Евгений Иванилов. «Некоторые аспекты выбора серверов»

В процессе выбора сервера, как правило, участвуют несколько сторон: предприятие в лице руководителя вдохновляемого начальником отдела автоматизации, производители серверов, системные интеграторы и торговые компании. Интересы каждой из сторон вполне конкретные. Предприятие как покупатель стремится дешевле купить, а все остальные – дороже продать то, чем они располагают. Естественно, продающие стороны стремятся выделять преимущества своего товара и тщательно маскировать недостатки. Чем в меньшей степени предприятие-покупатель владеет методологией выбора сервера, тем больше вероятность того, что оно осуществит неоптимальную покупку. Поскольку цены на современные серверы находятся в широком диапазоне – от десятка тысяч до десятков миллионов долларов и более, цена ошибки в процессе принятия решения может оказаться высокой.

В общем случае жизненный цикл любой технической системы состоит из нескольких основных этапов: разработка, внедрение, эксплуатация, модернизация в процессе эксплуатации и списание (снятие с эксплуатации). И в процессе выбора необходимо оценивать основные параметры, факторы, критерии, характеризующие свойства сервера на всех этапах его жизненного цикла. Критериев с различным уровнем обобщения существует огромное множество. Чаще всего рассматривают следующие:

• функциональная эффективность F
• эксплуатационная эффективность M
• стоимость владения C

Функциональная эффективность

Сервер приобретается для решения конкретных задач, поэтому выбору сервера предшествуют работы, связанные с выбором прикладного ПО. Первый этап оценки функциональной эффективности варианта сервера, с нашей точки зрения, состоит во всестороннем анализе свойств приложения и его взаимодействия с вычислительной средой (аппаратными средствами сервера, ПО и т.д.). Что необходимо знать о прикладном ПО? Вероятно, требуемая информации может включать:

• перечень операционных систем и их версий, для которых разработано данное ПО;
• перечень аппаратных платформ, на которых тестировалось ПО;
• перечень аппаратных платформ, для которых поставщик гарантирует нормальное функционирование ПО;
• разрядность вычислительной среды;
• возможность распараллеливания;
• сведения о том, как влияет увеличение числа процессоров на функциональные свойства приложения;
• сведения о том, как влияет размер кэша процессора на функциональные свойства приложения;
• значение минимальной тактовой частоты процессора конкретного типа;
• сведения о том, как влияет изменение тактовой частоты процессора конкретного типа на функциональность приложения;
• минимальный размер оперативной памяти;
• сведения о том, как влияет изменение размера ОЗУ на функциональные свойства приложения;
• минимальные требования к устройствам долговременного хранения данных;
• сведения о том, как влияют изменения параметров устройств долговременного хранения данных организации на функциональные свойства приложения;
• требуемые устройства ввода-вывода;
• сведения о том, как влияют изменения параметров каналов ввода-вывода на функциональные свойства приложения.

Чем больше вы знаете о свойствах прикладного ПО и о влиянии параметров аппаратной платформы (включая и общесистемное ПО) на функциональные свойства приложения, тем меньше ошибок вы допустите при выборе сервера. Например, известно, что на практике недостижим прирост производительности сервера в N раз при увеличении в N раз количества однотипных процессоров. Известный гуру в области ИТ Джин Амдал предложил схему для описания эффективности распараллеливания на многопроцессорном сервере:

где E  – показатель, характеризующий прирост производительности сервера, N  –  количество процессоров, C  –  коэффициент, характеризующий долю нераспараллеливаемых команд в коде

Анализ этой зависимости позволяет сделать два основных вывода. Во-первых, при достаточно большой доле нераспараллеливаемых команд в коде программ (допустим, C = 0,2) рост производительности при определенном количестве процессоров прекращается (в нашем случае N=20). И во-вторых, наиболее эффективный способом повышения производительности вычислительной системы – не увеличение количества процессоров, а алгоритмическое совершенствование приложения.

С другой стороны, цена сервера зависит от максимального количества процессоров, которые можно установить в него. В 1999 г. автор рекомендовал одной уважаемой компании остановить выбор на двухпроцессорном CISC-сервере стоимостью около 12 тысяч долл., основываясь на том, что основное приложение обладает низкой распараллеливаемостью. Компания купила четырехпроцессорный CISC-сервер с двумя установленными процессорами, заплатив за него 27 тысяч долл. В 2001 г. возникла необходимость повысить производительность вычислений. Компания приобрела еще два процессора к ранее купленному серверу, заплатив за модернизацию около 7 тысяч долларов. Эффект был ошеломляющим для руководства компании: производительность не только не увеличилась вдвое, но упала примерно на 10%. В результате ошибочного выбора непроизводительные расходы на сервер составили сотни процентов от цены.

На втором этапе необходимо поставить в соответствие требованиям характеристики сервера. Чаще всего рассматриваются следующие характеристики.

ПРОЦЕССОР – его тип процессора, размер кэша, тактовая частота, максимальное числа процессоров.

ОЗУ – тип модулей памяти, максимальная емкость.

ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА – тип дисков, тип интерфейсов, минимальная и максимальная емкость.

ИНТЕРФЕЙСЫ – типы поддерживаемых интерфейсов, максимальное количество.

ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ – напряжение, ток, частота, потребляемая мощность.

УРОВЕНЬ ШУМА – максимальный уровень шума, создаваемого всеми элементами сервера.

ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕ – максимальный уровень тепловыделения для всех элементов сервера.

УСЛОВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ НОРМАЛЬНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ – диапазон температур и влажности.

