64bitový Linux: Připraveni na to nejlepší?

S příchodem Opteronu od AMD a Itania od Intelu se komerční servery postavené na těchto procesorech připojily ke značko...


S příchodem Opteronu od AMD a Itania od Intelu se komerční servery postavené na
těchto procesorech připojily ke značkovým riscovým systémům od společností IBM,
Sun Microsystems, Hewlett-Packard a jiných v 64bitové oblasti. S cenami těsně
nad 2 000 dolary si již systémy Opteron a Itanium pod Linuxem nebo Windows
vymezují své místo na poli vysoce výkonných výpočetních clusterů, kde se
obvykle používají pro provoz výpočetně náročných vědeckých aplikací a
finančních modelů. Případně v budoucnu nahradí své 32bitové předchůdce v
podnikových výpočetních střediscích a jejich clustery mohou dokonce ohrozit
postavení 64bitových unixových systémů v ceně stovek tisíc dolarů.
Jak dlouho to bude trvat, závisí na dodavatelích softwaru, kteří musejí přepsat
své aplikace pro nové 64bitové procesory. Pro Opteron a Itanium jsou již k
dispozici mnohé operační systémy. Kromě operačních systémů Red Hat Enterprise
Linux AS 2.1, který podporuje Itanium a SuSE Linux Enterprise Server, který
podporuje jak Itanium, tak Opteron, existuje i verze Windows Serveru 2003 pro
Itanium, a verze pro Itanium i Opteron operačního systému Turbolinux Enterprise
Server 8. Databáze, jako jsou IBM DB2 a Oracle9i nebo 10g, a aplikační servery
od IBM, Oracle a BEA Systems se mají začít objevovat již koncem tohoto roku.
Ale dodavatelé celopodnikových aplikací, s výjimkou SAPu, se jen velice pomalu
zavazují k nějakému plánu podpory.
Konec konců, zájem dodavatelů podnikového softwaru a jejich zákazníků bude
záviset na výkonnosti. Ve srovnání s předchozími generacemi 32bitových systémů
založených na procesorech AMD Athlon MP a Intel Xeon MP, Opteron a Itanium
podporují daleko více paměti na procesor, vyšší rychlosti přístupu do paměti a
centrální jednotky a rychlejší komunikaci mezi procesory. Do jaké míry se však
tyto výhody přemění ve skutečné zvýšení výkonnosti? Abychom to zjistili,
testovali jsme výkonnost webových serverů na čtyřech 64bitových linuxových
systémech, a to serveru Itanium od HP a systémů s procesory Opteron od
společností Appro, Newisys (společnost částečně financovaná AMD) a Pogo Linux.
Existuje mnoho druhů výkonnostních testů, kterými bychom mohli zmíněné produkty
prověřit. U všech se ale naráží na různé problémy, včetně toho nalézt kód,
který by běžel na obou procesorech Itanium i Opteron, byl by optimalizován pro
64bitový provoz a který není spojen s některým z velkých hráčů. Protože
systémové a databázové výkonnostní testy jsou typicky orientovány na specifický
typ hardwaru nebo operačního systému, porovnávali jsme systémy na základě
výkonnosti webových serverů. Použili jsme průmyslový standard webový server
Apache, který byl součástí linuxových distribucí na všech čtyřech systémech, a
také Zeus Web Server od Zeus Technologies.
Zátěžové testování těchto webových serverů na uvedených čtyřech systémech
přineslo zajímavé výsledky. Za prvé, výkonnost webových serverů na těchto
systémech byla podstatně lepší než na hardwaru založeném na 32bitovém Xeonu, s
nímž jsme je srovnávali, což naznačuje, že by IT oddělení mohla mít prospěch z
migrace armády svých webových serverů na 64bitové systémy již dnes. Za druhé,
výkonnost Apache na Itaniu byla mizerná ve srovnání s výkonností webového
serveru Zeus; pokud uvažujete o Itaniu pro provoz webových serverů, dejte
přednost aplikaci Zeus. Za třetí, výkonnostní rozdíl mezi servery Apache a Zeus
na Itaniu poukazuje na potřebu softwaru nejen pracovat na 64bitovém hardwaru,
ale být pro něj optimalizován. Na závěr, co se týká čtyř testovaných systémů,
všechny prokázaly, že jsou to solidní stroje. Mezi jednotkami s Opteronem vše
servery kategorie 1U nabízejí linuxové systémy Appro a Pogo za svou cenu
vynikající hodnotu a mnoho "koňských" sil, zatímco Newisys nabízí širokou škálu
funkcí a možností včetně správcovské karty a SCSI disků vyměnitelných za chodu.
