Фрэнк Солтис - Основы AS/400
S-СОМА потенциально превосходит по производительности CC-NUMA, так как в состоянии задействовать для хранения удаленных данных большую память узла. Эта архитектура может динамически настраивать размер памяти для удаленных данных в соответствии с потребностями приложения. С другой стороны, S-COMA требует пересылки по сети межузловых соединений блоков данных большего размера в случае удаленного промаха на узле. В течение следующих нескольких лет мы увидим, вытеснит ли СОМА или какой-либо ее вариант используемую ныне архитектуру CC-
NUMA.
Будущее ввода-вывода AS/400
Высокопроизводительные процессоры для будущих систем AS/400 ничего не дадут, если им не поставлять достаточно данных для полноценной загруженности. Давайте кратко рассмотрим будущее подсистемы ввода-вывода AS/400. Хотя этому вопроса уже уделено большое внимание в предыдущих главах, я постараюсь не повторяться.
Будущие технологии подсистем ввода-вывода
В главе 10 мы говорили о том, что архитектура подсистемы ввода-вывода в ходе выпуска версии 4 будет перестраиваться. Вероятно, это будет продолжаться и после 2001 года. В намерения IBM входит создание структуры ввода-вывода, в которую можно будет легко внедрять самые современные технологии. Внедрение шин и адаптеров PCI следует рассматривать как шаг в этом направлении, а не как окончательную цель.
Для подключения устройств к AS/400 по-прежнему будут использоваться различные интерфейсы. Большая часть средств подключения ввода-вывода уже обсуждалась в главах 10 и 11, включая SPD, PCI, ATM, Ethernet, SCSI и SSA. При необходимости, мы можем задействовать и другие, например ANSI Fibre Channel. Используемая System Area Network (SAN) допускает применение большинства новых интерфейсов.
SAN, которая, как уже говорилось, обычно подключается как кольцо, поддерживает протокол SCIL (Scalable Coherent Interface Link) и обладает большим потенциалом пропускной способности и скорости. В главе 11 я упомянул параллельное соединение SAN с 32 волокнами, работающее на частоте 500 МГц, что обеспечивает пропускную способность 1 ГБ в секунду (при том, что половина волокон используется для избыточных линий). Возможны и более быстрые версии. Так как соединения этого типа основаны на стандарте IEEE и используются в системах и IBM, и других фирм, то в будущем возможны новые подключения.
При переходе к сетевым вычислениям соотношение быстродействия и цены высокоскоростных коммуникационных адаптеров также будет улучшаться. Прогнозируется самое широкое распространение новейших коммуникационных технологий, таких как АТМ, оптоволоконные соединения и спутниковая связь, что позволит создавать еще более распределенные приложения. Ожидаемое значительное удешевление высокопроизводительных беспроводных коммуникаций (как локальных, так и на большие расстояния) будет, в свою очередь, способствовать увеличению масштабов мобильных вычислений.
В будущем нас также ожидают более объемные подсистемы хранения данных, и SAN позволит их подключать. Скорее всего, на всех системах IBM для этого будет применяться SSA — последовательная архитектура, оптимизированная для хранилищ. Следовательно, можно ожидать появления больших массивов дисков, лент и оптических устройств, совместно используемых многими системами.
IOP современных AS/400 будут продолжать развиваться. Все новые IOP используют процессоры PowerPC. Каждый из них имеет собственную память и работает под управлением специализированной ОС реального времени. Процессоры для новых IOP будут либо стандартными представителями семейства 32-разрядных процессоров PowerPC, создаваемых в Барлингтоне, либо (мы уже говорили о такой возможности) — размещаться на той же микросхеме, что и основной процессор.
Так как ОС реального времени на сегодняшних IOP, подобно всем другим были за последние несколько лет многократно модифицированы, то на разных IOP одной AS/400 могут выполняться разные версии ОС. Самая современная версия ОС, работающая на IOP PowerPC, основана на микроядре для лучшей переносимости ПО. В будущем мы сможем использовать для IOP стандартную ОС, так как ОС все меньше и меньше управляют устройствами. Уже сегодня, благодаря технологиям PCI, IOP отвечает за интерфейс шины PCI и за выполнение некоторых высокоуровневых функций ввода-вывода ОС.
