Spis treści O autorach...21 Wprowadzenie...25 Czemu ma służyć ta książka?...25 Czy ta książka jest przeznaczona dla Ciebie?...26 Omówienie rozdziałów...26 O serii Rozbudowa i naprawa...29 Rozdział 1. Historia komputerów: era przedserwerowa i serwerowa...31 Świt ery modelu klient-serwer...36 Usługi wydruku i usługi plikowe we wczesnych architekturach serwerowych...37 Serwery specjalizowane...37 Konsolidacja kosztów i zadań...38 Wysokopojemna pamięć RAM...38 Znaczenie technologii SCSI...38 Rozwój technologii RAID...39 Standardowe platformy serwerowe...40 Wzrost wyrafinowania, dostępności i niezawodności serwerów...40 Rozwój serwerów kasetowych...40 Rodzące się trendy w sprzęcie serwerowym...41 Nisze dla serwerów samodzielnych...41 Upowszechnienie serwerów kasetowych...41 Wysoka dostępność i niezawodność kontra koszt i szybkość transakcji...42 Liczne nisze, liczne potrzeby...42 Rozdział 2. Mikroprocesory serwerowe...45 Przegląd procesorów serwerowych...47 Parametry procesorów serwerowych...54 Mnożenie procesorów...60 Kwestie wydajności...60 SMP a procesory wielordzeniowe...61 Wieloprocesorowość NUMA...61 Modernizacja do systemu wieloprocesorowego...62 Modernizacja do procesora wielordzeniowego...63 Wieloprocesorowość a systemy operacyjne...63 Pamięć podręczna (cache)...65 Wewnętrzna pamięć podręczna L1...65 Pamięć podręczna L2...68 Pamięć podręczna L3...68 Budowa pamięci podręcznej...68 Zagadnienia pamięci podręcznej w systemach wieloprocesorowych...72
8 Rozbudowa i naprawa serwerów Przegląd procesorów serwerowych z rodziny x86...73 Aspekty stosowania procesorów dla komputerów osobistych w serwerach...74 Tryby pracy procesorów x86...75 64-bitowe tryby procesorów...76 Kolejność bajtów w procesorach serwerowych...78 Szybkość procesorów x86...78 Funkcje procesorów x86...80 Technologia wielordzeniowa...85 Typy gniazd procesorów...85 Przegląd obudów i gniazd procesorów serwerowych x86 i Itanium...86 Obudowy...86 Podstawki ZIF...92 Gniazdo Socket 8...93 Gniazdo Socket 370...93 Gniazdo Socket 423...94 Gniazdo Socket 478...95 Gniazda Socket 603 i Socket 604...96 Gniazdo Socket 775 (Socket T)...96 Gniazdo Socket A (Socket 462)...97 Gniazdo Socket 939...98 Gniazdo Socket 940...98 Gniazdo Socket F...100 Pin Array Cartridge (PAC)...100 Napięcia zasilania...101 Nagrzewanie się i chłodzenie procesorów...102 Układy chłodzenia...102 Konfiguracje procesorów firm Intel i AMD...109 Procesory Pentium Pro...109 Procesory Pentium II...111 Pentium II Xeon...113 Procesory Pentium III...113 Pentium III Xeon...114 Procesory Pentium 4...123 Procesory Xeon...124 Procesory Itanium i Itanium 2...141 Procesory AMD Athlon MP...144 Procesory AMD Opteron...147 Procesory serwerowe klasy RISC...150 Alpha...150 Procesory PA-RISC 8xxx...151 Procesory MIPS R1xxxx...152 Power Architecture...154 Procesory PowerPC...154 Wymiana (modernizacja) procesora...156 Procedury montażu procesora...157 Zgodność systemowa sprzętowych platform serwerowych...161 Diagnostyka, identyfikacja i dokumentacja procesorów serwera...161 Błędy procesora...162 Rozdział 3. Chipsety serwerowe...165 Przegląd chipsetów serwerowych...166 Historia chipsetów serwerowych...167 Różnice pomiędzy chipsetami serwerowymi a chipsetami dla komputerów osobistych...168 Mostek północny i południowy...170 Architektura kontrolerów (Intel)...172
Spis treści 9 VIA V-Link...173 ServerWorks Inter Module Bus (IMB)...174 HyperTransport...175 Chipsety dla serwerów cztero- i ośmioprocesorowych...177 Wyróżniki chipsetów serwerowych...177 Porównanie osiągów magistrali systemowych i układowych...177 Chipsety firmy Intel...185 Chipsety serwerowe dla procesorów Intel Pentium Pro/II/III...186 Intel 450KX/GX (Mars i Orion)...187 Intel 440FX (Natoma)...189 Intel 440LX...190 Intel 440BX...191 Intel 440GX...193 Intel 450NX...193 Chipset Profusion (Intel/Corollary)...195 Intel 820 i 820E...197 Intel 840...198 Chipsety dla Pentium 4 w serwerach jednoprocesorowych...200 Chipsety Intel 845...202 Chipset Intel 875P...203 Chipset Intel 925X...204 Rodzina chipsetów Intel 955X i 975X (Glenwood)...204 Intel E7210...205 Intel E7221...205 Intel E7230...206 Kontrolery ICH dla chipsetów 9xx i E72xx...207 Chipsety dla procesorów Xeon DP i Xeon MP...207 Chipset Intel 860...208 Chipset Intel E7500...208 Chipset Intel E7501...208 Chipset Intel E7505...209 Chipsety Intel E7520 i E7320...209 Chipset Intel E8500...210 Chipset Intel E8501...211 Chipsety dla procesorów Itanium i Itanium 2...212 Chipset Intel 460GX dla procesora Itanium...212 Chipset Intel E8870 dla procesora Itanium 2...213 Chipsety ServerWorks firmy Broadcom dla procesorów Intel...216 Chipsety ServerWorks dla procesorów Intel Pentium III...216 Chipsety ServerWorks dla procesorów Intel Xeon...217 Układy pomocnicze chipsetów ServerWorks...220 Chipsety innych producentów dla procesorów Intel...221 Chipsety VIA Technologies dla serwerowych procesorów firmy Intel...221 Chipsety IBM dla serwerowych procesorów firmy Intel...223 Chipsety serwerowe Hewlett-Packard dla procesorów firmy Intel...228 Chipsety dla procesorów Athlon MP i Opteron...231 Rodzina chipsetów AMD-760...233 Chipsety dla procesorów Opteron firmy AMD...235 Chipset AMD 8000...236 Chipsety NVIDIA nforce Professional z serii 2000...237 Chipsety serwerowe ServerWorks HT...238 Określanie zgodności sprzętowej z platformami serwerowymi...238 Określanie zgodności systemu operacyjnego...239 Integracja z magistralami różnych typów...240 Wnioski, dokumentacja i rozwiązywanie ewentualnych problemów...240