Systém kategorie 2U od HP založený na Itaniu nabízí vynikající rozšiřitelnost a
redundanci prakticky čehokoliv, na co si jen vzpomenete, nicméně také za
poněkud vyšší cenu.

Tři malé Opterony
Opteron má oproti Itaniu jednu výhodu: Dokáže provozovat 32bitové aplikace v
nativním režimu, zatímco Itanium provozuje 32bitové aplikace v emulačním
režimu. To znamená, že starší 32bitové aplikace poběží na Itaniu pomaleji než
na systémech s Xeonem nebo Opteronem. Také to znamená, že aplikace lze portovat
na Opteron postupně, přidávat 64bitovou podporu komponentu po komponentě, bez
požadavku na kompletní přepsání před uvedením do provozu. Každý ze tří
Opteronů, které jsme testovali, pracoval na operačním systému SuSE Linux
Enterprise Server, systém s Itaniem od HP běžel pod operačním systémem Red Hat
Enterprise Linux AS. Všechny čtyři systémy měly nainstalován webový server
Apache; nainstalovali jsme také Zeus Web Server 4.2r2, který je optimalizován
pro Opteron i Itanium.
První z testovaných systémů Appro 1122H je cenově výhodným serverem kategorie
1U a je možné jej pořídit se dvěma procesory Opteron na frekvenci 1,6 GHz nebo
1,8 GHz, s až 16 GB RAM, jednou nebo dvěma diskovými jednotkami ATA nebo SCSI a
dvěma ethernetovými rozhraními 10/100/1 000 Mb/s. Naše testovací jednotka byla
vybavena dvěma procesory 1,6 GHz, 2 GB RAM, jedním 80GB ATA pevným diskem a s
již nainstalovaným operačním systémem SuSE Linux Enterprise Server. Appro měl
ve všech testech o něco málo, ale přesto nejlepší výkonnost navzdory tomu, že
byl z celé skupiny nejlevnější. Jeho skříň byla hezky provedená a k jejímu
otevření nebylo třeba použít žádné nástroje. Byl to jediný systém, který také
zahrnoval regálové kolejnice. Na druhou stranu síťový vypínač se nám zdál malý
a těžko se ovládal. A porty pro klávesnici a myš nebyly označené.
Druhý nejlepší výkon zaznamenal stroj Pogo Linux PerformanceWare 1264. Pogo
Linux se již několik let specializuje na linuxové systémy a PerformanceWare
1264 je typickým příkladem jejich produktové řady dobře navržen bez zbytečných
"výstředností". Cenou 2 489 dolarů je skoro tak dostupný jako systém
společnosti Apro, co do výkonnosti se zařadil do středu mezi námi prověřované
Opterony. Testovaný systém Poga byl vybaven dvěma procesory Opteron 1,6 GHz,
pouhým 1GB RAM, ATA pevným diskem o kapacitě 40 GB a dvěma ethernetovými porty
10/100/1 000 Mb/s.
Třetí testovaný server s Opteronem, Newisys 2100, byl jediným ze všech čtyř
systémů, u něhož bylo pro otevření skříně potřeba šroubovák a jediný, u něhož
se nedaly vyměňovat disky bez otevření skříně. Vnitřek systému byl dobře
uspořádaný s pevnými vodiči toku vzduchu a dvojitými ventilátory. Zajímavé je,
že i když byl Newisys 2100 vybaven výkonějšími procesory, rychlejšími pevnými
disky a větší operační pamětí nežli ostatní servery, předvedl nejnižší
výkonnost ze všech tří systémů s Opteronem, byť jen o 2 nebo 3 % ve většině
testů. Jelikož je projekt Newisys částečně financován společností AMD,
spolupracovaly tyto dvě firmy na vytvoření referenční základní desky a designu
skříně. Newisys 2100 na systém s cenou pod 3 000 dolarů překvapivě disponuje
množstvím vlastností celopodnikových serverů. Ty zahrnují například použití
hot-swapových SCSI disků, čtyři ethernetová rozhraní, 2 sloty PCI-X a
samostatný procesor pro správu serveru.
