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技術分享

HP NonStop系統軟硬體最新發展

作者/王宜倫
前言

本篇文章針對HP NonStop系統軟硬體最新發展進行說明,硬體部分主要涵蓋HP Integrity NS-series與NB-series發展roadmap、硬體技術發展、NB-series c7000機架架構說明;軟體部分主要涵蓋Integrity NonStop Multi-core使用的J版本作業系統及Integrity NonStop Single-core使用的H版本作業系統新增功能與計畫中的功能說明。

NonStop硬體最新發展說明

一、NonStop系統處理器發展說明

HP NonStop Server採用Intel Itanium處理器系統,依據處理器核心數目區分為Integrity NonStop Multi-core Platform與Integrity NonStop Single-core Platform,Multi-core Platform採用J版本作業系統,Single-core採用H版本作業系統;依據硬體架構區分為Integrity NonStop BladeSystem(刀鋒型系統 NB-series)與Integrity NonStop System(機架型系統NS-series)。

1.HP目前規劃之Integrity NonStop Multi-core硬體發展roadmap說明如下:
  • BladeSystem(刀鋒型系統):2011年最新推出的Quad-core BladeSystem,採用Intel 9300系列處理器;2013年推出Multi-core BladeSystem,採用Intel Poulson處理器;2015年推出Multi-core BladeSystem,採用Intel Kittson處理器。

  • Rack Mount(機架型系統):2012年推出Entry-level rack mount系統,採用Intel 9300系列處理器;2013年推出Entry-level rack mount系統,採用Intel Poulson處理器。

2.HP目前規劃之Integrity NonStop Single-core硬體發展roadmap說明如下:
  • 高階NS16200系統:依據最新發展roadmap顯示,此系統預計於2013年1月停止銷售,但是時程可能會依據實際客戶需求或是所能獲得的零件數量來調整停止銷售時程。

  • 中階NS14200系統:依據最新發展roadmap顯示,此系統預計於2013年1月停止銷售,但是時程可能會依據實際客戶需求或是所能獲得的零件數量來調整停止銷售時程。

  • 入門NS1200系統:依據最新發展藍圖顯示,此系統預計於2013年1月停止銷售,但是時程可能會依據實際客戶需求或是所能獲得的零件數量來調整停止銷售時程。

二、NonStop硬體元件標準化發展過程

早期NonStop系統硬體元件均為專屬設計,部分元件無法使用最新的技術,自Integrity NonStop System開始逐漸採用標準化硬體元件並使用最新的硬體技術,到Integrity NonStop BladeSystem系統,除了連接CPU與I/O裝置的ServerNet外,全部都採用標準化硬體技術,讓NonStop發展不會受限於技術瓶頸。NonStop S-series、NS-series與NB-series硬體技術說明如下:

1.NonStop S-series:專屬設計,包含:
‧Custom Rack
‧Custom Power & Cooling
‧Custom proprietary CPU with internally designed components
‧Custom memory
‧Custom IO and interconnect
‧Non-Standard Disks
‧ServerNet switches

2.NonStop NS-series:朝向標準化設計,包含
‧Standard HP Rack
‧Standard Power & Cooling
‧Standard BCS Server with modifications for FT
‧Standard DIMMs
‧Custom IO and Interconnect
‧Off the Shelf Disks
‧ServerNet switches

3.NonStop NB-series:更完整的標準化設計,包含
‧Standard ISS Chassis and Rack
‧Standard Power & Cooling
‧Standard Blade with unique interconnect mezzanine card
‧Standard DIMMs
‧Standard IO
‧Off the Shelf Disks
‧Only NonStop-unique HW is ServerNet

三、NonStop BladeSystem機架設計

1.特殊設計:採用HP c7000機架,除了標準元件外,並有幾項特殊設計,以達到NonStop對穩定性、可用性和擴充性的要求,包含:
  • NonStop ServerNet switches:具備NonStop一貫容錯特性的ServerNet switch,提供CPU與I/O的連線,具備X Fabric與Y Fabric。

  • -NONSTOP midplane:NonStop研發部門針對NonStop系統規格所設計的背板,提供CPU與其他模組的容錯連接。此背板後續被廣泛應用於HP其他刀鋒型主機。

  • Pre-integrated, connected:依據NonStop架構,預先整合每個插槽的連接方式,並定義每個插槽所能安裝的模組,包含CPU(CPU number依據插槽位置定義)、ServerNet switch安裝位置與型號。