10 Rozbudowa i naprawa serwerów Rozdział 4. Serwerowe płyty główne i BIOS...243 Typy i formaty płyt głównych...244 Format ATX...246 Systemy backplane...255 Format BTX...259 Konstrukcje własne...262 Zasilacze i złącza zasilania...264 Standardy zasilaczy ATX...265 Standardy zasilaczy SSI...268 Złącza zasilaczy ATX GES i WTX...271 Komponenty serwerowej płyty głównej...271 Gniazda i złącza procesorowe...272 Chipsety i układy Super I/O...273 Pamięć: SIMM, DIMM, RIMM, SDRAM, DDR SDRAM...274 Złącza rozszerzeń: ISA, PCI, AGP i inne...275 Regulatory napięcia zasilania procesora...284 Układy BIOS-u...285 Bateria CMOS...285 Zasoby systemowe...285 Linie IRQ...287 Kanały DMA...292 Adresy portów I/O...293 Komponenty zintegrowane i wbudowane...296 Złącza SCSI, ATA/IDE i SATA...301 Karty sieciowe, modemy i interfejsy sieci bezprzewodowych...302 Tradycyjne porty wejścia-wyjścia (szeregowe, równoległy, klawiatura i mysz)...302 USB i IEEE 1394...302 Pamięć ROM BIOS-u...303 BIOS płyty głównej...303 Typy BIOS-ów...306 Inicjalizacja urządzenia PnP...308 Producenci układów BIOS...310 Dostęp do BIOS-u płyty głównej...312 Ustawienia CMOS...313 Kwestie związane z aktualizacją BIOS-u...328 Gdzie szukać aktualizacji BIOS-u...329 Identyfikacja wersji BIOS-u...329 Tworzenie kopii zapasowej BIOS-u...330 Tworzenie kopii zapasowej konfiguracji CMOS BIOS...330 Aktualizacja BIOS-u z pamięcią flash...331 Diagnozowanie oraz eliminowanie problemów z systemem i BIOS-em...333 Diagnostyka innych platform serwerowych...338 Monitory IBM Light Path Diagnostics...344 Diody sygnalizacyjne serwerów Integrity Server RX firmy Hewlett-Packard...344 Konfigurowanie i diagnostyka systemów Sun SPARC z pamięcią EEPROM...345 Diagnostyka i zarządzanie serwerami Hewlett-Packard...345 Wymiana płyty głównej a aktualizacja BIOS-u...346 Wymiana pamięci, procesora i aktualizacja BIOS-u...346 Wymiana płyty głównej...346 Rozwiązywanie problemów z serwerowymi BIOS-ami i płytami głównymi...347 Rozwiązywanie problemów przez wymianę elementów...347 Rozwiązywanie problemów za pomocą procedury uruchomieniowej...348 Problemy pojawiające się w trakcie przeprowadzania procedury POST...349 Problemy z uruchamianiem programów...350
Spis treści 11 Konflikty przydziału zasobów...350 Inne problemy...350 Znaczenie dokumentacji...360 Rozdział 5. Pamięć...363 Podstawowe wiadomości o pamięci...364 ROM...365 DRAM...366 Pamięć podręczna SRAM...367 Organizacja logiczna pamięci komputera...369 Pamięć górna (UMA)...371 Pamięć powyżej pierwszego megabajta (pamięć rozszerzona)...375 Zapobieganie konfliktom pomiędzy obszarami pamięci ROM BIOS i ich nakładaniu się...376 Przenoszenie kodu z pamięci ROM...376 Konfiguracja i optymalizacja pamięci kart...377 Przegląd typów pamięci...378 Pamięci RAM wczesnych serwerów: DRAM, EDO DRAM i SDRAM...379 Fast Page Mode DRAM...381 EDO DRAM...381 SDRAM...381 Pamięci DDR SDRAM, DDR2 SDRAM i RDRAM...383 DDR SDRAM...383 DDR2 SDRAM...384 RDRAM...385 Moduły pamięci...386 Moduły SIMM, DIMM i RIMM...387 Rozkład sygnałów złącza modułu SIMM...392 Rozkład sygnałów złącza modułu DIMM...396 Rozkład sygnałów złącza modułu DDR DIMM...398 Rozkład sygnałów złącza modułu DDR2 DIMM...400 Rozkład sygnałów złącza modułu RIMM...403 Określanie cech modułu pamięci...406 Banki pamięci...407 Szybkość modułów pamięci...408 Kontrola parzystości i kod korekcji błędów ECC...408 Rozszerzanie pamięci komputera...412 Możliwe strategie rozszerzania pamięci...412 Wybór i instalacja pamięci...413 Typowe konfiguracje i cechy serwerów...417 Chipsety serwerowe a wymagane pamięci...417 Chipsety dla procesorów Opteron i pamięci DDR...417 Serwery wykorzystujące pamięci RDRAM...419 Rozwiązywanie problemów związanych z pamięcią...419 Testowanie pamięci...421 Procedura identyfikująca defekt pamięci...423 Rozdział 6. Interfejs ATA/IDE...425 Rodowód interfejsu IDE...426 Wersje magistrali IDE...427 Standardy ATA...429 ATA-6...430 ATA-7...431 ATA-8...432
12 Rozbudowa i naprawa serwerów ATA cechy fizyczne i przydział zasobów...432 Interfejs PATA...432 Interfejs SATA...442 Advanced Host Controller Interface...447 Transfery danych interfejsu SATA...448 Funkcje interfejsu ATA...448 Polecenia ATA...448 Host Protected Area...449 Interfejs ATAPI...450 Ograniczenia pojemności dysku ATA...450 Przedrostki dla wielokrotności dziesiętnych i binarnych...451 Ograniczenia BIOS-u...452 Zwiększanie pojemności napędów ATA adresowanie CHS i LBA...453 Typowe konfiguracje ATA dla platform serwerowych...457 Konfiguracje ATA/ATAPI dla platform serwerowych...457 Konfiguracje SATA dla platform serwerowych...457 Konfiguracje macierzy dyskowych ATA/SATA dla platform serwerowych...457 Urządzenia NAS...460 Diagnostyka i rozwiązywanie problemów z dyskami ATA i SATA...461 Problemy z rozruchem i konfiguracją (CMOS/BIOS)...461 Błędy STOP i inne problemy po instalacji...462 Rozdział 7. Magistrala SCSI...465 Standard SCSI ANSI...467 SCSI-1...469 SCSI-2...469 SCSI-3...470 SPI (Ultra SCSI)...471 SPI-2 (Ultra2 SCSI)...472 Sygnalizacja SCSI...473 SPI-3 lub Ultra3 SCSI (Ultra160)...474 SPI-4 lub Ultra4 SCSI (Ultra320)...475 SPI-5 lub Ultra5 SCSI (Ultra640)...476 SAS...477 Macierze dyskowe RAID...480 Fibre Channel SCSI...480 iscsi...481 Kable i złącza SCSI...481 Funkcje pinów złączy i kabli równoległego interfejsu SCSI...483 Kable i złącza LVD...484 Kable i złącza asymetrycznego SCSI...485 Sygnały High Voltage Differential...485 Ekspandery...487 Zakańczanie magistrali SCSI...488 Konfiguracja urządzeń (napędów) SCSI...491 Opóźniony rozruch...494 Parzystość SCSI...494 Zasilanie terminatorów...494 Negocjacja synchroniczna...495 Transfer 8-bitowy...495 Zabezpieczenie przed zapisem...495 Plug and Play SCSI...495 Rozwiązywanie problemów z konfiguracją SCSI...496 Porównanie wydajności interfejsów SCSI i ATA zalety i ograniczenia...498 Zalecane kontrolery, kable i terminatory SCSI...499
