Текст книги "Основы AS/400"

Автор книги: Фрэнк Солтис

сообщить о нарушении

Текущая страница: 40 (всего у книги 41 страниц)

Глобальные файловые системы

Я испытываю особый интерес к файловым системам, поддерживающим устройства хранения информации подключенные к сети. Когда мы начнем разделять диски между несколькими системами в сети, скорость доставки данных станет очень важным фактором. Инженеры любят приводить пиковые значения скоростей передачи в мегабайтах в секунду для характеристики аппаратуры как таковой, подразумевая при этом пересылку файлов бесконечного размера и без учета накладных расходов. Но на практике, размеры файлов, обычно, малы, а накладные расходы файловых систем, напротив, значительны. Таким образом, фактические скорости передачи данных обычно значительно меньше тех, которых в принципе может достичь аппаратура.

Рассмотрим простой пример двух RISC-систем AS/400, соединенных с помощью OptiConnect через оптоволоконную шину SPD. Оптоволокно способно передавать данные с пиковой скоростью 1 ГБит/с, что равно примерно 100 МБ/с, считая, что несколько разрядов используется для обнаружения ошибок. Измерения показывают, что фактическая скорость передачи данных между такими системами ближе к 32 МБ/с (и это очень высокий результат!), что примерно в три раза меньше пиковой. Причина уменьшения скорости передачи данных – накладные расходы ПО. При каждой передаче данных ПО ОС должно выполнить некоторую последовательность команд. В главе 10 мы рассматривали шину SPD и функции SLIC, необходимые для операции ввода-вывода. В будущем для подобного соединения можно будет использовать SAN, обеспечивающий более высокую скорость при меньших накладных расходах.

Для файловой системы с разделением дисков между двумя или несколькими системами, к накладным расходам ПО файловой системы на передачу данных добавляются еще и накладные расходы позиционирования головок диска. Также надо учитывать, что накладные расходы: не зависят от размеров пересылаемого файла, поэтому скорость пересылки небольших файлов значительно ниже, чем больших. Например, NFS (Network File System) Sun Microsystems на типичной высокопроизводительной рабочей станции Unix может пересылать файлы по 10 МБ со скоростью примерно 2 МБ/с, а файлы по 40 МБ – примерно 6 МБ/с.

Для повышения скорости пересылки данных на факультете электротехники и информатики Университета Миннесоты (University of Minnesota), где я являюсь адъюнкт-профессором, разрабатывался проект разделяемой файловой системы для хранилища, подключенного напрямую к сети. Эта модель получила название GFS (Global File System). GFS должна была иметь меньшие накладные расходы по сравнению с современными файловыми системами и поддерживать высокие скорости передачи данных даже для файлов малого размера.

Впервые GFS была публично продемонстрирована в апреле 1997 года на выставке NAB (National Association of Broadcasters) в Лас-Вегасе (Las Vegas), штат Невада. Телекорпорации и производители кинофильмов, широко использующие компьютерную анимацию и спецэффекты – крупные пользователи сетевых файловых систем, позволяющих передавать данные от высокопроизводительных дисковых массивов на мощные рабочие станции Unix. В связи с этим несколько производителей показали на выставке NAB свои наиболее эффективные системы.

Среди прочих демонстрировалась и файловая система GFS, установленная на нескольких очень мощных рабочих станциях Silicon Graphics. Эти рабочие станции были выбраны потому, что ILM (Industrial Light & Magic) использовала аналогичные рабочие станции для продолжения сериала «Jurassic Park» фильмом «The Lost World: Jurassic Park», претендующего на то, чтобы стать «хитом» следующего месяца. В ходе его съемок были применены новейшие достижения компьютерной анимации. Команда компьютерных художников ILM использовала технологию Silicon Graphics для создания пугающе правдоподобных динозавров. Причем этих искусственных созданий было сгенерировано в четыре раза больше, чем в фильме-предшественнике.

Рабочие станции были подключены к нескольким дисковым массивам Ciprico Fibre Channel[ 88 ]88
  Ciprico – фирма из Миннеаполиса (Minneapolis), штат Миннесота, работавшая над рядом проектов вместе с Университетом Миннесоты.


[Закрыть], любимых киноиндустрией за очень большую скорость передачи данных. Новый дисковый массив Ciprico способен обеспечивать скорость 85 МБ/с, а пиковая скорость передаче достигает 100 МБ/с. Демонстрация GFS на стенде Ciprico была первой демонстрацией хранилища непосредственно подключенного к сети на основе Fibre Channel.

