Сервер THPROXY

Введение

Успехи компании Intel в развитии архитектуры процессоров x86 постепенно приводят к вытеснению конкурирующих RISC (Sun SPARC, IBM Power) процессоров из сектора серверов начального уровня. Линия процессоров Alpha, права на разработку которого многократно перепродавались, более не развивается. Компания AMD, даже выпустив замечательный 64-разрядный Athlon, не в состоянии полноценно конкурировать с Intel на рынке серверов. Intel продвигает свой новый 64-бит процессор Itanium продолжая, тем не менее, развитие линии 32-бит процессоров. На сегодня 32-бит процессоры от Intel имеют самые высокие тактовые частоты и являются наилучшими по соотношению цена/производительность. Новые системные наборы микросхем (chipsets), разработанные Intel, позволили увеличить скорость обмена с памятью до 4.2 GB/sec за счёт использования двух каналов обмена с DDR памятью. Эта технология оказалась настолько удачной, что сегодня используется не только на серверах, но практически на всех современных настольных компьютерах. Это не значит, что сегодня серверы начального уровня совсем мало отличаются от настольных ПК. Используемые в серверах процессоры Xeon, шина PCI-X (64 бит, тактовая частота 133 MHz вместо 32 бит и 33 MHz у PCI шины в ПК), память с исправлением ошибок, высоконадёжные, дублированные системы электропитания и охлаждения, супербыстрые SCSI и Gigabit Ethernet контроллеры, множество отсеков для дисковых накопителей SCSI с возможностью "горячей" замены всё же выделяют серверы в совершенно другой класс компьютеров. Несмотря на отличную оснащённость и высокую производительность серверы от Intel характеризуются невысокой стоимостью, что выгодно отличает их от изделий конкурентов.

Вниманию пользователей ЛТФ предлагается новый сервер на двух процессорах Intel Xeon 3 GHz, работающий под управлением ОС Linux. Во второй половине 2004 года этот сервер станет базовым для Unix кластера ЛТФ. На него будут переведены домашние директории пользователей, электронная почта, WWW-сервер и прочие функции выполняемые сегодня сервером THSUN1, поскольку последний имеет недостаточную для сегодняшнего дня производительнось, память, дисковое пространство. Новый почтовый адрес пользователей ЛТФ будет username@theor.jinr.ru. Электронные письма принимаются сейчас и будут приниматься в будущем как на новый адрес, так и на старый username@thsun1.jinr.ru.

Стоит сказать, что THSUN1 проработал 9(!!) лет практически без остановок! За это время было проведено несколько дорогостоящих модернизаций с заменой и установкой дополнительных системных плат, процессоров, памяти, контроллеров, дисков. Дальнейшее модернизация либо технически невозможна, либо экономически нецелесообразна. Выпускаемые компанией Sun Microsystems новые версии операционной системы Solaris более не поддерживают устарешую архитектуру THSUN1. После переноса основных сервисов на THEOR, THSUN1 продолжит свою работу в качестве вспомогательного компьютера для интерактивной работы. Полная отставка THSUN1 произойдёт либо при фатальном отказе, либо тогда, когда потребляемая им электроэнергия перестанет оправдывать приносимую пользу.

Аппаратное обеспечение

В компьютере 'thproxy' установлены два процессора Pentium 4 Xeon работающие на частоте 3 GHz. Каждый процессор оснащён кэш-памятью второго уровня объемом 512 kB. Основой компьютера является системная плата Intel SE7501HG2, построенная на наборе микросхем Intel E7501. На системной плате имеются встроенные Ultra-320 SCSI PCI-X контроллер Adaptec AIC7902, два сетевых адаптера Gigabit Ethernet Intel(R) PRO/1000 (i82546EB). 'Theor' укомплектован 2 GB оперативной памяти типа DDR RAM (Double Data Rate RAM), жесткими дисками Seagate 36 GB (Ultra320, 15000 об./мин.) и 2 по 72 GB (Ultra320 10000 об./мин.). Смонтирован компьютер 'thproxy' в корпусе SC5200 высотой 5U, предназначенном для монтажа в 19-ти дюймовую стойку. Корпус компьютера имеет отсеки для установки до 12 жёстких дисков из них 10 можно устанавливать без выключения питания (hot-swap). Для обеспечения бесперебойной работы компьютер оснащён дублирующими источниками питания и шнурами электропитания. Сборка и поставка компьютера (модель iHH2) произведены серверным подразделением "Вист-Форвард" московской компании "Вист".