Spis treści 13 Rozdział 8. Systemowy osprzęt wejścia-wyjścia...501 Universal Serial Bus (USB)...502 Parametry USB...503 Złącza USB...505 Instalowanie i diagnostyka urządzeń USB...506 Monitory i karty graficzne...507 Monitory CRT i LCD...508 Zintegrowane układy graficzne...510 Karty graficzne na złączach PCI, AGP i PCI-Express...511 Instalacja i konfiguracja grafiki...512 Przełączniki KVM...512 Diagnostyka i rozwiązywanie problemów z grafiką i wyświetlaniem...514 Urządzenia dźwiękowe...518 Klawiatury...518 Typy klawiatur...519 Konserwacja klawiatury...519 Diagnostyka i naprawa klawiatury...520 Napędy CD-ROM, CD-RW i DVD...520 Parametry...521 Interfejsy napędów CD i DVD...521 Kontrolery dla napędów CD i DVD...522 Instalowanie i diagnostyka napędów optycznych...522 Sterowniki...526 Modernizacja sprzętu i aktualizacja oprogramowania wewnętrznego...526 Pozyskiwanie aktualizacji oprogramowania wewnętrznego...527 Dodawanie albo wymiana wbudowanych portów i urządzeń...527 Typowe konfiguracje wejścia-wyjścia w serwerach...527 Określanie zgodności sprzętu...528 Dokumentacja i rozwiązywanie problemów...530 Rozdział 9. Kopie zapasowe...531 Napędy taśmowe...532 Travan...533 Napędy DDS-3, DDS-4 i DAT 72...538 Standardy DLT i SDLT...543 LTO Ultrium...545 Podajniki taśm...548 Biblioteki taśmowe i instalacje korporacyjne...551 Alternatywy dla napędów taśmowych...554 Kopie na dysk twardy (D2D)...554 Napędy wymienne (Iomega REV)...555 Nagrywarki DVD...556 Ograniczenia alternatywnych nośników kopii...556 Modernizacja napędów taśmowych...557 Aktualizacja sterowników...557 Aktualizacja oprogramowania wewnętrznego...558 Modernizacja sprzętu...558 Metodyka wykonywania kopii zapasowych...559 Strategie wykonywania kopii zapasowych...559 Weryfikacja zapisu i przywracanie danych...562 Zgodność sprzętowa...564 Problemy zabezpieczania i odtwarzania danych...564 Popularne aplikacje zarządzania kopiami zapasowymi...566 Wbudowane systemowe oprogramowanie archiwizacyjne...566 Oprogramowanie archiwizacyjne niezależnych producentów...566 Rozwiązywanie problemów z oprogramowaniem archiwizacyjnym...567
14 Rozbudowa i naprawa serwerów Rozdział 10. Działalność sieciowa...569 Karty interfejsów sieciowych...571 Rodzaje interfejsów sieciowych...571 Zgodność sprzętowa...576 Instalowanie kart interfejsów sieciowych i sterowników...578 Aktualizacje sterowników urządzeń...580 Diagnozowanie interfejsu sieciowego...580 Lokalizowanie wąskich gardeł...583 Powielanie interfejsów a odporność na awarie...586 Protokoły...587 Protokoły transportowe...587 Protokoły warstwy aplikacji...590 Powiązania protokołów...591 Zarządzanie działalnością sieciową...591 Rozdział 11. Podsystemy dyskowe...595 Typy dysków...597 IDE i ATA...598 Serial ATA...600 SCSI...600 Fibre Channel...604 Kontrolery magistrali i kontrolery macierzy RAID...607 Formaty...607 Kontrolery PATA...608 Kontrolery SCSI...610 Płyty interfejsu backplane...612 Nadmiarowość...613 Wprowadzenie do RAID...614 JBOD prosty wolumin wielodyskowy...615 RAID 0 stripping (przeplot)...616 RAID 1 mirroring (lustrzane kopie)...617 RAID 10 (1+0) mirroring ze stripingiem...618 RAID 0+1 striping z mirroringiem...619 RAID 5 striping z parzystością...620 Niestandardowe konfiguracje RAID...622 Sprzętowe i programowe realizacje macierzy RAID...624 Zarządzanie macierzą dyskową...625 Tworzenie nowej macierzy...625 Konserwacja macierzy RAID...627 Rekonstrukcja uszkodzonej macierzy dyskowej...627 Wirtualizacja pamięci masowej...628 Rozdział 12. Sieci SAN...631 Topologie SAN...632 Dla kogo i jaki SAN?...634 Początek z siecią SAN...634 SAN a standardy...635 Składniki sieci SAN...639 Serwery blokowe...639 Serwery plikowe...640 Usługi i oprogramowanie...641 Macierze...642 Sieci SAN z Fibre Channel...646 Jeszcze o Fibre Channel...646 Przełączniki FC...647
Spis treści 15 Typy portów...648 Adresowanie...649 Sterowanie przepływem...649 Sieci pamięci masowych TCP/IP...650 FCIP...651 iscsi...652 Archiwizacja w sieciach SAN...652 Formaty taśm i rodzaje bibliotek taśmowych...653 Dyskowe systemy kopii zapasowych...654 Serwery i oprogramowanie do wykonywania kopii bezpieczeństwa w sieciach SAN...655 Wnioski...657 Rozdział 13. Odporność na awarie...659 Odporne topologie sieciowe...660 Konfiguracje kratowe zwielokrotnianie połączeń sieciowych...660 Grupowanie łączy i przełączanie na rezerwy...662 Macierze RAID...665 Przezroczysta rekonstrukcja uszkodzonych dysków woluminu RAID...666 Zwiększanie szybkości i niezawodności sieci...666 Segmentacja...667 Przełączniki i routery...667 Redundancja w sprzęcie serwerowym...668 Zasilacze...669 Wentylatory...669 Moduły pamięci...670 Fizyczny przegląd i serwis...670 Środowisko pracy serwera...671 Uaktualnienia oprogramowania serwera...671 Uaktualnienia sterowników i BIOS-u...672 Oprogramowanie zarządzające serwera...672 Zarządzanie serwerem poprzez zasady grup AD...673 Oprogramowanie pozasystemowe...675 Dokumentacja i rozwiązywanie problemów...677 Rozdział 14. Ochrona zasilania...679 Rodzaje i producenci zasilaczy awaryjnych UPS...680 Najważniejsi producenci zasilaczy UPS...681 Wydajność systemów UPS...682 Technologie UPS...684 Cechy zasilaczy awaryjnych...687 Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe...688 Zasilacze z rezerwą...689 Dopasowywanie zasilacza...690 Specyfikacje i wybór zasilacza UPS...691 Tryb działania i przeznaczenie serwera...692 Napięcia zasilające...692 Czasy działania...693 Akumulatory...694 Złącza zasilania...694 Bezpieczeństwo...695 Typowe konfiguracje serwerów i zasilaczy awaryjnych...695 Zasilacz awaryjny z serwerem wolnostojącym...695 Zasilacz awaryjny z pojedynczym serwerem w obudowie typu rack...696 Zasilacz awaryjny z zestawem serwerów w obudowie typu rack...696 Dokumentacja zasilacza awaryjnego...697
16 Rozbudowa i naprawa serwerów Instalowanie nowego zasilacza UPS...697 Diagnostyka i rozwiązywanie problemów z ochroną zasilania...698 UPS nie ładuje akumulatora po podłączeniu do sieci...698 Windows Server 2003 nie przekazuje alarmów zasilacza UPS...699 Wyłączony awaryjnie system nie uruchamia się po przywróceniu zasilania sieciowego...699 Konflikt portu szeregowego...699 Konfiguracja nowej usługi w Windows Server 2003...699 Oprogramowanie do zarządzania zasilaczem w systemie Linux nie uruchamia się...699 Ogólne problemy z UPS w Linuksie...699 Usługa UPS powoduje zamknięcie systemu...699 Brak zakładki UPS po zainstalowaniu sterowników i oprogramowania zasilacza UPS ze złączem USB...700 Urządzenie podłączone do zabezpieczenia przeciwprzepięciowego nie działa...700 Zasilacz z rezerwą nie przełącza zasilania na moduł zapasowy po uszkodzeniu modułu głównego...700 Rozdział 15. Obudowy...701 Typy obudów...702 Obudowy wolnostojące...702 Obudowy do montażu w stojakach serwerowych...704 Uchwyty naścienne typu rack...707 Obudowa ATX...707 Obudowy BTX...708 Obudowy specyfikacje i cechy...709 Przepływ powietrza...709 Bezpieczeństwo: blokady i zamki...713 Odporność elektrostatyczna i emisja elektromagnetyczna...713 Bezpieczeństwo ogólne...715 Dokumentacja obudowy i obsługa serwisowa...715 Znaczenie dokumentacji...716 Zasady i ograniczenia co do otwierania obudowy...717 Demontaż obudowy Intel SC5295-E...717 Demontaż lewego panelu bocznego...717 Demontaż maskownicy panelu czołowego...717 Demontaż rękawów powietrznych...718 Demontaż osłony ekranującej kosz napędów wewnętrznych...719 Rozdział 16. Stojaki i serwery kasetowe...721 Rodzaje szaf...724 Rozmiary szaf...725 Szafy uniwersalne...726 Rozmiary niestandardowe...727 Regały ramowe...727 Specyfikacje i uwarunkowania montażu...728 Położenie...728 Bezpieczeństwo...729 Projektowanie stojaka...731 Komponenty i elementy instalacji stojakowych...732 Wentylacja i przepływ powietrza...733 Zestawy do konwersji...734 Szyny...734 Kable...735 Serwery kasetowe...736 Przełączniki KVM...739 Przełączniki KVM a zarządzanie kablami...740
