Тестирование восьми четырехпроцессорных серверов приложений для корпоративных сетей. Часть 2 - результаты испытаний и сводка характеристик

Индекс технико/экономических параметров: серверы приложений

Самый высокий индекс технико-экономических показателей цена/производительность имеет сервер ProLiant 5000 6/200 (44 190 долл.) фирмы Compaq Computer Corp., удостоенный отличия "Редакци советует" в нашем обзоре, посвященном анализу серверов приложений для корпоративных сетей. Эта машина не только продемонстрировала лучшие результаты при выполнении тестов ServerBench, но и благодаря своим пакетам SmartStart 3.0 и Insight Manager обладает беспрецедентными возможностями настройки конфигурации и управления. А если вы приобретете новую плату дистанционного управлени Remote Insight Board фирмы Compaq, то сможете управлять сервером ProLiant, даже находясь вдали от серверного зала.

Сервер Aviion AV 4900 свидетельствует о том, что фирма Data General теперь претендует на долю рынка серверов на базе процессоров Intel, однако настоящим "гвоздем программы" стала подсистема внешней массовой памяти Clariion, поставляемая в комплекте с Aviion. Устройство Clariion с 20 избыточными отсеками для накопителей с "горячей" заменой, шестью резервными вентиляторами охлаждения, резервными источниками питания и отказоустойчивой процессорной системой управления памятью устанавливает новые стандарты на подсистемы массовой памяти. Однако столь развитые аппаратные средства обходятс недешево - цена тестируемой конфигурации Aviion и Clariion составила 64 800 долл.

По каким данным строилась диаграмма

Доля результатов выполнения лабораторных тестов ServerBench 3,0 в интегральном показателе "производительность/функциональные возможности" составила 40%. Системные возможности, в том числе наличие и количество резервных источников питани или блоков питания, допускающих "горячую" замену, число гнезд памяти, число отсеков в сервере дл накопителей с "горячей" заменой и наличие внешней подсистемы накопителей (если она входила в комплект поставки тестируемого сервера), оценивались в 35% интегрального показателя. Средства управления и сервисные функции, в том числе программы настройки аппаратуры/сетевой ОС, стандартная гарантия на детали и сборку и надежность управления по основным информационным и по вспомогательным каналам, составили остальные 25%.

---

Лабораторные испытания. Серверы приложений

Что означают цифры

Наш первый обзор серверов на базе процессора Pentium Pro показывает, что этот последний процессор фирмы Intel поднимает планку абсолютной производительности сервера. Машины с процессорами x86, рынок которых в прошлом был поглощен продажами систем на базе Pentium, теперь используются главным образом в качестве файл-серверов и принт-серверов по одной простой причине - они не обладают достаточной вычислительной мощностью для архитектуры клиент-сервер, предназначенной дл обработки транзакций. Однако появление серверов приложений на базе Pentium Pro может кардинально изменить ситуацию на этом рынке.

Испытания показали, что эти изделия способны обеспечить уровень производительности, необходимый дл среды серверов приложений корпоративного класса, где до сих пор доминировали UNIX-системы на базе RISC-процессоров стоимостью свыше 100 тыс. долл. Эти новые машины с процессорами Pentium Pro обладают не только широкими возможностями многопроцессорной обработки, но и располагают памятью огромной емкости и высокоскоростными равноправными шины PCI - всем, что необходимо для построения систем клиент-сервер, ориентированных на обработку транзакций и требующих запоминания больших объемов информации. И при этом их стоимость составляет лишь долю от стоимости конкурирующих RISC-машин.

Pentium Pro: ключевые требования - высокая производительность

Архитектурные особенности Pentium Pro, отличающие его от микропроцессора пятого поколения Pentium фирмы Intel, делают такой процессор идеальным для применени в серверах приложений. В отличие от файл-серверов, которые в процедуре обработки запросов выступают в роли электронного шкафа с файлами, серверы приложений должны обладать вычислительной мощностью нескольких процессоров, поскольку они призваны выполнять всю интеллектуальную работу, и обрабатывать непрекращающиеся запросы от многочисленных клиентов.