На выставке NAB GFS пересылала файлы Silic on Graphics на рабочие станции и обратно с изумительной скоростью в 60 МБ/с – в 10 раз быстрее традиционных сетевых файловых систем и примерно в 3 раза быстрее всех остальных, демонстрировавшихся на выставке систем. Не стоит и говорить об огромном интересе, проявленном к ней телевещательными корпорациями и киногигантами. После выставки такой интерес возник еще у ряда компаний, представляющих самые разные отрасли, от медицины до обслуживания Интернета.

Мое отношение к GFS носит личный характер. Мой сын, Стивен Солтис (Steven Soltis), спроектировал и разработал GFS в рамках своей докторской диссертации в Университете Миннесоты. К тому же GFS – это только начало. Концепции, разработанные Стивом, без сомнения, найдут применение в других системах для еще более высокопроизводительных файловых систем. Возможно, они даже будут применены в AS/400. А вдруг с помощью AS/400 появится на свет следующее поколение фильмов о звездных войнах?

Интерфейсы пользователя

Особый интерес вызывает будущий интерфейс пользователя вычислительной системы. Вчерашний графический интерфейс пользователя GUI (graphical user interface) быстро уступает дорогу новому сетевому интерфейсу пользователя NUI (network user interface). Несколько производителей, включая IBM, Lotus, Microsoft, Oracle, Netscape и Sun, объявили о создании новых NUI для ПК и СК. Эти интерфейсы по типу браузеров предоставляют пользователю прозрачный доступ к ресурсам как локальных, так и удаленных систем. Задача в том, чтобы средства удаленной системы выглядели для пользователя так же привычно, как и средства локального ПК.

Пользовательские интерфейсы никогда так интенсивно не развивались с момента своего появления в середине 80-х. Кажется сейчас любой создатель NUI имеет собственное представление о том, как они должны выглядеть. Многие следуют по пути Windows (панель задач, раскрывающиеся меню и множество окон на экране). Другие склонны ломать эти привычные концепции и упрощать пользовательский интерфейс.

Например, Sun представил NUI для JavaStation, в котором пользователю не надо открывать, закрывать, или сохранять приложения. Вместо этого все приложения выглядят выполняющимся постоянно. Один щелчок значка (Sun полагает, что двойные щелчки слишком сложны) позволяет переключаться между приложениями, которые всегда занимают полный экран, чтобы избежать путаницы перекрывающихся окон. Такие NUI предназначены для подавляющего большинства людей в мире, никогда не видевших интерфейса Macintosh или Windows. Netscape, например, предполагает, что ее NUI будет также использоваться в домашних компьютерных видеоиграх и в телевизорах с поддержкой Интернета.

Первый NUI, созданный для IBM Network Station гораздо менее радикален. Он разрабатывался так, чтобы сохранить привычный пользователю внешний вид. С помощью отдельных окон на экране можно запускать терминальную эмуляцию для приложений 5250/3270, приложения Unix motif, браузер и стандартные приложения Windows. Со временем этот интерфейс может быть расширен для поддержки специфических NUI, требующихся пользователям AS/400. Несколько лет уйдет на то, чтобы отобрать все наилучшие для рабочего стола возможности – идеал, которого, вероятно, не достигнет ни один интерфейс.

Будущий рост производительности всех систем позволит применять еще более простые интерфейсы, в том числе воспринимающие голос и рукописный текст. Подобный прогресс значительно увеличит число пользователей компьютеров за счет тех людей, на чьем видеомагнитофоне со дня покупки так и мигает «00:00».

Хотя распространение новых интерфейсов будет зависеть от культурных и географических факторов, к 2001 году мы станем свидетелями размывания границ между традиционными видами человеческой деятельности: работой в офисе, дома, или в дороге, ведением личных дел, обучением и отдыхом. Происходит быстрое слияние рынков компьютеров: развлечений, коммуникаций, и потребительского (возможно, дойдет даже до того, что Doom[ 89 ]89
  Распространенная, в том числе и в России, компьютерная игра. – Прим. консультанта.


[Закрыть] будет работать «вживую» на AS/400).

Технологии приложений

В главе 11 я потратил много места на обсуждение трех моделей приложений, на развитие которых направлены основные инвестиции в версию 4 (сетевые, совместные и клиент-серверные вычисления). Ожидается, что эти направления сохранятся и в дальнейшем. Пока не похоже, что в ближайшем будущем их заменят какие-либо другие, но в то же время, мало кто мог еще несколько лет назад предсказать быстрое распространение, например, сетевых вычислений. Возможно, в ближайшие 5-10 лет появится новая модель приложений, но какой она будет? В любом случае, я не сомневаюсь, что способность AS/400 осваивать новые модели не подведет.

