної шини в / в для зв'язку з усіма засобами контролю і управління станом навколишнього середовища. Система обслуговування використовує кошти сканування для управління, ініціалізації, тестування і відображення роботи всіх НВІС. Застосовуване Tandem розширення до стандарту IEEE 1149.1, забезпечує доступ до регістрів НВІС. Робота засобів сканування ніяк не порушує нормальну роботу НВІС. Цей універсальний механізм забезпечує засіб для ініціалізації НВІС, визначення топології ServerNet і передачі повідомлень про помилки.

1   2   3   4   5   6   7   8

скачати

© Усі права захищені
написати до нас