Благодаря таким его особенностям, как внутренние средства динамического исполнения, полностью оптимизированные фирмой Intel для 32-разрядных вычислительных сред, Pentium Pro обладает самой высокой производительностью при работе с 32-разрядными программами и такими операционными системами, как Windows NT Server. Повышение производительности ЦП обусловлено и наличием кэша второго уровня (L2) - в микросхеме Pentium Pro расположен встроенный неблокируемый кэш L2, способный выполнять обмены с собственно процессором на тактовой частоте процессора. Это выгодно отличает новый ЦП от прежних кристаллов Pentium, которые работают с внешним кэшем L2; при такой схеме скорость работы кэша ограничивается частотой системной шины (60 или 66 МГц в зависимости от тактовой частоты ЦП). Благодаря встроенному кэшу L2 сведены к минимуму задержки, которые возникали в ЦП с внешним кэшем, при выполнении обменов по двухточечному соединению. Применение внутреннего кэша позволяет получить более широкую полосу пропускания, максимально использующую скоростные возможности ЦП, что в свою очередь увеличивает коэффициент успешных попаданий в кэш.

Системная интеграция

Безусловным лидером по результатам выполнения наших тестов ServerBench стал Compaq ProLiant 5000 6/200, но и все тестированные машины показали более высокие результаты, чем серверы, которые мы рассматривали в наших прошлых обзорах. Они характеризовались также отличной наращиваемостью, т. е. ростом производительности при увеличении числа процессоров от одного до четырех (когда запросы попадают в кэш), хот некоторые системы наращиваются лучше, другие - хуже. Для серверов Austin Affinity XEPro, Data General Aviion AV4900, Digital Prioris 6000 Series ZX 6200MP/4 и HP NetServer LX Pro результаты выполнения тестов в среднем были на 3-6% ниже лучших результатов, показанных сервером фирмы Compaq во всех конфигурациях (содержащих от одного до четырех процессоров). Серверы ALR Revolution Quad6 6200/512 и NEC ProServa SH показали не столь высокие результаты и вошли во вторую лигу участников. Сервер Unisys Aquanta QS/6 прочно занимал последнее место: его рпезультаты были на 25-30% ниже тех, что продемонстрировал сервер Compaq во всех тестируемых конфигурациях.

Все эти серверы построены на одинаковых 200-МГц микропроцессорах Pentium Pro с встроенным 512-Кбайт кэшем L2 и наборах микросхем Intel 450GX PCI, а также - во многих случаях - содержат другие одинаковые компоненты (в том числе НЖМД и контроллеры RAID). Однако наши тесты показали, что различия в результатах обусловлены не только компонентами, но и тем, насколько хорошо эти компоненты и соответствующие драйверы интегрированы, настроены и оптимизированы. Наш стандартный набор тестов ServerBench учитывает это обстоятельство, оценивая сервер в целом и проверяя, насколько хорошо его компоненты (сетевые интерфейсные платы, дисковая подсистема, системная шина и подсистема памяти) взаимодействуют друг с другом.

Набор микросхем 450GX PCI, хотя и обеспечивает высокое быстродействие для серверов на базе Pentium Pro, страдает некотрыми недостатками и требует доработки. Среди его достоинств следует назвать возможность работы с несколькими равноправными шинами PCI, что позволяет достичь теоретической суммарной пропускной способности ввода-вывода до 267 Мбайт/с. Дл получения максимальной производительности требуютс соответствующие системные платы и правильное размещение устройств ввода-вывода, например адаптеров ЛВС и адаптеров SCSI.

Хотя набор микросхем 450GX позволяет строить мостовые соединения равноправных шин, что снимает прежние ограничения на число гнезд PCI, обусловленные допустимыми пределами электрической нагрузки, некоторых конфигураций следует избегать. На производительность системы могут оказывать влияние программируемые устройства ввода-вывода, например сетевые адаптеры ISA или устройства EISA. Следует использовать устройства, позволяющие управлять шиной PCI, поскольку в противном случае ЦП будет использовать полосу пропускания шины PCI для обслуживания программируемых устройств ввода-вывода. Нельзя также присоединять устройства PCI с высоким трафиком к той шине PCI, на которой находитс мост шины EISA. Дополнительные испытания показали, что практически невозможно настраивать конфигурацию устройств PCI с собственными встроенными мостовыми микросхемами (например, многопортовых адаптеров ЛВС).

Набор микросхем 450GX обеспечивает более высокую эффективность работы шины, реализуя режим множественных конвейерных транзакций и отложенных ответов; каждый ЦП может иметь до четырех транзакций на процессорной шине, а контроллеры мостов и памяти работают с последовательной очередью (IOQ) глубиной 1 или 8. Испытания показали, что работа некоторых конфигураций системы может стать нестабильной при глубине IOQ, равной 8; Intel рекомендует работать с глубиной IOQ, по умолчанию принимаемой равной 1.