Дисковые массивы
Хотя дисковые устройства работают все быстрее, им все равно не угнаться за технологиями процессоров, ведь повысить скорость работы механических устройств гораздо сложнее. Чтобы не зависеть от прогресса самих устройств, нужно попробовать их в других конфигурациях.
Несколько производителей недавно представили технологию чередования блоков данных (data striping) между дисками массива, заявив, что это глобальный прорыв в борьбе за повышение производительности систем. Между тем, впервые подобная технология стала коммерчески доступна еще на System/38. Ранее мы говорили, что приложение System/38 или AS/400 использует несколько системных объектов. В целях повышения производительности IBM решила распределить различные объекты по нескольким дискам, обеспечив параллельный доступ к ним. Таким образом, и System/
38 и AS/400 использовали чередование блоков данных с момента своего появления на рынке.
Технология чередования эффективна, если нужно считывать или записывать несколько объектов. Но увеличить производительность доступа к одиночной записи этот прием не поможет. В этом случае лучше предпочесть разновидность этой технологии, состоящую в синхронном вращении всех дисков массива. При этом головки всех дисков всегда расположены над одной и той дорожкой, и сектор 0 каждого диска проходит под головками всех дисков одновременно. Подобная синхронизация позволяет разбивать одну запись по всем дискам массива, и таким образом повышает производительность пересылок индивидуальных записей. С точки зрения системы такой массив выглядит как один диск с одной головкой, но со скоростью передачи данных в четыре раза большей, чем у любого одиночного диска массива. Это аналогично повышению скорости вращения диска в четыре раза, что не всегда возможно физически.
Давайте попробуем представить себе все это более наглядно. Итак, существует массив из четырех синхронно вращающихся дисков. При достаточном числе контроллеров устройств и трактов данных, мы могли бы записывать части одного объекта на все диски параллельно: четверть записи — на первый диск; другую — на второй и т. д. Вся запись в целом производится на четыре диска в четыре раза быстрее, чем та же самая — на один диск. Такая же экономия времени достигается и при считывании записи.
Технология синхронизации вращения дисков использовалась на протяжении многих лет суперкомпьютерами для получения большой скорости передачи данных в систему и из нее. Ее единственный недостаток в том, что весь массив с точки зрения системы имеет только одну головку. Многолетний опыт показал, что системы AS/ 400 работают тем быстрее, чем больше дисковых головок, иначе сокращается число возможных параллельных обращений к диску, и, таким образом, общая производительность потенциально снижается. По мере дальнейшего удешевления станет возможным подключать к системе все больше дисковых массивов, и это поможет повысить общую производительность, не дожидаясь прогресса в области механики.
В главе 8 мы определили как одно из преимуществ одноуровневой памяти то, что ни прикладное ПО, ни ПО ОС над MI никогда не имеют информации о дисковых устройствах. Одной из причин сокрытия дисков было предположение о скорой замене механической технологии чем-то иным. Полупроводниковые диски (большие полупроводниковые памяти с батареями питания) могут быть одним из вариантов такой замены, но возможны и другие.
Теперь давайте перейдем к будущему некоторых программных технологий для
AS/400.
Будущие программные технологии AS/400
Как уже отмечалось, аппаратные технологии управляются законами физики, так что их будущее достаточно предсказуемо. Зная, какие работы ведутся в разных лабораториях мира, можно с достаточной долей уверенности предположить, когда изучаемые аппаратные технологии будут готовы к промышленному использованию.
Однако оценить таким же образом перспективы ПО нельзя. Программными технологиями управляют законы бизнеса, а точнее — огромные капиталовложения в ПО, сделанные в уже существующие средства разработки программ и обучение пользователей. Поэтому каких-то радикальных изменений во всех прикладных программах и средствах разработки в ближайшем будущем ждать нельзя.
Возьмем, например, современные работы по объектно-ориентированным базам данных. Компьютерная пресса регулярно сообщает о новых разработках или реализациях объектно-ориентированных баз данных в различных исследовательских центрах. Очевидно, что уже сегодня возможно создание весьма развитых объектно-ориентированных баз данных, но лишь немногие пользователи захотят и смогут отказаться от своих сегодняшних реляционных баз данных в пользу этих новшеств. Поэтому, как уже упоминалось в главе 11, в будущем вероятно размещение в реляционной базе данных объектов, доступ к которым будет осуществляться через объектную систему управления.