Přístupný prostřednictvím vyhrazeného ethernetového rozhraní a provozující
oddělené linuxové jádro může procesor pro správu restartovat systém,
monitorovat systémové komponenty a inventarizovat hardware a software v
systému. Malá LCD obrazovka na přední straně serveru ukazuje stav systému a
umožňuje ovládání jeho základních funkcí. Pokud je správcovský procesor
nastaven tak, aby získával IP adresu z DHCP, LCD panel tuto adresu ukazuje, a
velice tak zjednodušuje proces prvotního připojení.
V našich výkonnostních testech webových serverů uzavíral startovní pole s
nevelkým odstupem HP Integrity Server rx2600 založený na Itaniu. (V době
srpnového testování měli naši kolegové z amerického NetworkWorldu k dispozici
verzi serveru s procesory Itanium, nyní jsou postupně nahrazovány systémy s
procesory Itanium 2, 1,3 a 1,5 GHZ). Jde o celopodnikově orientovaný server
třídy 2U vybavený spoustou možností rozšíření a redundance. Testovaný rx2600
dorazil v konfiguraci s dvěma 1GHz procesory, 4 GB RAM, třemi hot-swapovými
36GB Ultra320 10K SCSI disky, RAID polem, čtyřmi gigabitovými ethernetovými
porty, dvěma ethernetovými porty 10/100 Mb/s, se správcovským procesorem HP iLO
(Integrated Lights-Out), dvěma hot-swapovými síťovými zdroji, s ventilátory
přepínatelnými za chodu a s nainstalovaným operačním systémem Red Hat
Enterprise Linux AS. Tento systém je také k dispozici s operačními systémy
HP-UX nebo Windows Datacenter Server. Zmíněný procesor pro správu serveru
umožňuje plný přístup k systému včetně možnosti aktualizovat BIOS, monitorovat
všechny interní komponenty, vypínat a zapínat systém, restartovat jej a
inventarizovat hardware a software. Objevili jsme malý nedostatek: rx2600
používá USB porty pro klávesnici a myš, což může působit problémy ve
výpočetních střediscích s existující infrastrukturou KVM přepínačů.

Rychlá odezva
Abychom změřili výkonnost těchto systémů, testovali jsme, jakou zátěž zvládnou
webové servery Apache a Zeus, než je úplně zahltíme pomocí programu WebLoad 5
od společnosti RadView Software běžícím na Ixia TXS4 Load Module a simulujícím
až 1 000 uživatelů najednou. Stejnou situaci jsme zopakovali také na serveru se
dvěma procesory Xeon 2,8 GHz, abychom si vytvořili srovnávací základnu. Tabulka
výkonnosti (uvedená na straně 16) ukazuje počet virtuálních klientů, jaký byl
třeba na vygenerování času obslužného cyklu nad pět sekund u serveru Zeus a nad
dvě sekundy u Apache.