На примере ProLiant мы убедились, что производительность сервера в значительной степени зависит от применения внутрифирменных разработок дл построения ключевых подсистем. В этом сервере использована разработанная и изготавливаемая фирмой Compaq системная плата, а также собственные (хотя и не уникальные) сетевые интерфейсные платы Netelligent и контроллер массива дисков Smart-2 Array Fast/Wide SCSI-2 RAID. Compaq оптимизировала эти компоненты и соответствующие драйверы для нескольких операционных систем, в том числе для Windows NT. Подобно другим контроллерам, Smart-2 Array позволяет выполнять кэширование с упреждающим чтением и обратной записью, но его схемы являются адаптивными, а не фиксированными. При обнаружении данных, расположенных с нарушенной последовательностью, упреждающее чтение будет заблокировано, что позволяет избежать потерь производительности благодаря устранению накладных расходов, обусловленных попытками читать блоки данных последовательно.

Модели ALR Revolution Quad6 6200/512 и Unisys Aquanta QS/6 также доказывают, что тщательный подбор компонентов сильно влияет на производительность. Системные платы этих серверов идентичны (ALR разрабатывает и изготавливает плату, а Unisys перепродает ее под своей торговой маркой), но в них применяются различные сетевые интерфейсные платы (соответственно Cogent EM110TX и 3Com Fast EtherLink NIC). Платы Cogent, устанавливаемые в машине ALR, отличаются низким коэффициентом использовани процессоров в серверах и, по всей вероятности, обеспечат высокую производительности системы. Платы 3Com, применяемые в сервере Unisys, поставляются с драйвером, который, согласно документации, вызывает соперничество за право управления шиной в Windows NT. Режим главного абонента шины уменьшает коэффициент использования ЦП, так как освобождает его от функций управления контроллером.

При тестировании одно- и двухпроцессорных конфигураций производительность системы тесно связана с производительностью самого процессора. Но когда мы тестировали серверы с тремя и четырьмя ЦП, самые высокие результаты отражают полные возможности каждого сервера (при наборе тестовых данных ServerBench, полностью умещающихся в кэш при числе клиентов от 8 до 28). Эти результаты показывают, насколько хорошо в каждом сервере реализована подсистема процессор-память, а также характеризуют производительность драйверов NIC и SCSI. При увеличении клиентской нагрузки результаты выполнения тестов в большей степени зависят от производительности дисковой подсистемы. Этим объясняется тот факт, что при нагрузках от 32 до 60 клиентов мы выявили сравнимые значени производительности у серверов с одинаковыми дисковыми подсистемами.

Выявление узких мест

Чтобы оценить относительную производительность подсистемы SCSI каждой машины мы использовали комплект тестов дисковой подсистемы ServerBench Disk Subsystem. Для систем клиент-сервер, где применяютс быстродействующие процессоры и высокоскоростные сетевые соединения, производительность подсистемы ввода-вывода имеет огромное значение. Дисковые тесты проверяют работу каждой дисковой подсистемы, загружая сервер файлами большого объема, которые полностью находятс вне системного кэша независимо от величины клиентской нагрузки. Результаты этих тестов выявили очевидное преимущество контроллера AMI MegaRAID Series 428 Ultra SCSI фирмы AMI и жестких дисков Ultra SCSI фирмы Seagate, установленных в Austin Affinity XEPro - единственном сервере, где использован интерфейс Ultra SCSI на обеих сторонах. Интерфейс Ultra SCSI повышает пропускную способность от 20 Мбайт/с, обеспечиваемую Fast/Wide SCSI-2, до 40 Мбайт/с по каждому каналу, что не выходит за пределы скорости передачи для шины PCI. В сервере фирмы Aquanta QS/6 Unisys используется тот же контроллер Ultra SCSI фирмы AMI, которая в настоящее время поставляет НЖМД только с интерфейсом Fast/Wide SCSI-2. Хорошие результаты при выполнении этих тестов показал также сервер Aviion фирмы Data General, поскольку фирма Data General, подобно Compaq, разработала и оптимизировала собственный процессор RAID, управляющий внешней подсистемой дисковой памяти Clariion.

Чтобы оценить влияние характеристик дисковой и оперативной памяти на производительность, мы еще раз выполнили эти тесты для сервера Digital Prioris 6000 при удвоенной емкости памяти (увеличив емкость памяти до 512 Мбайт) и для сервера Data General Aviion при увеличенном числе жестких дисков (увеличив число дисков до 16 в массиве RAID уровня 0). Обе системы продемонстрировали значительный рост производительности при больших клиентских нагрузках в трех- и четырехпроцессорных конфигурациях. При тестировании тестов стандартных конфигураций происходило не только насыщение памяти, но и проблемы на уровне дисков. Производительность четырехпроцессорного сервера Prioris с увеличенной емкостью ОЗУ возросла почти на 50% при числе клиентов от 28 до 60; дополнительные восемь дисковых накопителей Aviion обусловили повышение производительности на 35% при числе клиентов от 32 до 60.

