РПЗ_Мошкин (954311), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Повышение производительности может быть достигнуто путем использования аппаратных средств, обладающих лучшими характеристиками производительности по сравнению с уже применяющимися.

Повышение производительности сервера, следует производить в соответствии с предварительными расчетами “узких мест” - аналитическими либо с помощью моделирования его работы. Эти расчеты показывают целесообразность увеличения производительности того или иного узла сервера - процессора, дисковой подсистемы. Аналогично для ЛВС можно определить, например, актуальность увеличения пропускной способности каналов связи.

Производительность сервера зависит от следующих факторов:

• Количество центральных процессоров.

• Наличие шин PCIи их большой производительности.

• Большой объем ОЗУ.

• Высокоскоростной дисковый интерфейс.

• Организация дисковых подсистем с использованием дисковых массивов RAID.

1. Увеличение количества ЦП

В результате экспериментов установлено, что производительность одного процессора в многопроцессорной конфигурации можно определить по формуле:

,

где V0 – производительность процессора в однопроцессорной конфигурации,

n – количество процессоров в многопроцессорной конфигурации.

K – коэффициент снижения производительности процессора в многопроцессорной конфигурации.

В результате экспериментов было определено значение K=0,8.

Общая производительность многопроцессорной системы вычисляется по формуле:

Таблица 1. Зависимость производительности системы от количества ЦП

Количество процессоров	1	2	3	4
Производительность процессора в однопроцессорной конфигурации	V0	V0	V0	V0
Коэффициент снижения производительности	1	0,8	0,64	0,512
Общая производительность	1	1,6	1,92	2,048

Увеличение числа процессоров (и ядер, как следствие) в серверах повысит производительность системы в соответствии с графиком, приведенном ниже.

Рис. 6. Зависимость производительности от количества ЦП

1. Установка более производительного жесткого диска

Для увеличения производительности сервера можно заменить жесткий диск на более производительный.

Основными параметрами диска являются:

• Скорость вращения диска, которая может быть равной 3600, 4200, 5000, 5400, 5900, 7200, 9600, 10000, 12000, 15000 об/мин.

• Среднее время доступа к информации, которое рассчитывается по следующей формуле:

1. Использование RAID

Невозможность значительного увеличения технологических параметров магнитных дисков влечет за собой необходимость поиска других путей улучшения, одним из которых является параллельная обработка.

Если расположить блок данных по N дискам некоторого массива и организовать это размещение так, чтобы существовала возможность одновременного считывания информации, то этот блок можно будет считать в N раз быстрее, (без учёта времени формирования блока). Поскольку все данные передаются параллельно, это архитектурное решение называется parallel-accessarray (массив с параллельным доступом).

Рис. 7. Массив с параллельным доступом

Массивы с параллельным доступом обычно используются для приложений, требующих передачи данных большого размера.

Некоторые задачи, наоборот, характерны большим количеством малых запросов. К таким задачам относятся, например, задачи обработки баз данных. Располагая записи базы данных по дискам массива, можно распределить загрузку, независимо позиционируя диски. Такую архитектуру принято называть independent-accessarray (массив с независимым доступом).

Рис. 8. Массив с независимым доступом

Различают следующие уровни RAID:

• RAID 0 (striping – «чередование» ) – дисковый массив из двух или более жёстких дисков с отсутствием резервирования. Информация разбивается на блоки данных (Ai) и записывается на оба/несколько дисков одновременно.

(+): За счёт этого существенно повышается производительность (от количества дисков зависит кратность увеличения производительности).

(-): Надёжность RAID 0 заведомо ниже надёжности любого из дисков в отдельности и падает с увеличением количества входящих в RAID 0 дисков, т. к. отказ любого из дисков приводит к неработоспособности всего массива.

• RAID 1 (mirroring — «зеркалирование»).

(+): Обеспечивает приемлемую скорость записи и выигрыш по скорости чтения при распараллеливании запросов.

(+): Имеет высокую надёжность — работает до тех пор, пока функционирует хотя бы один диск в массиве. Вероятность выхода из строя сразу двух дисков равна произведению вероятностей отказа каждого диска.

(-): Недостаток заключается в том, что приходится выплачивать стоимость двух жёстких дисков, получая полезный объём одного жёсткого диска (классический случай, когда массив состоит из двух дисков).

• RAID 3 – в массиве из nдисков данные разбиваются на блоки размером 1 байт и распределяются по n-1дискам. Еще один диск используется для хранения блоков четности.

(+): Высокая скорость чтения и записи данных; минимальное количество дисков при создании массива равно трём.

(-): массив этого типа хорошо только для однозадачной работы с большими файлами, так как время доступа к отдельному сектору, разбитому по дискам, равно максимальному из интервалов доступа к секторам каждого из дисков. Для блоков малого размера время доступа намного больше времени чтения. Большая нагрузка на контрольный диск, и, как следствие, его надежность сильно падает по сравнению с другими дисками, хранящими данные.