Программное обеспечение

Компьютер 'thproxy' работает под управлением ОС Linux, которая знакома пользователям ЛТФ по компьютерам 'unas1' и 'unamp'. По системе команд Linux также очень близок к операционной системе Solaris установленной на всех компьютерах Sun Microsystems. Некоторые отличия в работе команд с одними и теми же названиями, тем не менее, имеются. Эти отличия, скорее косметического, а не принципиального характера. Для получения справки по командам Linux следует использовать команду 'man command_name' на компьютере 'thproxy'. Некоторые программные пакеты (g77, gcc, reduce и др.) сопровождаются документацией, к которой можно обратится командой 'info', например 'info g77'.

Следует обратить внимание пользователей на то, что в силу фундаментальных различий между процессорами Pentium 4, процессорами Alpha и процессорами SPARC (на машинах Sun), транслированные программы в машинных кодах (исполняемые файлы, а также объектные модули и библиотеки) можно использовать только на том процессоре, для которого они предназначены. Отличить файлы с машинными кодами для разных архитектур можно командой 'file program_file_name'. По основному набору команд процессор Athlon (компьютер 'unamp') относится к архитектуре Intel, поэтому в большинстве случаем программы переносимы с 'unamp' на 'thproxy' и обратно. Исключением являются некоторые программы, использующие расширенный набор инструкций Pentium 4 или Athlon, которые могут быть совместимы только со своим "родным" процессором. На приведенном ниже примере, видно различие в типах файлов содержащих исполняемый код для команды 'diff' на трёх разных машинах:

thsun1:> file /usr/bin/diff
/usr/bin/diff: ELF 32-bit MSB executable SPARC Version 1, dynamically linked, stripped

unas1:> file /usr/bin/diff
/usr/bin/diff: ELF 64-bit LSB executable, Alpha (unofficial), version 1, dynamically linked (uses shared libs), stripped

unamp:> file /usr/bin/diff
/usr/bin/diff: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), stripped

theor:> file /usr/bin/diff
/usr/bin/diff: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), stripped

В противоположность программам в машинных кодах, одни и те же файлы с текстовыми сценариями (scripts) для командных процессоров sh, bash, csh, tcsh, как правило, одинаково работают, как под Solaris, так и под Linux. Это утверждение справедливо и для сценариев языка Perl, а, с некоторыми оговорками, для AWK и MAKE (одинаково ведут себя GNU AWK 'gawk' и GNU MAKE 'gmake').

"+" в колонке "X11" показывает необходимость системы X-Window для работы программы, "+/-" означает, что программа может работать, как в чисто текстовом режиме, так и в системе X-Window.

Fortran Процессор Pentium 4 предлагает очень хорошую производительность для тех, кому необходимы вычисления с плавающей точкой. Для пользователей, желающих программировать на Fortran, компания Intel разработала версию компилятора для архитектуры Linux/Intel. Компилятор поддерживает стандарты Fortran-77, -90, -95. Вызывается компилятор командой 'ifc' (Intel Fortran Compiler). Рекомендуется использовать опцию оптимизации '-O2'. Краткую справку по опциям командной строки можно получить по команде 'ifc -help'. Руководство пользователя и другую полезную документацию по данному компилятору Fortran можно найти в каталоге http://thproxy.jinr.ru/pub/doc/fortran/intel/linux/docs60/. Дополнительную полезную информацию можно поискать на Web-странице Intel Fortran Compiler.

GNU компиляторы Fortran77(g77), С(gcc) и С++ (g++) Для достижения максимальной производительности программ рекомендуется при компиляции, кроме общих флагов оптимизации '-O' или '-O2', использовать флаг '-mcpu=i686'.

Form v. 3 на 'thproxy' тот же, что для всех 32-разрядных процессоров Intel и идентичен тому, что установлен на 'unamp' и 'up4m'. В процессе работы Form интенсивно использует чтение-запись во временные файлы, поэтому, чтобы не замедлять работу программы и не перегружать сеть, следует либо запускать Form на 'thproxy' на локальном диске в подкаталогах каталога /data/theor, либо задавать каталог для временных/ файлов /tmp с помощью ключа '-t /tmp' или в файле установок, например, form.set с помощью строки 'tempdir /tmp'. На файл установок должна указывать переменная FORMSETUP. Задать свой файл установок можно либо устанавливая значение этой переменной командой 'setenv FORMSETUP form.set', либо указывая имя файла в командной строке после ключа '-s'. Следует обратить внимание на то, что синтаксис языка Form в версии 3 несколько изменился по сравнению с версией 2, для преобразования прежних программ в новый вид можно использовать утилиту 'conv2to3'.