Spis treści 17 Rozdział 17. Serwerownie...743 Projekt pomieszczenia serwerowego...744 Zamiana istniejących pomieszczeń na serwerownie...745 Serwer w składziku...746 Komponenty i cechy pomieszczeń serwerowych...746 Lokalizacja serwerowni...747 Faza planowania...748 Szacowanie rozmiaru i obciążenia...749 Gospodarowanie okablowaniem...751 Określanie zapotrzebowania na energię...752 Obliczanie mocy zasilaczy UPS...754 Podniesiona podłoga pomieszczenia serwerowego...755 Systemy klimatyzacji i wentylacji...757 Bezpieczeństwo...760 Zabezpieczenie dostępu...761 Rozdział 18. Platformy serwerowe sieciowe systemy operacyjne...763 Najważniejsze cechy sieciowych systemów operacyjnych...764 Sieciowe systemy operacyjne dla serwerów...766 Serwery systemu Windows...767 Novell NetWare 6.5...770 Solaris...772 Linux...775 Usługi katalogowe i interoperacyjność...777 X.500...777 LDAP...778 Interoperacyjność usług katalogowych...780 Inne kryteria wyboru platformy serwerowej...781 Zadanie serwera...781 Sprzęt i sterowniki...785 Instalacja serwera i wymagania administracyjne...787 Aktualizowanie oprogramowania...787 Ograniczone bezpieczeństwo oprogramowania...789 Dokumentacja i usługi wsparcia technicznego...790 Rozdział 19. Serwery firmy Sun Microsystems...793 Sun, serwery, SPARC...794 Architektura RISC...795 Procesory SPARC i UltraSPARC...796 Kategorie serwerów...797 Serwery podstawowe...798 Serwery średnie...800 Serwery korporacyjne...801 Serwery kasetowe...801 Serwery pamięci masowej...802 Sun Cluster...803 Serwery telekomunikacyjne...805 System operacyjny Solaris...805 Oprogramowanie integracyjne PC NetLink...807 Niezawodność i skalowalność...808 Narzędzia zarządzające systemu Solaris...808 Konsola zarządzająca systemu Solaris...809 SyMON...811 SunVTS...812 Solstice AdminSuite...813
18 Rozbudowa i naprawa serwerów Volume Manager...814 Sun Enterprise Backup...815 Java Web Start...816 Zgodność sprzętowa z platformą serwerową...817 Portal administratorów BigAdmin...817 Rozdział 20. Montowanie, modernizacja i wdrażanie serwerów...819 Rozważania przed zakupem...821 Kupno gotowego serwera od czołowego producenta...821 Samodzielny montaż...821 Niemarkowy składak...822 Zbudować czy kupić...822 Samodzielne montowanie serwera...823 Zadania serwera a typy konstrukcji...823 Komponenty serwera...824 Montaż serwera...825 Wdrożenia wieloetapowe...827 Faza specyfikacji wymagań...828 Faza budżetowania i harmonogramu...829 Faza testowania...830 Faza implementacji...831 Faza przeglądu...832 Licencjonowanie oprogramowania i aktualizacje...832 Typy licencji...833 Oprogramowanie do zarządzania licencjami...834 Aktualizacje...835 Projektowanie pojemności systemu...836 Przewidywalne, nieprzewidywalne, wiadome i niewiadome...836 Narzędzia do projektowania pojemności...837 Zasady projektowania pojemności...838 Przykładowe dane historyczne...839 Wybór systemu...840 Rutynowa konserwacja systemu...842 Archiwizacje i kopie zapasowe...842 Skanowanie antywirusowe i wykrywanie szkodliwego oprogramowania...843 Defragmentowanie dysków...844 Nadmiarowość a wdrożenie...845 Przykładowa specyfikacja projektu wdrożenia...846 Rozdział 21. Testowanie i konserwacja serwerów...849 Pozyskiwanie danych referencyjnych...850 Narzędzia diagnostyczne z systemem Windows Server 2003...853 Narzędzia diagnostyczne systemu Solaris...854 Narzędzia diagnostyczne systemu NetWare...857 Narzędzia pomiarowe firm trzecich...858 Rutynowa konserwacja systemów...862 Testowanie nośników i napędów...863 Defragmentacja...865 Kontrole antywirusowe i zapory sieciowe...865 Utrzymywanie czystości filtrów i wentylatorów...867 Rejestrowanie i śledzenie błędów...868 Cel rejestrowania zdarzeń...869 Dzienniki zdarzeń...870
Spis treści 19 Implementowanie redundancji sprzętowej...873 Zintegrowane interfejsy sieciowe, pamięć i źródła zasilania...875 Równoważenie obciążenia...875 Równoważenie obciążenia kontra klastrowanie...877 Wysoko wydajne klastry...877 Plan ciągłości działania...880 Sens planowania ciągłości działania...880 Przykład planu ciągłości działania...881 Dodatek A Słownik...883 Dodatek B Lista akronimów i skrótów...969 Skorowidz...991
Chipsety serwerowe
166 Rozbudowa i naprawa serwerów Historia współczesnych serwerów to nie tylko dzieje coraz nowszych procesorów w równej mierze to historia kolejnych, coraz bardziej rozbudowanych płyt głównych i ich układów sterujących, zwanych chipsetami. Pod pojęciem chipsetu będziemy rozumieli układ albo, częściej, zestaw układów zintegrowanych z płytą główną i przeznaczonych do obsługi jej komponentów. O płycie głównej decyduje właśnie chipset, więc dwa serwery z płytami głównymi o identycznych chipsetach są funkcjonalnie równoważne, chyba że producent jednego z nich rozbuduje swoją konstrukcję poza wymagania chipsetu albo odwrotnie pominie implementację niektórych cech. Niekiedy płyty główne posiadają identyczny chipset, a różnią się zintegrowanymi funkcjami. Otóż producenci mogą dodawać do płyt głównych rozmaite elementy, np. kartę interfejsu sieciowego Ethernet, Fast Ethernet czy nawet Gigabit Ethernet. Producent płyty głównej może też zdecydować się na pominięcie implementacji niektórych cech charakterystycznych dla danego chipsetu. Przegląd