Требования к серверам Основные компоненты и подсистемы современных серверов

Общая структура мультипроцессорных вычислительных систем

Мультипроцессорные вычислительные системы (МВС) в общем случае состоят из (рис.1):

нескольких процессоров, в состав которых входит и кэш-память нескольких уровней. Каждый процессор состоит из нескольких ядер (4, 6, 8, 10, 16 и т.д.)

оперативной памяти, разделяемой всеми драми процессоров;

коммуникационной подсистемы между процессорами, оперативной памятью и подсистемой ввода-вывода.

МВС работает под управлением единой операционной системы.

Рис. 1. Упрощенная структура МВС

Классификация МВС

По структуре коммуникационной подсистемы различают МВС:

с общей шиной;

с коммутатором;

с прямыми (непосредственными) связями;

с комбинацией общей шины и коммутатора;

с комбинацией непосредственных связей и коммутатора.

По способам работы с оперативной памятью МВС могут быть:

с логически и физически общей оперативной памятью с равным по времени доступом к любой ячейке памяти (Uniform Memory Access –UMA МВС);

с логически и физически общей оперативной памятью, но с неравным по времени доступом к любой ячейке памяти (NonUniform Memory Access – NUMA МВС). Среди NUMA МВС различают МВС без аппаратной поддержки когерентности кэшей и с аппаратной поддержкой когерентности кэшей (CC-NUMA МВС).

По функциям операционной системы различают:

МВС с равноправным участием всех ядер системы в выполнении функций операционной системы;

МВС с выделенным главным (ведущим) ядром, который выполняет функции операционной системы. Все остальные (ведомые) ядра выполняют приложения.

По совокупности всех рассмотренных классификационных параметров МВС делят на симметричные и несимметричные.

Симметричные МВС

В симметричной мультипроцессорной системе:

все ядра разделяют общую оперативную память;

время доступа каждого ядра в любую область оперативной памяти одинаково;

каждый ядро может выполнять любые процедуры операционной системы, в том числе и по управлению вводом-выводом;

все процессоры (ядра) идентичные.

Структура симметричной МВС аналогична структуре МВС, приведенной на рис. 1.

Несимметричные МВС типа CC-NUMA

В несимметричной мультипроцессорной системе типа CC-NUMA:

оперативная память является логически общей (с единым адресным пространством), но физически распределенной. Это означает, что отдельные части оперативной памяти физически закреплены за каждым процессором.

каждому ядру системы доступна любая ячейка оперативной памяти командами Load и Store;

время доступа ядра в локальную (т.е., закрепленную за данным процессором) область оперативной памяти и в «чужие» области (т.е. области оперативной памяти, закрепленные за другими ядрами) различно;

по способу выполнения функций операционной системы каждое ядро может выполнять любые процедуры операционной системы, в том числе и по управлению вводом-выводом;

все процессоры идентичные.

Типичная структура несимметричной МВС приведена на рис. 2.

Рис. 2. Типичная структура несимметричной МВС