Было бы замечательно, если бы любое приложение отлично работало на любой системе, но увы... Многие заказчики AS/400 хотят работать с приложениями, написанным для другой системы, или точнее для другой операционной системы. Интегрированные серверы приложений, описанные в главе 11, почти всегда позволяют им это. Конкретно, на этих серверах могут исполняться приложения, написанные для OS/2, AIX и Windows NT. Если наших заказчиков увлечет какая-либо другая ОС, IBM легко добавит ее поддержку в новые интегрированные серверы.

Основой разработки новых приложений станет объектно-ориентированная технология. Уже доказано, что она может значительно поднять продуктивность и самой разработки, и полученных в результате новых приложений. Традиционные процедурные программы будут расширяться до тех пор, пока не окажутся полностью переделанными или замененными. Этот процесс займет многие годы.

Самая большая проблема объектно-ориентированной технологии – требуемый ею уровень подготовки. В результате разработка и настройка будущих приложений будут выполняться на нескольких уровнях с разными требованиями к подготовке программистов. Например, только относительно небольшая группа профессионалов, создающих ОС и средства разработки приложений, будут использовать собственно объектно-ориентированные языки, такие как С++ (часто сравниваемый с обоюдоострой бритвой). Поставщики решений и ISV, вероятно, будут использовать такие языки как Java, а также настраиваемые каркасы и готовые компоненты, например, из проекта San Francisco. Прикладные программисты, по-видимому, предпочтут визуальное соединение компонентов, а пользователи, программирующие от случая к случаю, – дружественные интерфейсы и самообучающиеся средства.

Еще до 2001 года мы узнаем, работает ли подход Java «Пишется однажды – исполняется везде». Учитывая, что виртуальная машина Java реализована для всех основных платформ, вполне возможно создание Java-приложения, работающего на всех платформах. Насколько универсален такой подход – предмет споров. Объектно-ориентированные технологии предоставляют нам принципиально новый способ разработки программ. А как быстро и плодотворно мы сумеем этим воспользоваться – покажет только время. Но общее направление поисков для большинства специалистов очевидно.

Общая производительность системы

В этой и предыдущей главах мы говорили о будущем AS/400, включая планы по значительному повышению производительности системы, удовлетворению потребностей новых приложений. Надеюсь, читателям ясно, что наши намерения создать в будущем новые высокопроизводительные версии системы AS/400, вполне обоснованы. Но что можно сказать о сегодняшнем дне? Как выглядит серия AS/400е на фоне своих конкурентов?

Недавно я просматривал результаты тестов на производительность по нескольким вычислительным системам и размышлял о методиках ее измерения. Как часто, все же, мы предпринимаем смешные попытки свести всю нужную заказчику информацию о данном компьютере к одной цифре!

Чаще всего в роли такого «универсального» показателя выступает тактовая частота процессора в мегагерцах. Как Вы помните, тактовая частота эквивалентна оборотам двигателя автомобиля – она показывает, как быстро «крутится» двигатель, но ничего не говорит об объеме выполняемой работы. Многие современные процессоры «крутятся» очень быстро, но при этом выполняют незначительную работу. Тестовые программы должны давать нам представление о том, какой объем работ выполняется на самом деле.

Программы тестирования производительности

Сегодня существует великое множество разнообразных программ тестирования производительности, так что выбор той, которая больше Вам подходит – дело нелегкое. Среди производителей компьютеров наиболее широко распространены тесты, созданные независимыми разработчиками, – SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation) и TPC (Transaction Processing Performance Council).

SPEC образована в 1988 группой фирм – производителей компьютеров для разработки набора тестов для рабочих станций и серверов Unix. Набор тестов SPEC представляет собой группу программ, написанных на С и Fortran. По одним из них, ориентированным на обработку целых чисел, вычисляется показатель SPECint, по другим, ориентированным на операции с плавающей запятой, – показатель SPECfp. Для определения производительности тестовые программы запускают по очереди, замеряя время их выполнения. Итоговым значением считается среднее геометрическое (перемножение n чисел с последующим извлечением корня n-ой степени) промежуточных результатов.

Первым набором тестов этой серии был SPEC89 (89 – год создания) из 10 программ (4 целочисленных и 6 с плавающей запятой). В SPEC92 число программ возросло до 20, а в последнюю версию SPEC95 были добавлены еще несколько дополнительных программ. Сейчас ведется работа над SPEC98.