chipsetów serwerowych Chipset typowo zawiera w sobie interfejs magistrali procesora (zwanej FSB ang. Front-Side Bus), kontrolery pamięci, magistrali i urządzeń wejścia-wyjścia. Wszystkie układy scalone płyty głównej znajdują się w chipsecie. Jeśli porównamy procesor do silnika w samochodzie, to chipset będzie odpowiadał podwoziu. Chipset jest w pewnym sensie ramą, na której jest zawieszony silnik oraz przewody łączące go z otoczeniem. W skład chipsetu należy zaliczyć ramę, zawieszenie, układ kierowniczy, koła i opony, skrzynię biegów, wał napędowy, mechanizm różnicowy i hamulce. Podwozie samochodu jest odpowiedzialne za jego jazdę, ruszanie, zatrzymywanie i skręcanie. W typowym serwerze chipset reprezentuje połączenie pomiędzy procesorem a wszystkimi innymi komponentami. W większości przypadków procesor nie jest w stanie komunikować się z pamięcią, kartami rozszerzeń i podłączonymi urządzeniami bez pośrednictwa chipsetu. Procesory Opteron firmy AMD, przeznaczone dla serwerów i stacji roboczych, zawierają własne, wbudowane kontrolery pamięci z tego względu chipsety dla Opteronów nie zawierają osobnych kontrolerów, a procesor komunikuje się z pamięcią bezpośrednio. Ze względu na to, że chipset nadzoruje interfejsy i połączenia występujące pomiędzy procesorem i pozostałymi komponentami systemu, od niego zależy, jaki typ procesora można zastosować, z jaką częstotliwością będzie pracował procesor i magistrale, jakiego typu, o jakiej pojemności i o jakim czasie dostępu pamięć operacyjna może zostać użyta. Tak naprawdę chipset prawdopodobnie jest najważniejszym pojedynczym komponentem komputera, chyba nawet ważniejszym od procesora. Systemy wyposażone w szybsze procesory mogą osiągać gorszą wydajność od komputerów opartych na wolniejszym modelu, lecz za to lepszym chipsecie. Można tutaj użyć analogii samochodu z silnikiem o mniejszej mocy, który dzięki lepszym hamulcom, lepiej dobranym przełożeniom (przyspieszeniu) i wyższym umiejętnościom kierowcy może zająć pierwsze miejsce w wyścigu. Jeśli planuję zakup serwera klasy x86 (czy to gotowego, czy to montowanego z ogólnodostępnych komponentów), najpierw dobieram odpowiedni typ chipsetu, ponieważ od niego jest uzależniony dobór procesora, pamięci oraz kart rozszerzeń i urządzeń wejścia-wyjścia. Chipsety systemów serwerowych wykonują co prawda te same zadania co chipsety dla komputerów osobistych, ale zestaw funkcji typowego chipsetu serwerowego jest projektowany głównie pod kątem stabilności, nawet kosztem wydajności, która z kolei jest priorytetem w systemach osobistych. W chipsetach serwerowych stosuje się więc pamięć z układami wykrywania i korygowania błędów (ECC), zaawansowane mechanizmy korekcji błędów odczytu z pamięci, funkcje zaawansowanego zarządzania; próżno natomiast szukać tu opcji przetaktowywania procesora, typowych dla popularnych konstrukcji dla komputerów osobistych choćby to pokazuje większe przywiązanie do stabilności niż do maksymalizacji osiągów.
Rozdział 3. Chipsety serwerowe 167 W serwerach stosuje się procesory x86, Itanium i rozmaite konstrukcje klasy RISC, ale w tym rozdziale skupimy się na chipsetach wykorzystywanych z procesorami klasy x86 i Itanium. Ma to swoje uzasadnienie; otóż decydując się na serwer oparty na procesorze z rodziny x86 czy Itanium, masz do dyspozycji pokaźny wybór płyt głównych dla takich procesorów; płyty te wykorzystują rozmaite chipsety, różniące się między sobą wydajnością i zestawami funkcji. Wielu producentów płyt głównych korzysta z chipsetów z oferty firm trzecich, co daje sporą elastyczność w zakresie ostatecznej konfiguracji systemu. Tymczasem w przypadku serwerów z procesorami RISC jesteśmy w praktycznie każdym przypadku skazani na płyty główne i chipsety produkowane przez producenta danego serwera; do tego zdarza się, że każdy model serwera wykorzystuje inny, specjalizowany dla niego chipset. Różnorodność oferty chipsetów w serwerach RISC-owych jest więc znacznie mniejsza niż w przypadku konstrukcji opartych na popularnych x86 i Itanium; konfiguracja systemu RISC-owego sprowadza się często do wyboru liczby procesorów, pojemności pamięci i typu obudowy. Historia chipsetów serwerowych W chwili, gdy firma IBM wprowadziła na rynek swoje pierwsze płyty główne przeznaczone dla komputerów osobistych, były one złożone z kilku oddzielnych układów scalonych. W celu stworzenia w pełni funkcjonalnego systemu oprócz procesora i opcjonalnego koprocesora wymaganych było wiele innych komponentów, z których każdy stanowił osobny układ. W tabeli 3.1 zebrano wszystkie podstawowe komponenty zastosowane na oryginalnych płytach głównych PC/XT i AT. Tabela 3.1. Podstawowe komponenty płyt głównych PC/XT i AT Komponent Płyta PC/XT Płyta AT Procesor 8088 80286 Koprocesor (jednostka zmiennoprzecinkowa) 8087 80287 Generator zegara 8284 82284 Kontroler magistrali 8288 82288 Zegar systemowy 8253 8254 Kontroler przerwań Low-Order 8259 8259 Kontroler przerwań High-Order 8259 Kontroler DMA Low-Order 8237 8237 Kontroler DMA High-Order 8237 Układ CMOS RAM i zegara czasu rzeczywistego MC146818 Kontroler klawiatury 8255 8042 W przypadku oryginalnych systemów PC i XT oprócz procesora i koprocesora na płycie głównej umieszczono zestaw składający się z sześciu podstawowych układów scalonych. W późniejszym okresie, w systemie AT i nowszych, firma IBM poszerzyła zestaw do dziewięciu układów, wśród których znalazły się kontrolery przerwań i DMA oraz układ nielotnej pamięci CMOS RAM i zegara czasu rzeczywistego. Wszystkie komponenty płyty głównej, poza układem CMOS i zegara pochodzącego z fabryk Motoroli, były wytwarzane przez firmę Intel i innych producentów, którym Intel udzielił licencji. Aby zbudować kopię lub klon jednego z systemów firmy IBM, konieczne było zastosowanie wszystkich wymienionych wcześniej komponentów oraz ponad 100 innych niezależnych układów scalonych, które służyły do wykonania kompletnej płyty głównej. Taka liczba układów spowodowała zwiększenie kosztów produkcji płyt głównych i dodatkowo sprawiała, że na płycie pozostało niewiele wolnego miejsca pozwalającego na dodawanie innych elementów.
