AS/400 в XXI веке
Общая производительность системы
В этой и предыдущей лекциях 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 nой 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 кэшпамять 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. ТРСС 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 ТРСС — вероятно, наилучшее средство оценки производительности. По мере дальнейшего распространения приложений поддержки принятия решений, значение теста TPCD будет расти.
В Рочестере для измерения производительности используется тест ТРСС. 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 ТРСС 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 ТРСС. Несколько лет назад мы выбрали одну из версий ТРСС 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 ТРСС, 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.
Вы можете получить текущие показатели производительности ТРСС 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. Вовторых, 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 ТРСС, может дать только сбалансированная система. Мы стремимся повышать производительность процессора, памяти и подсистемы вводавывода 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.
Выводы
В компьютерной индустрии постоянны только перемены. Сегодняшние технологии устаревают очень быстро, а вместе с ними меняется и современный бизнес. В будущем эта тенденция только усилится. Все технологии приходят и уходят; некоторые из них оказываются полезными заказчикам, повышают конкурентоспособность их бизнеса. Когда эта польза становится очевидной производителям компьютеров и ПО, они внедряют новые технологии в свои вычислительные системы. Несомненно, та же судьба ожидает аппаратные и программные технологии, описанные в этой лекции. Со временем их заменят еще более совершенные.
Подобно тому, как приходят и уходят технологии, приходят и уходят вычислительные системы, и производящие их компьютерные фирмы. История показывает, что особенно часто это случается, если вычислительная система или фирма привязана к технологии, которая рано или поздно теряет свое значение для бизнеса, или становится общедоступной на рынке.
Самой популярной технологией тех дней были офисные системы. Большинство производителей предлагали офисные системы и системы обработки данных по отдельности. Одним из первопроходцев интеграции была компания Wang Computers. В начале 80х годов Wang считался лидером офисных систем. Другие компьютерные фирмы также быстро поняли значение данной технологии офисных систем, и скоро началось ее массовое внедрение в системах среднего класса.
Итак, предположим, что систем Рочестера в природе не существует, и Вы покупаете одну из офисных систем Wang. Наступает конец 80-х, и Вы решаете модернизировать свое предприятие путем покупки новой вычислительной системы среднего класса. В это время твердые позиции на рынке заняли производители миникомпьютеров, начинавшие с освоения технических расчетов. Возглавляемые такими системами, как VAX фирмы Digital, они теперь поддерживают большинство необходимых бизнесу технологий. Например, Digital предлагает ПО AllinOne, которое реализует большинство офисных функций. Вы решаете заменить Wang на Digital VAX.
Проходит еще несколько лет, и теперь у нас начало 90-х. Вы, как и многие предприниматели обеспокоены тем, что привязаны к нестандартным вычислительным системам, таким как Digital VAX. Если каждые несколько лет заменять свои системы более совершенными, нормальный ход дел в офисе постоянно нарушается. На повестке дня — открытость и стандарты. Самой открытой системой считается Unix. Производители, прекратившие выпуск своих нестандартных систем, например HP, расхваливают открытость Unix. Многие заказчики думают, что смогут легко менять разные системы от разных производителей, если просто станут работать на Unix. Соблазн велик, и Вы решаете еще раз и навсегда пройти через смену систем. Вы заменяете свою Digital VAX на HP 9000.
И вот наступает середина 90-х. Практически все производители компьютеров используют открытые стандарты. Системы Unix не оправдали возлагавшихся на них надежд: перевод делопроизводства с одной системы на другую не стал легче, а затраты владельцев превзошли первоначальные ожидания. "Хитом дня" становятся клиент-серверные вычисления. Некоторые фирмы пытаются заменить свои системы среднего класса на ЛВС ПК, но это себя оправдывает лишь для самых небольших организаций. Возможным выходом из тупика выглядят большие многопроцессорные ПК-серверы. Кроме того, внезапно обнаруживается, что нестандартные ОС, такие как Microsoft Windows NT, могут быть столь же открытыми, как Unix. В результате, популярность Unix на рынке быстро угасает. Вы хотите использовать на своем предприятии новейшие технологии, и поэтому в очередной раз проглатываете наживку и заменяете свою HP 9000 сервером Compaq ProLiant с Windows NT.
Время не стоит на месте, и настает 2001 год. Расходы на персональные компьютеры превысили все ожидания. Приложения различных производителей работают совместно ничуть не лучше, чем раньше. Все что Вы сэкономили, потрачено на модернизацию аппаратных и программных средств, которой Вам приходится заниматься каждые шесть месяцев лишь для того, чтобы не отстать от конкурентов. И вот технологический прогресс привел к созданию концептуально новой вычислительной системы, которая наконец-то решит все Ваши проблемы. Это уж точно последний раз! Вы выбрасываете свой сервер Compaq и ставите новый компьютер VR2000 от корпорации "Виртуальная реальность". Девиз этой новой фирмы гласит: "Наша продукция слишком хороша, чтобы быть реальной — она виртуальная!".
Наша сага на этом заканчивается, потому что никто не знает, станет ли новой модной системой VR2000 или чтонибудь еще. Но наверняка "свято место пусто не бывает" и такая система будет. И также можно быть уверенным, что и эта новейшая система, увы, не решит все проблемы, а переход на нее снова серьезно скажется на Вашем бизнесе.Почему же фирмы продолжают жонглировать своими вычислительными системами? Несомненно, такой подход обеспечивает рабочие места, но есть ли в этом смысл? Правильный ответ: общее нежелание отстать от конкурентов. Именно поэтому так много заказчиков постоянно ищут новую систему, которая приведет их в будущее.
По счастью, семейство систем, которое обеспечит Вам конкурентные преимущества в бизнесе без огромных расходов и перебоев в работе все же существует. За последние 15 лет по всему миру было установлено более 700 000 коммерческих систем Рочестера. Никто другой не может даже приблизиться к такому результату.
Вернемся снова к началу. Помните, слова, открывавшие "Расширенная архитектура приложений" : "Выносливость любой компьютерной системы и ее способность сохранять инвестиции, — самые важные аргументы при выборе компьютера для производства или офиса". Если это так, то AS/400 — самый успешный многопользовательский компьютер для бизнеса из всех когда-либо существовавших. А благодаря чему, все это достигнуто (все эти искусные архитектуры и новейших технологии) — так ли уж важно?