Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.490

Теперь, опираясь на полученные знания, мы можем изучить архитектуру Google. Большинство компаний, сталкиваясь с необходимостью поддерживать громадную и высоконадежную базу данных с колоссальным количеством транзакций, приобретают самое быстрое и надежное оборудование, имеющееся на рынке. В Google поступили прямо наоборот. Они купили дешевые персональные компьютеры со средней производительностью. Много компьютеров. Объединив эти машины, они построили самый большой в мире кластер из обычных компонентов. Главный принцип, лежащий в основе этого решения, прост — оптимизация отношения цена/производительность.

Корни принятого решения лежат в экономике: обычные персональные компьютеры достаточно дешевы. Для высококлассных серверов это не так, а для больших

мультипроцессоров — вдвойне не так. К примеру, производительность мощного сервера может в 2-3 раза превышать производительность среднего ПК, а вот стоит он дороже обычно не в 2-3, а в 5-10 раз.

Конечно же, дешевый персональный компьютер гораздо менее надежен, чем лучшие модели серверов, но ведь и серверы иногда «падают». Поэтому программное обеспечение Google написано так, чтобы надежно работать на ненадежном аппаратном обеспечении. Имея в своем распоряжении отказоустойчивое программное обеспечение, уже не имеет большого значения, какова интенсивность отказов, 0,5 или 2 % в год. Опыт Google показывает, что за год ломаются 2 % всех компьютеров. Более половины отказов вызваны жесткими дисками, следующей причиной являются блоки питания, а за ними следуют микросхемы памяти. Процессоры, после обкатки, вообще не ломаются. В действительности, основной причиной сбоев является не аппаратное, а программное обеспечение. Поэтому первой реакцией на ошибку является перезагрузка, которая в большинстве случаев решает проблему (это можно назвать электронным аналогом рецепта «две таблетки аспирина на ночь»).

В типичном современном ПК, используемом в Google, установлен процессор Pentium с тактовой частотой 2 ГГц, 512 Мбайт оперативной и 80 Гбайт дисковой памяти. Возможно, примерно на такой же машине ваша бабушка изредка просматривает электронную почту. Особого внимания заслуживает только микросхема Ethernet. Ее нельзя назвать произведением искусства, зато она очень дешево стоит. Компьютеры размещаются в корпусах высотой lu (это около 5 см) и устанавливаются в вертикальные стойки, по 40 штук с передней и задней сторон. В одной стойке, таким образом, устанавливаются 80 машин, которые подключаются к Ethernet при помощи коммутатора внутри стойки. Все стойки в одном информационном центре также подключены к Ethernet через коммутатор, а для живучести при сбоях имеются 2 избыточных коммутатора.

Структура типичного информационного центра Google показана на рис. 8.37. Данные с высокоскоростной оптоволоконной линии ОС-48 поступают на два 128-портовых Ethernet-коммутатора. Аналогично к ним подключена и резервная линия ОС-12. Для подключения входных каналов применяется специальная плата, поэтому они не занимают порты Ethernet-коммутаторов. Из каждой стойки выходит четыре Ethernet-линии, две к коммутатору, показанному на рисунке слева, и две к правому. Благодаря этому система может пережить отказ любого из двух коммутаторов. Благодаря наличию четырех линий, для потери связи со стойкой необходимо, чтобы либо вышли из строя все четыре линии, либо чтобы вышли из строя две линии и коммутатор. Имея пару коммутаторов на 128 портов и стойки с четырьмя линиями, можно соединить в сеть 64 стойки. Если считать, что в стойке 80 компьютеров, это дает суммарно 5120 машин, хотя, конечно же, никто не требует, чтобы в стойке было именно 80 машин, да и у коммутаторов может быть больше 128 портов. Просто это — весьма характерные для кластера Google значения.