168 Rozbudowa i naprawa serwerów Chipset integruje funkcje wielu oddzielnych układów scalonych w pojedynczym, zintegrowanym układzie. Pierwszym chipsetem dla komputerów PC był układ opracowany przez Chips and Technologies w roku 1986. Układ Chips and Technologies 82C206 zawierał wszystkie funkcje, które w płytach głównych systemów AT były realizowane przez kilka głównych układów scalonych. Z układem 82C206 zintegrowano takie funkcje jak generator zegara 82284, kontroler magistrali 82288, zegar systemowy 8254, podwójny kontroler przerwań 8259, podwójny kontroler DMA 8237, a nawet układ MC146818 zawierający CMOS i zegar czasu rzeczywistego. Poza procesorem możliwe było zastąpienie jednym układem scalonym niemal wszystkich podstawowych komponentów znajdujących się na płycie głównej komputera PC. Oprócz układu 82C206 na płycie głównej umieszczono jeszcze cztery inne układy scalone pełniące rolę bufora i kontrolera pamięci. W sumie te pięć układów scalonych tworzyło niemalże całą płytę główną. W późniejszym okresie cztery dodatkowe układy scalone uzupełniające układ 82C206 zostały zastąpione przez nowy zestaw składający się tylko z trzech układów. Cały zestaw został nazwany chipsetem New Enhanced AT (NEAT) CS8221. Jego następcą był chipset 82C836 Single Chip AT (SCAT), w którym ostatecznie zintegrowano wszystkie układy scalone poprzedniego zestawu, uzyskując jeden pojedynczy układ. Firma Intel omijała branżę zintegrowanych układów płyt głównych dla komputerów osobistych i serwerów aż do roku 1994, w którym powstał pierwszy procesor odpowiedni do zastosowań serwerowych Pentium. Co prawda ówczesne sieciowe systemy operacyjne, takie jak Novell NetWare i podobne, działały na najróżniejszych popularnych procesorach, od 8088 po 486, ale systemy te nie implementowały pracy wieloprocesorowej ani innych zdobyczy współczesnej architektury serwerów. Dopiero z procesorem Pentium i specjalizowanymi chipsetami firmy Intel i innych producentów można było skutecznie konstruować serwery wieloprocesorowe. W branży chipsetów dla komputerów osobistych Intel miał kilku konkurentów, ale żaden z nich (a wymienić można firmy VIA Technologies, AcerLabs/ALi, SiS, nvidia czy ATI) nie stanowi znaczącej konkurencji w dziedzinie chipsetów serwerowych dla procesorów firmy Intel. Nie znaczy to jednak, że Intel to jedyny producent chipsetów serwerowych dla swoich procesorów. Od 1997 roku firma ServerWorks (spółka Broadcom znana wcześniej pod nazwą Reliance Computer Corporation) zaprezentowała swój pierwszy zintegrowany układ dla serwerowej płyty głównej z procesorem Intel. Obecnie ServerWorks to drugi pod względem znaczenia dostawca chipsetów serwerowych dla tych procesorów pierwsze miejsce trzyma oczywiście firma Intel. Firma Advanced Micro Devices (AMD) parała się produkcją procesorów dla komputerów osobistych od wielu lat, ale w branży serwerowej zaczęła się liczyć dopiero po opracowaniu procesora Athlon MP pierwszego procesora tej firmy przystosowanego do działania równoległego w trybie SMP. Obecnie firma AMD produkuje także procesory Opteron, przeznaczone do użytku w serwerach wieloprocesorowych (do czterech procesorów), wytwarza też oczywiście chipsety serwerowe dla obu rodzin procesorów. Producenci zewnętrzni produkują zaś chipsety dla procesorów Opteron, pozwalające na konstruowanie serwerów ośmioprocesorowych. Firma Sun Microsystems stosuje w swoich serwerach dwie odmienne architektury. W linii serwerów opartych na swoich własnych procesorach SPARC wykorzystuje własną architekturę płyty głównej; z kolei w serwerach bazujących na procesorach Opteron (Sun Fire X, V40z i inne) korzysta z chipsetów AMD 8000. Więcej informacji o serwerach firmy Sun z procesorami SPARC w rozdziale 19., Serwery firmy Sun Microsystems. Różnice pomiędzy chipsetami serwerowymi a chipsetami dla komputerów osobistych Istnieją zintegrowane układy płyty głównej stosowane na równi w serwerach i w popularnych komputerach klasy PC, jest też spora kategoria chipsetów stosowanych z powodzeniem w serwerach i w stacjach roboczych. Mimo to chipset serwerowy różni się od chipsetu komputera osobistego w sposób zasadniczy, a to przynajmniej w kilku aspektach. Chipsety serwerowe implementują zazwyczaj poniższe mechanizmy, nieznane w komputerach osobistych:
Rozdział 3. Chipsety serwerowe 169 Wsparcie dla systemowego oprogramowania zarządzającego oprogramowanie zarządzające, takie jak IBM Tivoli czy CA Unicenter TNG, pozwala administratorowi na określenie bieżącego stanu serwera i odpowiednie zareagowanie na ewentualne przekroczenie dopuszczalnych parametrów pracy albo wręcz uszkodzenie pamięci, procesora czy innych ważnych komponentów systemu. Obsługa detekcji i korekcji błędów możliwość wykrywania i korygowania niektórych kategorii błędów i przekłamań odwołań do pamięci to zasadnicza cecha każdego chipsetu serwerowego. W zależności od chipsetu funkcja ta może sprowadzać się do obsługi pamięci ze sprzętowymi układami ECC, sprzętowego mechanizmu memory scrubbing (weryfikacja danych zapisywanych do pamięci), chipkill (odłączanie pamięci) czy implementacji ECC dla mostka południowego bądź północnego. Sprzętowy mechanizm memory scrubbing weryfikuje niezawodność podsystemu pamięci w okresach zmniejszonego obciążenia (bezczynności systemu) i informuje systemowe oprogramowanie zarządzające o ewentualnych modułach pamięci, w których wykryto niezdatne do korekcji błędy zapisu danych. Z kolei mechanizm chipkill implementuje korekcję błędów w zakresie do 4 bitów na moduł pamięci i ewentualnie odłącza od systemu te moduły, które cechują się nadmierną ilością błędów system nie musi być zatrzymywany i automatycznie porzuca korzystanie z problematycznej pamięci, wykorzystując pozostałe moduły. Ponadto pamięć podręczna serwerowych procesorów również często obsługuje korekcję ECC (więcej na ten temat znajdziesz w rozdziale 2., Mikroprocesory serwerowe ). Obsługa pamięci buforowanej (ang. registered) pamięć buforowana, określana też mianem pamięci typu registered, zawiera dodatkowy rejestr buforujący, mający zwiększyć niezawodność odwołań do pamięci. Jest za to wolniejsza niż pamięć niebuforowana, a także od niej droższa. Obsługa wieloprocesorowości w niektórych serwerach z dolnej półki stosuje się pojedyncze procesory bez możliwości rozbudowy, ale większość serwerów może być jednak uzupełniona o następny albo jeszcze kolejne procesory. Obsługa 64-bitowych i 66-megahercowych złączy magistrali PCI większość serwerów posiada obok typowych 32-bitowych złączy PCI taktowanych częstotliwością 33 MHz także złącza 64-bitowe i 66-megahercowe, przeznaczone do montowania kontrolerów SCSI i iscsi oraz gigabitowych kart sieciowych Ethernet. Obsługa złączy PCI-X wiele współczesnych chipsetów serwerowych obsługuje złącza PCI i PCI-X. Owe złącza o wysokiej przepustowości (do 133 MHz, 64-bitowe) nadają się szczególnie dobrze do obsadzania kontrolerami wysokowydajnych macierzy SCSI RAID i kart sieciowych standardu Gigabit Ethernet, a także cechują się zgodnością wstecz ze zwyczajnymi kartami PCI. W zależności od konstrukcji chipsetu serwerowego, obsługę PCI-X implementuje się za pośrednictwem dodatkowego układu albo integruje się ją z układem mostka południowego (czyli kontrolera wejścia-wyjścia I/O Controller Hub [ICH]). Złącza PCI-X są zgodne wstecz ze złączami PCI. Obsługa złączy PCI-Express PCI-Express to najnowsza i najszybsza odmiana magistrali PCI, obsługiwana w najnowszych konstrukcjach serwerowych. Sposób grupowania linii magistrali jest różny w różnych chipsetach. Zazwyczaj obsługa PCI-Express oznacza tryby 1 i 4, a w niektórych konstrukcjach również 8. Każda linia PCI-Express ( ) to przepustowość rzędu 250 MB/s. Złącze PCI-Express 4 ma więc łączną przepustowość 1 GB/s, czyli porównywalną z przepustowością 133-megahercowego, 64-bitowego złącza PCI-X. Zintegrowane układy płyt głównych przeznaczone do serwerów mają zazwyczaj liczne cechy nieobecne w układach dla komputerów osobistych, z drugiej strony brakuje im niektórych funkcji czy mechanizmów charakterystycznych dla tych ostatnich. Weźmy choćby zintegrowane układy dźwięku i grafiki, które w serwerach są zbędne; nic dziwnego, że w wielu chipsetach serwerowych nie ma śladu po wbudowanej karcie dźwiękowej, obsłudze kart graficznych AGP czy PCI-Express; można się też spodziewać braku układowego wsparcia dla interfejsu programistycznego gier DirectX (to typowe dla niektórych chipsetów produkcji ServerWorks). Co prawda serwerowe płyty główne często oferują zintegrowane kontrolery SCSI oraz mało wydajne układy graficzne PCI bądź AGP, jednak nie są to zwykle układy implementowane bezpośrednio w chipsecie, a raczej osobne układy montowane przez producenta płyty głównej (ilustrację typowej konstrukcji płyty głównej ze zintegrowanym kontrolerem SCSI i kartą VGA znajdziesz na rysunku 3.1, w dalszej części rozdziału).