• RAID 5 – блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива, нет асимметричности конфигурации дисков. Под контрольными суммами подразумевается результат операции XOR (исключающее или). XOR обладает особенностью, которая применяется в RAID 5, которая даёт возможность заменить любой операнд результатом, и применив алгоритм XOR, получить в результате недостающий операнд. Этот метод по сути обеспечивает отказоустойчивость 5 версии. Для хранения результата XOR требуется всего 1 диск, размер которого равен размеру любого другого диска в RAID.

(+): RAID5 получил широкое распространение, в первую очередь, благодаря своей экономичности. Объём дискового массива RAID5 рассчитывается по формуле (n-1)*hddsize, где n – число дисков в массиве, а hddsize – размер наименьшего диска. Например, для массива из 4-х дисков по 80 гигабайт общий объём будет (4 – 1) * 80 = 240 гигабайт.

(-): Производительность RAID 5 заметно ниже, в особенности на операциях типа RandomWrite (записи в произвольном порядке), при которых производительность падает на 10-25% от производительности RAID 1 (или RAID 10), так как требует большего количества операций с дисками (каждая операция записи сервера заменяется на контроллере RAID на три - одну операцию чтения и две операции записи). Недостатки RAID 5 проявляются при выходе из строя одного из дисков — весь том переходит в критический режим (degrade), все операции записи и чтения сопровождаются дополнительными манипуляциями, резко падает производительность.

• RAID 6. Имеет более высокую степень надёжности, чем RAID5 – под контрольные суммы выделяется ёмкость 2-х дисков, рассчитываются 2 суммы по разным алгоритмам. Требует более мощный RAID-контроллер. Обеспечивает работоспособность после одновременного выхода из строя двух дисков – защита от кратного отказа. Для организации массива требуется минимум 4 диска. Обычно использование RAID-6 вызывает примерно 10-15% падение производительности дисковой группы, по сравнению с аналогичными показателями RAID-5, что вызвано большим объёмом обработки для контроллера (необходимость рассчитывать вторую контрольную сумму, а также прочитывать и перезаписывать больше дисковых блоков при записи каждого блока).

• Комбинированные уровни

Помимо базовых уровней RAID 0 - RAID 5, описанных в стандарте, существуют комбинированные уровни RAID 1+0, RAID 3+0, RAID 5+0, RAID 1+5, которые различные производители интерпретируют каждый по-своему.

• RAID 1+0 — это сочетание зеркалирования и чередования (см. выше).

• RAID 5+0 — это чередование томов 5-го уровня.

• RAID 1+5 — RAID 5 из зеркалированных пар.

Комбинированные уровни наследуют как преимущества, так и недостатки своих «родителей»: появление чередования в уровне RAID 5+0 нисколько не добавляет ему надёжности, но зато положительно отражается на производительности. Уровень RAID 1+5, наверное, очень надёжный, но не самый быстрый и, к тому же, крайне неэкономичный: полезная ёмкость тома меньше половины суммарной ёмкости дисков.

Таблица 2. Сравнение стандартных уровней RAID

N – количество дисков в массиве, S–объём наименьшего диска.

1. Дисковые интерфейсы

Таблица 3. Сравнение дисковых интерфейсов

Название интерфейса	Пропускная способность, Мбит/с	Макс. длина кабеля, м	Количество накопителей на канал	Число проводников в кабеле	Другие особенности
UltraATA/133	1064	0,46	2	40/80	Controller+ 2Slave, горячая замена невозможна
SATA-300	3000	1	1	7	Host/Slave, возможна горячая замена на некоторых контроллерах
FireWire/400	400	4,5 (при послед.соед. до 72 м)	63	4/6	устройства равноправны, горячая замена возможна
FireWire/800	800	4,5 (при послед.соед. до 72 м)	63	4/6	устройства равноправны, горячая замена
Название интерфейса	Пропускная способность, Мбит/с	Макс. длина кабеля, м	Количество накопителей на канал	Число проводников в кабеле	Другие особенности
USB 2.0	480	5 (при послед.соед., через хабы, до 72 м)	127	4	Host/Slave, горячая замена возможна
USB 3.0	4800	5	Нет данных	9	Двунаправленный, совместим с USB 2.0
Ultra-320 SCSI	2560	12	16	50/68	устройства равноправны, горячая замена возможна
SAS	3000	8	Свыше 16384		горячая замена; возможно подключение SATA-устройств в SAS-контроллеры
eSATA	3000	2	1 (с умножителем портов до 15)	7	Host/Slave, горячая замена возможна

1. Шины PCI

PCI – шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера.

Характеристики

Список файлов домашнего задания