Это лишь беглое перечисление технических параметров, которыми характеризуется сервер. Кроме частных параметров, сервер характеризуется обобщенными критериями, такими, как производительность на стандартных тестах, надежность, доступность, масштабируемость, ремонтопригодность, уровень технического совершенства и т.п. В результате анализа конкретных условий, для которых заказчик приобретает сервер, вырабатывается определенный перечень обобщенных и частных критериев F, которые и учитываются при анализе вариантов.

Эксплуатационная эффективность

Эксплуатационная эффективность М – это обобщающий критерий учитывает аспекты процесса эксплуатации сервера и может объединять ряд частных критериев, например:

• эффективность сервиса, предоставляемого на этапах гарантийного и послегарантийного обслуживания сервера;
• обеспеченность запасными частями и расходными материалами на период послегарантийного обслуживания сервера;
• возможности модернизации морально и технически устаревших аппаратно-программных средств сервера;
• сложность ремонтно-восстановительных и профилактических работ;
• уровень квалификации персонала, обучение, повышение квалификации;
• условия эксплуатации (характеристики помещения, температура, влажность, уровень вибрации и т.п.);
• трудоемкость эксплуатации (количество обслуживающего персонала, графики работ и т.п.);
• энергоемкость эксплуатации (мощности, расходуемые на поддержание нормальных условий эксплуатации).

Аспекты выбора, касающиеся эксплуатации сервера, очень важны. Однако их в требования к серверу включают часто формально или не включают вообще. Чем чревата слабая проработка эксплуатационной эффективности в процессе выбора сервера? Например, существенным показателем может оказаться потребляемая мощность сервера в сочетании с требованиями к окружающей среде. Так, RISC-сервер уровня предприятия потребляет порядка 3-5 кВт/час, его тепловыделение имеет сопоставимую величину, с другой стороны, температура окружающей среды должна быть в диапазоне 10 – 35°С. Может оказаться, что потребуется установка системы кондиционирования, реконструкция серверной. При этом расходы на создание условий для нормального функционирования только по данному критерию будут составлять существенную долю общего бюджета закупки. В процессе эксплуатации к расходам на содержание сервера прибавятся расходы на содержание системы кондиционирования – на персонал, ремонтно-восстановительные работы, потребляемую энергию и т.п. Это лишь один пример проблемы, который практически лежит на поверхности.

В процессе выбора сервера вопросам эксплуатации сервера необходимо уделять пристальное внимание, так как этот аспект чреват большим количеством точек возникновения скрытых непроизводительных расходов. Если предприятие находится в небольшом поселке между Читой и Хабаровском, а ваш бизнес требует бесперебойной работы приложения и остановка сервера на 4 часа – катастрофа, то лучше позаботиться о создании условий для организации ремонтно-восстановительных работ на предприятии. К обещаниям поставщиков сервиса, находящихся в Новосибирске, восстановить сервер в течение 4 часов после его отказа следует относиться критически, тем более что в сервисных контрактах штрафные санкции либо отсутствуют вообще, либо несоизмеримы с вашими возможными убытками.

Стоимость владения

Стоимость владения С представляет собой совокупные расходы на всех этапах жизненного цикла сервера. Основные составляющие стоимости владения:

• затраты на выбор и проектирование;
• затраты на покупку сервера (стоимость сервера, доставка, хранение и т.п.);
• затраты на ввод в эксплуатацию (оборудование серверной, установка, настройка, обучение персонала, разработка инструктивно-методических материалов и т.п.);
• эксплуатационные расходы (оплата обслуживающего персонала, за электроэнергию, за кондиционирование; оплата по сервисным контрактам на сервер и ПО, оплата расходных материалов и т.п.);
• затраты на модернизацию (оплата проектных работ по модернизации, покупка необходимых аппаратных и программных средств, оплата работ по установке, настройке модернизированного сервера и т.п.);
• расходы на вывод из эксплуатации и списанию (стоимость проекта вывода из эксплуатации, стоимость работ по демонтажу и утилизации сервера и т.п.).

Если оценка критериев F и M носит в большинстве случаев экспертный характер и они плохо поддаются расчету, то С можно определить достаточно точно. Необходимо отметить, что параметры F,  M и C взаимосвязаны. В общем случае, когда мы говорим об оптимальном выборе, речь идет об оптимизации некоторого функционала:

Выбор сервера 

На первом этапе оценивается функциональная эффективность вариантов с использованием выражений

На втором этапе оценивается эксплуатационная обеспеченность вариантов с использованием выражения:

где l = 1…r – индекс, обозначающий порядковый номер частного критерия, r – номер частного критерия группы, km – соответствующий частному критерию весовой коэффициент.

На третьем этапе оценивается стоимость владения вариантов с использованием выражения:

Сложность такого подхода состоит в необходимости получения экспертных оценок коэффициентов и показателей, используемых при получении итоговых оценок. Необходимы экспертные оценки высококвалифицированных специалистов в области серверных решений и всего, что с ними связано. Кроме того, необходимо учесть и другие факторы. Иногда с инженерной точки зрения выбор кажется идеальным, однако анализ фондового рынка, текущего состояния предприятия-производителя говорит о том, что лучше отказаться от покупки его продукции, иначе могут возникнуть проблемы в ближайшем будущем с комплектующими и сервисом. Чем дороже сервер, тем детальнее должен производиться анализ. И часто наиболее предпочтителен вариант, когда процедура выбора поручается специализированным предприятиям, обладающим независимой экспертизой в данной области. Расходы на независимую экспертизу невелики, но таким образом можно избежать возможных больших убытков.