Tyto výsledky jsou ohromnou reklamou pro webový server Zeus. Nejenže Zeus měl
daleko rychlejší odezvy než Apache u daného počtu klientů, ale zvládal také
daleko větší zátěže dokonce 1 000 virtuálních klientů vygenerovalo pouze
čtyřsekundové odezvy. Navíc i pod velkými zátěžemi podává Zeus velmi
stejnoměrné výsledky: zvýšíme-li počet virtuálních klientů, odezvy vzrostou
predikovatelným způsobem. Na druhé straně v případě Apache se doby odezvy,
počty přístupů za sekundu a hodnoty "průchodnosti" se vzrůstající zátěží
(počínaje 100 klientů) měnily velmi divoce. Zeus poskytoval stejnoměrné
výsledky až do 1 000 klientů. V případě webového serveru Apache prokázaly
Opterony jasnou převahu. Systém HP Itanium začal vykazovat dlouhé časy
obslužného cyklu pod zátěží méně než 300 klientů, zatímco Opterony byly schopné
snášet zátěž nad 800 klientů s rozumnými časy obslužných cyklů. Při provozu
Apache měl nejlepší výkonnost mezi Opterony stroj společnosti Pogo Linux,
následoval Newisys a potom Appro, navzdory tomu, že posledně jmenovaný stroj
byl osazen nejrychlejším procesorem a větší pamětí. Při provozu webového
serveru Zeus byla výkonnost systému HP Itanium i když byl stále pomalejší
velice blízká výkonnosti tří Opteronů, což je známka toho, že Apache na Red Hat
Linuxu nebyl tolik optimalizován pro Itanium, jako byl Apache na SuSE Linuxu
optimalizován pro Opteron. (V případě komplexnějších testovacích sad, kde každý
klient vysílal více požadavků včetně velkých grafických souborů, se systém HP
propadal o trochu více). Všechny Opterony měly nainstalovaný Apache 1.3.26-105,
zatímco na Itaniu od HP běžel Apache 1.3.27-2. Tabulka testů na straně 16 dále
ukazuje výsledky při provozu webového serveru Zeus pod hranicí 1 000
virtuálních klientů.
Poučení pro každého, kdo se poohlíží po možnosti "vymáčknout" z Opteronu nebo
Itania opravdový 64bitový výkon, je ujistit se, že provozované aplikace jsou
nejen schopny 64bitového provozu, ale jsou pro něj optimalizovány, jako
například webový server Zeus. A samozřejmě ti, kdo plánují provoz webových
stránek na Itaniu, ať na to určitě použijí Zeus raději než Apache.
Další závěry? Všeobecně testy ukazují, že Opteron má malý náskok před Itaniem,
přinejmenším nyní. V rámci všech našich testů byl největší výkonnostní rozdíl
mezi nejvýkonnějším Opteronem a Itaniem kolem 20 %. S procesory Itanium 2 1,3 a
1,5 GHz přicházejícími na trh v době, kdy čtete tento článek, by se výkonnost
mohla převrátit na stranu Itania. Navíc ke zvýšenému kmitočtu nové čipy
zdvojnásobují vyrovnávací paměť L2 na 6 MB ve srovnání s 3 MB systému HP
Itanium, který jsme testovali.
Nezávisle na tom, jestli pro provoz webových serverů zvolíte Opteron nebo
Itanium, získáte veliké zvýšení výkonnosti oproti 32bitovému Xeonu nebo
Athlonu. Dokonce i Apache na Itaniu prokázal 40% zlepšení oproti výkonnosti
systému se dvěma Xeony, který jsme používali jako srovnávací základnu.
Přístupy na webové servery nezatěžují celý systém tak výrazně jako některé jiné
úlohy. Systémy s Opteronem a Itaniem by měly prokázat ještě větší zvýšení
výkonnosti například při provozu velkých databází. Nicméně výkonnost webových
serverů je dobrý všeobecným ukazatelem možností zvýšení výkonnosti se 64bitovým
hardwarem a 64bitovým kódem. Všichni bychom měli toužebně očekávat den, kdy
aplikace, které nyní provozujeme, budou k dispozici a optimalizované pro
Opteron a Itanium.

Zahubí Linux značkové servery?
Může být politicky nekorektní tvrdit, že 64bitový Linux na komerčním hardwaru
založeném na procesorech AMD a Intel nezasáhne klasické dinosaury střední
třídy. Linuxový tábor samozřejmě říká, že by mohl, a zmiňuje nízké ceny a
otevřenou architekturu. Ale úzce propojený design hardwaru a softwaru a
standardní vývoj klasických 64bitových monster nabízejí výhody, jimž se Linux
nemůže a ani v budoucnu nebude rovnat.