170 Rozbudowa i naprawa serwerów Mostek północny i południowy Większość starszych chipsetów wyprodukowanych przez firmę Intel i do niedawna prawie wszystkie chipsety innych producentów wykorzystują architekturę opartą na trzech następujących omówionych poniżej komponentach: Mostek północny (ang. North Bridge). Nazwa mostka północnego wzięła się stąd, że stanowi połączenie pomiędzy szybką magistralą procesora (taktowaną częstotliwością od zaledwie 66 MHz w starszych konstrukcjach do nawet 1066 MHz we współczesnych) oraz wolniejszymi magistralami AGP, PCI, PCI-X czy PCI-Express. Oznaczenie chipsetu jest tworzone na podstawie numeru układu mostka północnego, co oznacza, że, na przykład oznaczenie chipsetu E7505 jest takie, a nie inne, ponieważ należący do niego układ mostka północnego ma przypisany numer E7505. Liczni producenci stosują inną nomenklaturę; w użyciu jest np. intelowski termin ośrodka kontrolera pamięci memory controller hub (MCH). Mostek południowy (ang. South Bridge). Mostek południowy był pierwotnie połączeniem magistrali PCI (66/33 MHz) i jeszcze wolniejszej magistrali ISA (8 MHz). W starszych systemach rolę magistrali pomiędzy mostkiem północnym a południowym pełniła magistrala PCI, ale we współczesnych konstrukcjach stosuje się do tego specjalizowane magistrale, jak Accelerated Hub Architecture firmy Intel czy HyperTransport opracowaną w firmie AMD. Zauważ, że układ mostka południowego także bywa ostatnio nazywany zupełnie inaczej na przykład firma Intel stosuje konsekwentnie nazwę ośrodek kontrolera wejścia-wyjścia I/O controller hub (ICH). Kontroler Super I/O. Jest to niezależny układ scalony połączony z magistralą ISA. Właściwie nie jest uważany za część chipsetu płyty głównej i często jest produkowany przez inne firmy, takie jak National Semiconductor lub Standard MicroSystems Corp. (SMC). Układ Super I/O integruje obsługę klasycznych portów komputera: port klawiatury, myszy PS/2, porty szeregowe i równoległy wszystkie są obsługiwane za pośrednictwem pojedynczego, wspólnego układu kontrolera. Warto zauważyć, że nowsze układy mostka południowego realizują również funkcje układu Super I/O (nazywa się je układami Super-South Bridge). W związku z tym większość nowszych płyt głównych nie zawiera już oddzielnego kontrolera Super I/O. Na rysunku 3.1 została pokazana typowa płyta główna wyposażona w parę gniazd Socket 370 z architekturą mostka południowego i północnego implementowaną w układzie ServerWorks Super P3TDL3; na rysunku zaznaczono położenie wszystkich ważniejszych układów scalonych i odpowiednio oznaczono poszczególne komponenty. Układ mostka północnego często jest określany symbolem PAC (ang. PCI/AGP Controller). Tak naprawdę jest to główny komponent płyty głównej i, poza procesorem, jest jedynym jej układem scalonym, który standardowo jest taktowany pełną częstotliwością płyty (magistrali procesora). Chociaż większość nowszych chipsetów wykorzystuje układ North Bridge w postaci jednego modułu, to jednak niektóre starsze wersje chipsetów w rzeczywistości składały się z trzech oddzielnych układów scalonych tworzących razem mostek północny. Układ mostka południowego jest wolniejszą częścią chipsetu, dlatego też zawsze miał postać niezależnego modułu. Jest on w pewnym stopniu uniwersalny, ponieważ jest łączony z mostkiem północnym w wielu różnych chipsetach. Modułowa budowa chipsetu pozwala zmniejszyć koszty jego wytwarzania i zaoferować producentom płyt głównych większą elastyczność. Z tych samych powodów wielu producentów wytwarza kilka wersji układu mostka południowego o takiej samej liczbie końcówek, oferujących różne funkcje. Układ mostka południowego jest połączony z magistralą PCI taktowaną zegarem 33 MHz i zawiera interfejs lub mostek do magistrali ISA pracującej z częstotliwością 8 MHz (jeśli istnieje). Zazwyczaj jest również wyposażony w podwójny interfejs kontrolera dysków twardych ATA/IDE, jeden lub dwa interfejsy USB, a w nowszych wersjach nawet w układy CMOS RAM i czasu rzeczywistego. W starszych konstrukcjach South Bridge układ takiego mostka zawierał wszystkie elementy składowe magistrali ISA, włączając w to kontrolery przerwań i DMA. Trzeci komponent chipsetu płyty głównej kontroler Super I/O jest połączony z magistralą ISA lub LPC (ang. lower pin count) i integruje w sobie wszystkie podstawowe, tradycyjne porty wejścia-wyjścia obecne na płycie głównej. Na przykład większość układów Super I/O zawiera porty szeregowe, równoległy, kontroler
Rozdział 3. Chipsety serwerowe 171 Rysunek 3.1. Typowa płyta główna wyposażona w parę gniazd Socket 370 (dla procesorów Pentium III) z zaznaczoną lokalizacją jej komponentów napędu dyskietek oraz interfejs klawiatury i myszy. Opcjonalnie może również obejmować kontrolery dysków twardych IDE, układ CMOS RAM i zegara czasu rzeczywistego oraz interfejs portu joysticka. W przypadku systemów wyposażonych w porty IDEE-1394 lub SCSI do ich obsługi są używane niezależne układy scalone (jak na rysunku 3.1). Większość nowych płyt głównych z chipsetem opartym na architekturze mostka północnego i południowego zawiera układ Super-South Bridge, który integruje układ mostka południowego z kontrolerem Super I/O do postaci jednego modułu. Dodatkowe układy, takie jak zintegrowany z płytą kontroler SCSI i karta VGA widoczne na rysunku 3.1, są już implementowane w osobnych układach, poza chipsetem. Kontrolery SCSI stosowane na płytach serwerowych są zazwyczaj kontrolerami o wysokiej przepustowości SCSI (Ultra160 albo Ultra320) i mogą też obsługiwać macierze SCSI RAID, za to karty VGA, jeśli już są, to zazwyczaj maksymalnie uproszczone. Na przykład karta ATI Rage XL wykorzystana na płycie głównej z rysunku 3.1 obsługuje zaledwie 8 MB pamięci wideo i jest całkowicie pozbawiona zaawansowanych funkcji akceleracji grafiki 3D. Ponieważ jednak układ graficzny w serwerach wykorzystywany jest jedynie do monitorowania i diagnostyki serwera, zaawansowane i rozbudowane karty graficzne są zupełnie zbędne. Na rysunku 3.2 prezentowany jest schemat blokowy płyty głównej z rysunku 3.1. Zauważ, że jako łącze pomiędzy północnym i południowym mostkiem występuje tu 33-megahercowa, 32-bitowa magistrala PCI, która obsługuje też złącza rozszerzeń PCI. Do tego zastosowane w tej konstrukcji porty USB 1.1 są dość powolne (maksymalnie 1,5 MB/s) i nadają się jedynie do obsługi klasycznych urządzeń wejściowych, jak klawiatury i myszy.