В процессе тестирования мы обнаружили также некоторые аномалии, наиболее очевидные на графиках производительности серверов Compaq и Digital в диапазоне клиентских нагрузок от 20 до 32 клиентов (когда тестовые файлы находятся на дисках). Анализ работы каждого отдельного клиента показал, что дл некоторых из клиентов тестовые данные в большинстве случаев постоянно находились в ОЗУ. Отделение Ziff-Davis Benchmark Operations изучает такое явление.

Как проводились испытания

Каждый сервер на базе Pentium Pro тестировался с помощью комплекса контрольных тестов ServerBench версии 3.0 лаборатории Ziff-Davis. Мы тестировали конфигурации с одним, двумя, тремя и четырьмя процессорами, используя стандартный тестовый набор (SYS_60.TST), представляющий собой сочетание различных запросов клиентов. Тесты составлены с таким расчетом, чтобы оценить функционирование трех основных подсистем каждого сервера - процессора-памяти, дисковой и сетевых средств (состоящих изй адаптеров и соответствующих драйверов). Мы выполняли также набор дисковых тестов (D_60.TST), измеряющий производительность дисковой подсистемы каждого сервера.

При проведении испытаний каждый сервер подключался к нашей испытательной сети, насчитывающей 60 клиентов, посредством четырех 10-Мбайт/с сегментов сети Ethernet. К каждому сегменту мы подключали по 15 клиентов, чтобы обеспечить равномерное распределение клиентов и независимость результатов от инфраструктуры сети. Результаты испытаний приводятся в виде числа транзакций в секунду - этот показатель характеризует время, затрачиваемое сервером на ответ и обработку запросов, поступающих от клиентов. Тесты моделируют работу, типичных прикладных программ для серверов.

При выполнении тестов ServerBench вначале моделировалась работа с одним клиентом, потом - с четырьмя. Далее число клиентов увеличивалось четверками, пока не достигало максимального значени 60. Поскольку каждый клиент выдавал очередной запрос, как только отсылал предыдущий, то один клиент может посуществу имитировать работу нескольких реальных пользователей.

Все серверы тестировались в среде Microsoft Windows NT Server, версия 3.51, содержащей последнюю обновленную редакцию Service Pack 4. Сегменты клиентской нагрузки были представлены идентичными сочетаниями ПК на базе Pentium/133 и 486DX2/66, работающих под управлением Windows 95. В качестве транспортных протоколов мы использовали "родные" стеки TCP/IP для ОС; машины клиентов физически подключались через сетевые концентраторы 28115 фирмы Bay Networks. В каждом тестируемом сервере было установлено четыре 200-МГц процессора Pentium Pro со встроенным 512-Кбайт кэшем L2, 256-Мбайт ОЗУ с обнаружением и исправлением ошибок и девять 2-Гбайт НЖМД. Адаптеры Ethernet и контроллер аппаратной реализации RAID поставщики выбирали по своему усмотрению. Мы требовали, чтобы контроллеры RAID обеспечивали как минимум аппаратную реализацию RAID уровня 0.

Конфигурация подсистемы дисковой памяти настраивалась следующим образом. Диск с операционной системой подключался по желанию поставщика одним из следующих трех способов - через отдельный контроллер, к шлейфу SCSI с накопителями для данных или через третий канал в предлагаемом контроллере RAID. Остальные восемь жестких дисков (накопители для данных ServerBench) форматировались с помощью NTFS (файловой системы Windows NT 3.51) и распределялись между двумя каналами или контроллерами. Чтобы достичь максимальной производительности и равномерного распределить данные по восьми накопителям, организовывалась матрица RAID уровня 0 (не обеспечивающего отказоустойчивости).

Загрузить ServerBench 3.0 можно из сети ZDNet (GO ZDBENCH) или из узла World-Wide Web с адресом www.zd.com.

Стандартный набор SeverBench. 1 процессор

Стандартный набор SeverBench. 2 процессора

Стандартный набор SeverBench. 3 процессора

Стандартный набор SeverBench. 4 процессора

Тест ServerBench дисковой подсистемы для конфигурации с четырьмя процессорами

Влияние на производительность увеличения вдвое емкости диска Data General Aviion

Влияние на производительность увеличения вдвое емкости ОЗУ Digital Prioris 6000

Сводка характеристик. Серверы приложений