Podívejme se nyní na špičkové zástupce současných silných hráčů. Servery Sun
Solaris s procesory Sparc jsou vlajkovou lodí společnosti a nejvíce viditelným
64bitovým systémem na trhu. IBM podobně vnucuje své rodiny produktů systémy
eServer založené na procesorech Power4 řadu iSeries (dříve AS/400) a pSeries
(dříve RS/6000). Řada iSeries běží pod operačním systémem s názvem OS/400
vyvinutým IBM, pSeries může pracovat buď s Linuxem nebo AIXem. IBM a Sun své
64bitové platformy agresivně vylepšují. Tyto systémy využívají těsné integrace
hardwaru, operačních systémů, ovladačů a nástrojů pro správu. S kompletním
přehledem o každé fázi vývoje jsou všechny tyto systémy střední třídy skvěle
škálovatelné a rozšiřitelné. Za takové přednosti však budete platit (ó, jak
budete platit) nemalé sumy. Jsou to však servery, na které když vsadíte své
podnikání, nenechají vás na holičkách.
Nicméně nelze říci, že by ve stádu systémů střední třídy nebyl nutný nucený
odstřel. Třetí hlavní hráč v oblasti 64bitových systémů Hewlett-Packard má již
zřejmě dny své 64bitové platformy sečteny. HP se agresivně pokouší postrkovat
své zákazníky z platforem Alpha a PA-RISC směrem ke svým serverům založeným na
Itaniu 2 s operačními systémy buď HP-UX nebo Linux.
Na rozdíl od těchto "těsně" navrhovaných unixových systémů trpí 64bitový Linux
kletbou "stvořen davem". Běží skvěle, ale byl navržen bez ohledu na hardware.
Myšlenka jediného nerozvětveného linuxového jádra může být úžasná pro
kompatibilitu s běžným softwarem prodávaným na pultech, ale ne pro optimalizaci
operačního systému pro specifický návrh serveru. Takže ano, Linux je
fantastický, ale každá distribuce je spíše sbírkou oddělených modulů kódu než
jednotnou, pečlivě navrženou platformou. Dostáváte přenositelnost a nadšení,
ale je to dost?
Protože se nemusejí starat o takové maličkosti, jako je meziplatformová
kompatibilita, mají týmy společností IBM a Sun (a HP) obrovskou výhodu při
návrhu a tvorbě vlastních 64bitových vlastních platforem. Mohou navrhovat
specifické technologické směry, zahrnovat nové technologie bez čekání na
veřejný souhlas nebo dokonce průmyslové standardy. Ba co víc, mohou zaručit, že
jejich řešení bude fungovat, a tyto sliby podepřít tvrdými smlouvami na úrovni
služeb SLA.
Linux bude vždy dostupnější a kompatibilnější a utrhne si lví podíl na trhu.
Ale není cesty, jak by kdy Linux dokázal nabídnout těsnou provázanost
operačního systému a hardwaru, jaké poskytují tyto účelově postavené
alternativy střední třídy. Pro určité zákazníky a aplikace obchodní nutnost
takové úzké provázanosti nikdy nevymizí.

Dodavatelé aplikací si rozmýšlejí portace
Kdy budou k dispozici nejznámější podnikové aplikace pro 64bitový Linux a
komerční hardware? Příští měsíc, příští rok, nebo možná nikdy?
S výjimkou společnosti SAP, významného dodavatele celopodnikového softwaru,
sleduje většina hlavních dodavatelů softwaru trh 64bitového Linuxu bez vzrušení
a odmítá spekulovat o plánech v této oblasti.