2.下列設計採用c7000機架標準設計
  • Pre-populated with 10 fans and six power supplies(2250 watts each):預先建置10組風扇與6組電源供應器,避免因溫度過高或電源問題而影響NonStop對穩定性的要求。實際運作時,c7000機架上的onboard administrator會依據實際使用電力需求,動態調整power supply,於離峰時間(例如半夜非交易時間)對電力需求較低時,將不必要的power supply暫停供電,有效降低耗用電力達到節能減碳的目的。

  • Facilitates power and cooling for all the server blades:電力和冷卻功能可供機架內所有模組使用。

  • Drastic reduction in cabling:與NS-series rack mount相比減少很多的cable連接,可降低維護上潛在人為錯誤發生機率。

  • Two varieties based on power type:包含North America/Japan與International兩種規格。

  • One enclosure max per 42U rack:一個42U rack機架只能安裝一個NonStop使用之c7000機架。

3.NonStop BladeSystem實體機架圖示

NonStop BladeSystem實體機架圖如下圖所示,此為8顆CPU的系統,藍色部分為依據NonStop特性進行加值,ServerNet controller安裝於每一片server blade,X和Y ServerNet switch安裝於機架背面,加上NonStop midplane,達到NonStop對穩定性、可用性和擴充性的標準。

以此8顆CPU的系統為例,若I/O設備過多,一組ServerNet switch無法提供所需的I/O連接port,可採用Flex Processor Bay Configuration方式,使用兩個c7000機架,將CPU分別安裝於兩個機架內,每個機架安裝4顆CPU,其中CPU 0、2、4、6置於同一個機架內,CPU 1、3、5、7置於同一機架。


《圖一》


NonStop軟體最新發展說明

一、作業系統版本推出時程說明

1.H version (目前最新版本為H06.22)
  • 預計2011/8推出H06.23版本作業系統。

  • 預計2012/Q1推出H06.24版本作業系統。

2.J version (目前最新版本為J06.11)
  • 預計2011/8推出J06.12版本作業系統。

  • 預計2012/Q1推出J06.13版本作業系統。

二、近期重要產品更新說明如下
1.NonStop SQL/MX 2.3.4 (From H06.21/J06.10)
  • 支援Embeded SQL。
  • 改善Explain Plan的可讀性。
  • 提升SQL/MX品質和效能。

2.TMF 3.6 (From H06.21/J06.10)
  • Transaction可不受TMF autoabort參數的影響。
  • 降低TMF audit trail被pinning住的情況。
  • 支援SQL/MX ANSI name。
  • 提升SQL/MX品質和效能。

3.NonStop Servlets for JavaServer Page 6.1
  • 簡化安裝程序。
  • 提升管理與監控功能。

4.NonStop Server for Java 6.0 (NSJ 6.0)
  • 提供Java 6 API。
  • 提升效能。
  • 問題解決與security功能更新。

5.ITP WebServer 7.2 (From H6.21/J06.10)
  • 配合使用PUT與TRACE修改預設參數。
  • 提供Pathway CREATEDELAY參數。
  • 供option可設定取消ETag header。

6.NonStop SSH and Secure FTP
  • 提供安全的終端機模擬器與檔案傳輸。

7.Safeguard version 4 (release 10/release 11)
  • SEEP(Safeguard Event Exit Process)支援ALTPRI、ACTIVATE與SUSPEND指令。
  • Audit紀錄包含program name。
    DISKFILE-PATTERN ACL會自動執行於新產生的volume。
  • AUDIT-USER-ACCESS-PASS/FAIL會立即生效。
  • 支援OSS File Privileges,可限制Super ID功能。
  • 提供option可連結ACL與object file。
  • Password可限制大寫、小寫、數字與特殊字元的長度。
  • 未來Safeguard新功能會著重在user對法令的需求與管理。

8.OSS子系統update
  • More OSS file open(每個CPU有64,000個open)
     ‧Disk open可達48,000。
     ‧Socket open可達16,000。
     ‧Pipe open可達16,000。

  • More memory for file IO operations (> 100 MB per CPU)
     ‧Disk I/O cache達60MB。
     ‧Socket I/O cache達32MB。
     ‧Pipe I/O cache達32MB。

  • File I/O動作的memory allocation更有效率。

  • 提供OSS資源使用狀況的EMS event
     ‧資源狀態改變或失敗時會有EMS event。包含POB open table、PXS buffers、socket open table、socket buffers、pipe open table、pipe buffers、disk opens、disk cache buffers。
     ‧Event Type
     Limit warning (資源使用達85%)
     Limit error (資源使用達100%)
     Status normal (資源使用降至65%或以下)
     Allocation error (無法取得所需資源)