172 Rozbudowa i naprawa serwerów Rysunek 3.2. Architektura mostka południowego i północnego na przykładzie płyty głównej z rysunku 3.1 Architektura kontrolerów (Intel) W przypadku nowszych chipsetów serwerowych 8xx, 9xx, 72xx, 73xx, 85xx oraz E75xx została zastosowana architektura kontrolerów, która charakteryzuje się tym, że dotąd używany układ mostka północnego nosi nazwę ośrodka kontrolera pamięci MCH (ang. Memory Controller Hub), natomiast mostek południowy został przemianowany na ośrodek kontrolera układów wejścia-wyjścia ICH (ang. I/O Controller Hub). Zamiast do ich połączenia wykorzystywać magistralę PCI, tak jak w przypadku architektury North/South Bridge, użyto dedykowanego, znacznie od niej szybszego interfejsu. Architektura ta w porównaniu z tradycyjną architekturą mostków północnego i południowego oferuje dwojakie korzyści: Znacznie większą przepustowość od 266 MB/s do 2 GB/s (w zależności od implementacji), w porównaniu do przepustowości 133 MB/s typowej dla magistrali PCI. Zmniejszone obciążenie magistrali PCI interfejs koncentratora jest niezależny od magistrali PCI, a ponadto nie współdzieli lub nie zmniejsza jej przepustowości dostępnej dla danych przesyłanych do chipsetu lub do układu Super I/O. Dzięki temu, że magistrala PCI nie jest zaangażowana w tego typu transakcje, zwiększona jest również wydajność wszystkich innych urządzeń do niej podłączonych. Układ MCH stanowi interfejs pomiędzy bardzo szybką magistralą procesora (1066/800/533/400 MHz) a magistralami grafiki, takimi jak AGP (do 533MHz) czy PCI-Express 8 (do 2 GB/s) albo nawet 16 (do 4 GB/s), jeśli takowe są obecne na płycie. W niektórych systemach do magistrali PCI-Express 8 przyłączany jest kontroler PCI-X (133 MHz). ICH stanowi z kolei interfejs pomiędzy portami ATA (IDE) (66/100 MHz), portami SATA (150 MB/s i więcej) a magistralą PCI (33MHz). Jeśli w systemie znajdują się złącza PCI-Express 1 (250 MB/s), zazwyczaj również są przyłączone do ICH. W niektórych systemach do ICH łączy się również złącza PCI-X (100/133 MHz). Układ ICH jest również wyposażony w magistralę LPC (ang. low-pin-count), która właściwie jest zubożoną 4-bitową wersją magistrali PCI, przeznaczoną głównie do obsługi układów ROM BIOS i Super I/O znajdujących
Rozdział 3. Chipsety serwerowe 173 się na płycie głównej. Dzięki zastosowaniu do przesyłania danych, adresowania i wykonywania poleceń sterujących tych samych 4 sygnałów do pełnej implementacji magistrali wymaganych jest tylko jeszcze 9 dodatkowych sygnałów, co w sumie daje 13 sygnałów. Tak niewielka ilość sygnałów pozwala w znaczącym stopniu zmniejszyć liczbę ścieżek sygnałowych doprowadzonych do układów ROM BIOS i Super I/O. Dla porównania w przypadku starszych chipsetów, opartych na architekturze mostków: północnego i południowego, jako interfejs pomiędzy tymi układami wykorzystywano magistralę ISA zawierającą 98 ścieżek sygnałowych. Magistrala LPC charakteryzuje się maksymalną przepustowością wynoszącą 16,67 MB/s, czyli znacznie większą od magistrali ISA i znacznie przekraczającą wymagania obsługiwanych urządzeń, takich jak układy ROM BIOS i Super I/O. Chipsety serwerowe firmy Intel dla procesorów Pentium 4, Xeon i Itanium korzystają z dwóch różnych odmian architektury: Hub Interface 1.5 (HI 1.5), Direct Media Interface (DMI lub HI 2.0). HI 1.5 zakłada pomiędzy układami MCH a ICH połączenie o przepustowości 266 MB/s, podczas gdy DMI obsługuje połączenie o przepustowości 1 GB/s w obu kierunkach. HI 1.5 to zmodernizowana wersja pierwotnej architektury Accelerated Hub Architecture (AHA) firmy Intel, opracowanej na potrzeby pierwszych chipsetów serii 8xx dla procesorów Pentium III. Tabela 3.2 zestawia architektury kontrolerów i układy chipsetów dla serwerowych płyt głównych pod procesory firmy Intel. Tabela 3.2. Architektury i układy chipsetów firmy Intel Architektura Maksymalna przepustowość Chipsety Hub Interface 1.5 266 MB/s E7210, E7320, E7520, E7525, E8500 Direct Media Interface (Hub Interface 2.0) 2 GB/s 1 E7500, E7501, E7505, E8870 1 W obu kierunkach; DMI obsługuje równoczesną komunikację dwukierunkową (ang. full-duplex). Rysunek 3.3 pokazuje typową serwerową płytę główną dla procesorów firmy Intel, korzystającą z architektury kontrolerów; tu jest to płyta SE7320SP2. Kolejny rysunek (3.4) przedstawia zaś schemat blokowy płyty głównej z rysunku 3.3. Porównanie do schematu z rysunku 3.2 ujawnia, że tutaj magistrale PCI i PCI-X są podłączone do kontrolera wejścia-wyjścia (ICH). VIA V-Link V-Link to magistrala opracowana przez firmę VIA Technologies, która ma konkurować z intelowską Hub Architecture. Firma VIA Technologies zaprojektowała architekturę V-Link jako łącznik pomiędzy układami mostka północnego i południowego osiągający przepustowość wyższą niż Intel Hub Architecture, za pośrednictwem 8-bitowej dedykowanej szyby danych. Obecnie magistrala ta jest implementowana w trzech wersjach: 4 V-Link w wersji 4 V-Link dane są przesyłane z szybkością 266 MB/s (4 66 MHz), czyli dwa razy szybciej od magistrali PCI i tak samo jak w przypadku architektur koncentratora HI 1.5 firmy Intel. Magistralę 4 V-Link wykorzystano w chipsecie Apollo Pro266, obsługującym parę procesorów Intel Pentium III. 8 V-Link wersja 8 V-Link oferuje przepustowość 533 MB/s (4 133 MHz), czyli dwukrotnie większą niż architektura koncentratora HI 1.5 Intela. Ultra V-Link w wersji Ultra V-Link dane są przesyłane z szybkością 1 GB/s, czyli czterokrotnie szybciej niż w architekturze HI 1.5 Intela i o połowę wolniej niż w architekturze DMI (również firmy Intel). Zobacz podrozdział Chipsety VIA Technologies dla serwerowych procesorów firmy Intel na stronie 221. Wszystkie układy mostka południowego firmy VIA zastosowane w chipsetach z serii VT82xx obsługują technologię V-Link. Chipsety firmy VIA z serii 266, przeznaczone dla procesorów Pentium III/4 i Athlon, były pierwszymi, w których zastosowano architekturę V-Link. Jest ona używana również w noszych chipsetach VIA.