"Je pro nás velice důležité mít určitý obchodní případ dříve, než postoupíme
kupředu a zavážeme se k portaci na jinou příležitostnou platformu," říká Jim
Metcalf, ředitel strategie technologické základny společnosti SAS Institute,
výrobce softwaru pro BI. "Domníváme se, že tento trh je ještě ve svých
počátcích. Nemáme mnoho zákazníků, kteří by vyžadovali 64bitový Linux
provozovaný na procesoru Itanium." A to vše navzdory skutečnosti, že SAS již má
v nabídce 32bitový Linux a že analytické aplikace jsou typickými kandidáty,
kteří by mohli těžit z dodatečné "kapacity", kterou by 64bitový Linux a
procesor Itanium od Intelu mohly nabídnout. "Máte zde k dispozici ohromné
množství adresovatelného paměťového prostoru (s 64bitovým Linuxem), kterou
můžete použít, pokud přijde na řešení opravdu velkých problémů," poznamenává
Metcalf. Kdy tedy SAS naskočí do vlaku 64bitového Linuxu? "Pokud zjistíme, že
Oracle a SAP, dodavatelé databází a ERP, tak učiní a bude možno je provozovat
nativně na těchto platformách, budeme pracovat ve shodě s nimi," vysvětluje
Metcalf. "Je to otázka slepice a vejce."
PeopleSoft plánuje portovat své celopodnikové aplikace na 32bitovou verzi
Linuxu a hardware Intelu i IBM, ale neoznámil žádné plány pro portaci na
64bitový Linux a procesory Itanium nebo Opteron. "Zákazníci však tvrdí: ano, je
pravý čas pro kritické podnikové aplikace na Linuxu," říká produktový manažer
David Sayed. Oblasti, v nichž vidí hlavní přínos 64bitovové technologie, jsou
databázové servery a vědecké a konstrukční aplikace, které vyžadují veliké
množství numerických výpočtů. I když Oracle ještě nyní neportuje své aplikace
na 64bitový Linux, rozhodla se tato společnost ujmout vedení se svým
databázovým serverem (stejně jako IBM s DB2). "Náš přístup bude etapový," říká
viceprezident pro aplikace Oraclu Greg Seiden. "Portovat budeme nejdříve
databázi, tam vidíme v nejbližší době největší výhody." Seiden předpovídá, že
se tak stane již v rámci dalšího velkého uvedení aplikací Oraclu na trh.
Poznamenává, že v případě 64bitové sady půjde o nový vývoj, ne o migraci, a
dodává, že si myslí, že se známé podnikové aplikace na 64bitovém Linuxu a
Itaniu neobjeví na trhu před rokem 2005. "Neznám nikoho, kdo by se hrnul do
portace na 64bitový Linux," říká, možná proto, že 32bitový Linux pracuje dobře.
"Máme velmi rádi Linux," dodává. "Výkonnost, jakou dosahujeme na 32bitové
linuxové platformě, je skvělá."
Na rozdíl od svých konkurentů se SAP rozhodl pro portaci všech svých aplikací
na 64bitový Linux na Itaniu, ale čeká na zájem hardwarových partnerů IBM, HP a
Dellu, dříve než se přihlásí k Opteronu. Vývoj, který započal před třemi lety,
vyústil v rozfázované uvedení produktů na trh v tomto roce, počínaje 64bitovou
aplikací R3 ERP (v současné době již v provozu) a konče v přidávání dalších
aplikací, jako jsou řešení CRM, BW (Business Warehouse) a SCM (Supply-Chain
Management). "Na konci tohoto roku budeme mít pro 64bitový Linux na Itaniu k
dispozici celou produktovou řadu," tvrdí produktový manažer Manfred Stein.
Stein říká, že SAP vidí u 64bitové linuxové platformy klíčové výhody v oblasti
výkonnosti včetně jednodušší administrace, protože aplikace SAPu těží z výhod
větší fyzické paměti. 32bitové linuxové aplikace mohou využít nanejvýš od 2 do
3 GB paměti, vysvětluje, což znamená, že každému ze 300 nebo 400 uživatelů
připojených k jednomu serveru můžete přidělit pouze 10 MB. Naproti tomu jádro
64bitového Linuxu podporuje až 64 GB paměti, což umožňuje daleko lépe řídit
velké úlohy, jako jsou fakturace na konci měsíce a analýzy dat. "Vykonáváte
práci tisíců uživatelů najednou ve stejném čase," vysvětluje.
Stein říká, že SAP uvažuje o 64bitovém Linuxu na Itaniu v horizontu dvou tří
let jako o své hlavní platformě. Poznamenává, že za pouhé tři roky (v roce 1999
SAP uvedl unixové 64bitové aplikace) zastavil podporu 32bitového Unixu.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.