  • 效益
     ‧提升擴充能力。
     ‧記憶體使用更有效率。
     ‧提升管理能力。

9.POSIX User Thread Model Library (PUT)
  • PUT是IEEE 1003.1、2004定義的user-space implementation,支援C/C++ TNS/E應用程式執行於OSS環境。
  • 提供thread-aware版本的NSK public DLL,讓multi-threaded程式執行non-blocking library I/O function,這些function會share內容。
  • Scheduling由PUT library執行(user level),非OS level,沒有preemption。
  • 提供stack overflow偵測機制保護memory,包含:process signal stack與protected thread stacks。
  • 可允許OSS process enable一個signal handler去catch stack overflow traps (SIGSTK)。
  • 效益
     ‧提升thread應用程式效能。
     ‧提升程式穩定性(stack overflow detection)。
     ‧提升POSIX標準的相容性。

10.64 Partition Enscribe Key-Sequenced Files
  • Enscribe支援64個partition。新的名詞定義:
     ‧Legacy key-sequenced (LKS) files:0 – 15 secondary partitions。
     ‧Enhanced key-sequenced (EKS) files:16 – 63 secondary partitions。

  • BACKUP/RESTORE、FUP與SMF均支援EKS files。

  • Alternate key files可以為EKS files。

  • 程式使用EKS file需要修改:
     ‧由於file label沒有足夠空間可存放64個partition的資料,所以EKS file將metadata存放於primary partition。
     ‧所有user data都需存放於secondary partition。

  • Benefits:
     ‧提升擴充性。
     ‧提高整體效能(throughput)

三、計畫中的重要產品新功能說明如下

1.控制process執行於哪一個IPU
    下一個J-series release將會提供此功能。
  • 可藉由指令或程式指定process執行於哪個IPU,除了user process外,也包含很多system process,例如:DP2與ServerNet Interrupt process。

  • 提供控制Process Scheduler的功能。

  • 所有控制都是針對running process,不可在process啟動時設定,需要在process啟動後再調整執行於哪個IPU。

  • 此功能因process脫離系統的控制,若設定錯誤會有負面impact,例如:系統不會依據IPU loading動態調整各個IPU loading。

2.64 Bit OSS process
  • 推出時間尚未確定。

  • 支援C/C++ program。

  • OSS program可透過64 Bit addressing存取更大的虛擬記憶體空間。

  • 可將run-time heap放在64 Bit虛擬記憶體空間:
     ‧預設為12GB。
     ‧NonStop OS限制為0.5TB (heap + 64-bit flat segment)。
     ‧實際上可用的記憶體空間受限於實體記憶體大小和disk swap file空間。

  • Benefits:
     ‧提升擴充性。

3.OSS Shared Memory Segment Extensions
  • 下一個J-series release將會提供此功能。

  • 允許Guardian process可create、share和remove OSS shared Memory segments (shm)。
     ‧Guardian和OSS process可以share shm。
     ‧Guardian和OSS process擁有相同的permission。

  • 移除shm的限制,實際上使用受限於CPU資源
     ‧移除每個process只能有13個OSS shm限制。
     ‧移除每個segment 128MB的限制。

  • 放寬user指定shm address需要為32-MB alignment的限制:
     ‧若有要求,可自動調整至4 MB的倍數。
     ‧最小的alignment為16 KB。

4.NonStop SQL/MX 3.0
  • MX table的row size可達32KB,讓SQL/MX相容性更高。

  • 放寬Primary Key和Index長度限制為2KB,讓SQL/MX相容性更高。

  • 放大numeric資料型態精確度達128位數。

  • 提升SQL/MX品質和效能。

  • 預計H06.23/J06.12推出。

5.NonStop Server for Java 7.0 (NSJ 7.0)
  • 支援64bit address。

  • 提升效能。

參考文獻

1.Keefauver, Timothy, NonStop Software Roadmap, HP Discover 2011, 2011
2.Kondo, Tom, NonStop clustering and networking, HP Discover 2011, 2011
3.Bartlett, Wendy, Open System Services and NonStop OS Update, HP Discover 2011, 2011
4.Pollans, Mark, NonStop Hardware Roadmap and the New High-end NonStop Platform, HP Discover 2011, 2011

 

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