Так как тестовые программы очень малы и выполняются по одной, то обычно программа целиком умещается во внутреннюю кэш-память процессора. В SPEC95 было добавлено несколько программ большего размера, но и кэши так же растут. В результате, SPEC может измерить «грубую силу» процессора, но не производительность системы в целом, так как эти тесты не охватывают память и подсистему ввода-вывода. В результате, SPEC применяется, в основном, для измерения производительности однопользовательской рабочей станции Unix. И, как можно было предсказать заранее, процессоры с большими значениями МГц, такие как Digital Alpha, показывают на этих тестах очень хорошие результаты.

Тесты ТРС предназначены для измерения общей производительность системы, а не только процессора. В соответствии с программным заявлением, ТРС – это бесприбыльная организация, чья цель – организация тестирования обработки транзакций и баз данных, а также распространение объективных и проверяемых результатов этих тестов. В ТРС сейчас 45 членов, в их числе все основные производители компьютеров.

ТРС определяет свои тесты в терминах деловых транзакций. Например, обычная транзакция ТРС включает обновление базы данных для таких приложений, как управление инвентарным списком (товары), заказом авиабилетов (обслуживание) или банковскими операциями (деньги). На сегодня основные тесты этой группы – ТРС-С и ТРС-D.

ТРС-С представляет собой тест OLTP. В процессе его пять транзакций разного типа и сложности выполняются либо параллельно, либо помещаются в очередь для отложенного исполнения. База данных содержит девять типов записей, которые сильно различаются размерами. ТРС-С измеряется в транзакциях в минуту (tpm).

ТРС-С моделирует реальную вычислительную среду, где группа операторов за терминалами выполняют транзакции с обращением к базе данных. Назначение теста – проверка скорости выполнения единичных операций (транзакций) в системе обработки заказов, например, таких, как прием и доставка заказов, регистрация выплат, проверка состояния заказа и контроль за наличием товаров на складе. Хотя данный тест имитирует работу оптового поставщика, ТРС-С не ограничен каким-либо конкретной отраслью, а представляет любой бизнес по продаже или распространению товаров или услуг.

Тест ТРС-D – новейший тест, определяющий эффективность широкого диапазона приложений поддержки принятия решений, где требуются сложные, долго выполняющиеся запросы к большим и сложным структурам данных. Кстати, по этой модели были написаны программы, содержащие 17 сложных запросов и примененные затем в реальном бизнесе.

Для большинства современных приложений тест ТРС-С – вероятно, наилучшее средство оценки производительности. По мере дальнейшего распространения приложений поддержки принятия решений, значение теста TPC-D будет расти.

В Рочестере для измерения производительности используется тест ТРС-С. Он довольно сложен и требует существенной предварительной подготовки. ТРС также добивается, чтобы все результаты ее тестов были выверены, и гарантирует это с помощью сложных и многократно дублированных измерений. С одной стороны это необходимо, чтобы обеспечить воспроизводимость результатов, но с другой – мы не можем позволить себе подобный объем тестирования для всех возможных конфигураций AS/400. Поэтому мы измеряем показатели ТРС-С лишь некоторых систем из нашей линейки серверов и отправляем результаты в ТРС для проверки. Именно эти показатели ТРС затем и публикует в виде сравнительного анализа производительности различных систем.

Мы хотим предоставить нашим заказчикам правдивую и точную информацию о каждой из наших систем, и поэтому в основе всех измерений, независимо от конфигурации и режимов, лежит некоторая разновидность ТРС-С. Несколько лет назад мы выбрали одну из версий ТРС-С в качестве постоянного теста для всех наших систем. Мы не можем публиковать эти цифры как окончательные показатели ТРС-С, так как сам ТРС-С продолжает развиваться. Взамен мы публикуем информацию, собранную на основе другой системы измерения производительности – CPW (Commercial Processing Workload). Как правило, умножение показателя производительности CPW на 10 дает грубое приближение к показателю производительности ТРС-С, хотя значения, полученные в результате реального тестирования ТРС-С, обычно дают более высокий результат.

Как мы сравниваем?

Новые значения показателей производительности CPW и ТРС-С для моделей серии AS/400е публикуются с каждым новым выпуском. Мы рассмотрим их на примере версии V4R1 (август 1997 года) для 12-канальных систем. (Дело в том, что к моменту написания этой книги показатели серии AS/400е еще не были сертифицированы, и потому их нельзя рассматривать как окончательные). В таблице 12.1 даны значения производительности пяти лучших систем на момент выхода V4R1, а также моя оценка места в этом списке 12-канальной AS/400. Разумеется, и конкретные цифры, и положение систем в списке все время меняются по мере выпуска новых моделей и проведения повторных тестовых измерений.