Reduce v. 3.7 на 'theor' тот же, что для и на 'unamp' и 'up4m'. Как все 32-разрядные версии Reduce он имеет характерное ограничение в 128 МБайт на доступный для вычислений объём памяти. По умолчанию скрипт /usr/local/bin/reduce задаёт максимальный объём используемой памяти равный 16 МБайт. Для увеличения этого объёма вплоть до предела в 128 МБ следует запускать Reduce другим скриптом, указав в командной строке запуска 'bpsl' после ключа '-td' необходимый объём в байтах. Задачи, требующие для решения более 128 МБ памяти, можно запускать на компьютере 'unas1'.

Производительность

Благодаря высокой тактовой частоте процессоры Pentium 4, установленные в компьютере 'theor', потенциально обладают уникальной пиковой производительностью. Однако, для достижения пиковой производительности вычислительные конвейеры процессора должны быть загружены на 100%, что далеко не всегда достигается при решении реальных задач. Такие детали архитектуры процессора, как эффективнось и объём кэш-памяти, эффективность предсказания ветвлений, задержки (латентность) в работе подсистем процессора зачастую являются определяющими для быстродействия при решении широкого класса задач. По этой причине процессор Pentium 4 иногда может уступать в производительности своему конкуренту - процессору Athlon, даже если последний работает на более низкой частоте. Для некоторых задач наиболее узким местом становится производительность основной памяти (RAM). Для таких задач компьютер 'theor' располагает двухканальной подсистемой памяти использующей модули типа DDR RAM с тактовой частотой 266 MHz (PC2100) c суммарной пиковой полосой пропускания 4.2 GByte/sec.

Быстродействующие Ultra320 10000 об./мин. SCSI диски, установленные на 'theor' обеспечивают чтение и запись данных в файлы со скоростью более 60 MB/sec.

Примечания:
Тесты на Fortran, C и C++ проводились с двойной точностью.
Использовался Intel Fortran 6.0 для Linux/x86.
См. также график результатов теста Linpack

Доступ пользователей

Все пользователи, зарегистрированные на Unix кластере ЛТФ, автоматически получают доступ к новому компьютеру 'theor'. Для входа на 'theor' можно воспользоваться telnet (в пределах сети ОИЯИ) или ssh. Можно также войти на любую машину кластера ЛТФ, затем набрать команду 'rlogin theor', пароль для входа на 'theor' при этом не требуется. Если вы используете систему X-Window, то вместо 'rlogin theor' удобнее воспользоваться командой 'xon theor', при этом на 'theor' запустится программа 'xterm', которая создаст новое окно, в котором вы окажетесь уже на компьютере 'theor'. Домашние директории пользователей на 'theor' одни и те же для всего кластера Unix ЛТФ. Для работы на 'theor' с программами интенсивно использующими ввод/вывод данных из файлов выделено пространство на локальном диске в директории /data/theor/users. Этот диск доступен также на других компьютерах кластера в директории /data/theor. Хранение в '/data/theor' данных, не связанных непосредственно с вычислениями на 'theor', не допускается.

Источники информации

• Intel Corporation, http://www.intel.com, http://www.intel.ru
• Системная плата для серверов SE7501HG2
• Системный набор микросхем Intel E7501
• Процессор для серверов Intel Xeon
• Workstation platform comparison: Opteron, Xeon, Pentium 4, and Athlon
• Intel's Pentium 4 3.06GHz processor with Hyper-Threading
• Intel Compilers, http://developer.intel.com/software/products/compilers/
• Intel Software Development Products, http://support.intel.com/support/performancetools/
• Debian Project, http://www.debian.org
• GNU Project, http://www.gnu.org
• GCC Home Page, http://gcc.gnu.org
• The Reduce Computer Algebra System, http://www.zib.de/Symbolik/reduce/
• Mathematica, http://www.wolfram.com
• Программа Form, http://www.nikhef.nl/~form/
• "Вист-Форвард"

Компьютерная группа ЛТФ

18 февраля 2004 г.

Дата обновления: 2016-04-21 19:25:12