Место	Система (конфигурация)	tpm
1	Sun Ultra Enterprise 6000 (24-канальная)	31.147
2	Digital AlphaServer 8400 5/350	30.390
	(4 узла x 12-каналов)
3	SGI Origin 2000 Server (28-канальная)	25.309
4	IBM AS/400 9406 S40 (12-канальная)	25.149[ 90 ]90   К моменту выхода русского издания книги результаты ТРС-С были уже сертифицированы, поэтому в таблице приведены окончательные данные. Для сравнения – оценка автора была 25.100. – Прим. консультанта. [Закрыть]
5	Sun Ultra Enterprise 6000 (16-канальная)	23.143

Таблица 12.1 Показатели производительности TPC-C август 1997 года

Вы можете получить текущие показатели производительности ТРС-С из ряда источников, включая узел WWW Transaction Processing Performance Council (http: //www.tpc.org). Лично я предпочитаю узел WWW IDEAS International (http:// www.ideasinternational.com) – компании из Сиднея (Sydney), Австралия, которая специализируется на распространении сравнительной информации о вычислительных системах по Интернету. Эта организация – член совета ТРС и принимает участие в разработке тестов. На странице WWW IDEAS International опубликованы сравнительные результаты тестов для многих систем. Я предпочитаю их Top 20 для ТРС-С.

Информация таблицы 12.1 интересна с нескольких точек зрения. Во-первых, значения для 12-канальной AS/400 во много раз выше, чем предыдущие опубликованные значения ТРС-С для любой AS/400. Теперь эта одиночная система сравнялась с самыми крупными одиночными системами IBM, считая мэйнфреймы, и уступает лишь кластерам. Во-вторых, эти показатели демонстрируют эффективность и перспективность AS/400. Для наглядности давайте рассмотрим системы, превосходящие AS/400 по показателю ТРС-С.

Самый высокий показатель tpm в таблице 12.1 принадлежит 24-канальному серверу Sun Ultra Enterprise, который содержит 24 процессора UltraSPARC с тактовой частотой 250 МГц. Учитывая, что по сравнению с AS/400 в данной системе Sun вдвое больше процессоров с вдвое большей тактовой частотой, логично ожидать такого же превосходства по числу выполняемых ею транзакций. Но нет, их больше лишь на четверть. Обратите внимание на то, что 12-канальная AS/400 стоит в списке выше 16-канального сервера Sun Ultra Enterprise. Так или иначе, 24-канальная система Sun достаточно эффективна по сравнению с другими машинами из списка.

Второе место в таблице занимает 48-процессорный Digital AlphaServer, сконфигурированный как кластер из четырех 12-канальных серверов. Учитывая, что процессоры данной системы работают на тактовой частоте 350 МГц, можно сделать вывод, что это, вероятно, самая малоэффективная система в списке. От быстрых процессоров, которые большую часть времени простаивают, ожидая памяти или ввода-вывода, не слишком много толку, за исключением возможности похвастаться высокими МГц. Данная конфигурация служит прекрасной иллюстрацией тезиса, что само по себе высокое значение тактовой частоты еще ничего не дает.

На третьем месте, лишь на доли процента обгоняя AS/400, стоит 28-канальная Silicon Graphics Origin2000 Server. Как я уже упоминал, данная система примечательна тем, что лежит в основе проекта ASCI Blue Mountain. Тем не менее, она со своими 28 процессорами, имеющими частоту 195 МГц, лишь ненамного превосходит AS/400 с 12 процессорами, работающими на частоте лишь 125 МГц.

Высокие показатели коммерческого тестирования, такого как ТРС-С, может дать только сбалансированная система. Мы стремимся повышать производительность процессора, памяти и подсистемы ввода-вывода в целом, и каждого компонента в отдельности. Высоким показателем общей производительности AS/400 обязана необычайной эффективности своих подсистем памяти и ввода-вывода

Благодаря новой структуре памяти, AS/400 теперь использует возможности полной 64-разрядной реализации. Следующие версии этой подсистемы позволят устанавливать на AS/400 еще больше процессоров с повышенной тактовой частотой.

Наш подход остается прежним – реальную полезную производительность для деловых вычислений дает лишь сбалансированная система.