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01.03.1996 - 

14 Hosts fuer Data-Warehouse- und OLTP-Konzepte untersucht (Teil 7)

Bloor Research Group nimmt SMP/MPP-Server unter die Lupe

Die Bloor-Analysten* schreiben in ihrem Report, dass trotz der engen Beziehungen zwischen den beiden Unternehmen diese doch unabhaengig voneinander gefuehrt werden. Ncube pflegte darueber hinaus einige Zeit partnerschaftliche Kontakte mit der Amdahl Corp. Der PCMer hatte Ncubes MPP-Systeme unter der Bezeichung "Xplorer 2000" zu vertreiben versucht. Angeblich habe man aber kein einziges Systems abgesetzt. Die Beziehung endete vergangenes Jahr im Unfrieden, als Amdahl mit der Cray Research Inc. Gespraeche aufnahm.

Mittlerweile sieht Ncube die groessten Geschaeftspotentiale fuer seine MPP-Maschinen "Ncube 2" und "Ncube 3" im Multimedia-Bereich - hier insbesondere als Video-on-demand-Server - sowie bei Entscheidungsfindungs-Anwendungen. Im OLTP-Umfeld hingegen, so der Ncube-Deutschland-Geschaeftsfuehrer Peter Wuesten, wolle man sich nicht engagieren.

Der erste Ncube-Rechner wurde Anfang der 80er Jahre, das Ncube-2- Modell 1989 aus der Taufe gehoben. Eine verbesserte Version, System "Ncube 2s", weist einen geringfuegig hoeher getakteten Prozessor auf (25 gegenueber vorher 20 Megahertz). Das Nachfolgesystem Ncube 3 wird seit dem 15. Dezember 1995 als Beta- Server an erste Kunden ausgeliefert. Als Media-Server bietet Ncube die neuen Maschinen unter der Bezeichnung "Mediacube 30" und "Mediacube 3000" an (zum Zeitpunkt der Fertigstellung des Bloor- Reports lagen noch keine gesicherten technischen Details ueber die Ncube-3-Rechner vor, sondern nur Vorabinformationen).

Die Bloor-Autoren vertreten die Ansicht, dass die Ncube 2 im MPP- Segment nicht mehr konkurrenzfaehig ist. Ein wesentliches Problem sei der Prozessor: Bei diesem handelt es sich um eine proprietaere Entwicklung, was insofern problematisch ist, als die Entwicklungszyklen fuer solch einen Chip in der Regel - und auch im vorliegenden Fall - vergleichsweise lang sind, die Prozessoren leistungsmaessig somit der Konkurrenz nachhinken. So kann etwa die MPP-Maschine Ncube 2s schon nicht mehr mit einem SMP-System wie etwa dem DEC-8400-Rechner mithalten.

Die CPUs der Ncube 3 sind mit 50 Megahertz getaktet. Dies ist im Vergleich zu allen anderen am Markt verfuegbaren Prozessoren eine erheblich niedrigere Taktrate. Bloor verweist denn auch darauf, dass die Ncube-Rechner nur mehr wegen ihrer schnellen Kommunikationsstraenge und ihrer Skalieroptionen noch wettbewerbsfaehig sind. Dies gelte insbesondere fuer das Aufgabenfeld als Media-Server.

Auf den Ncube-Rechnern laeuft das Unix-aehnliche Betriebssystem "Ncx", das, so die Bloor-Autoren, Posix-konform ist. Die neue Maschine Ncube 3 allerdings arbeitet mit dem Betriebssystem "Plan 9". Dieses ist nach den Worten von Wuesten "nicht voll Posix- konform". Wichtiger waere es Ncube gewesen, das OS so klein wie moeglich zu halten. Ncx ist Microkernel-basiert und unterstuetzt Standard-Schnittstellen fuer Sun-RPC, NFS sowie SNMP.

Ncubes Staerke ist die Kommunikationsarchitektur. Die einzelnen Rechnerknoten bestehen jeweils aus einem einzigen Prozessor. Diese sind in einen Hypercube eingebunden. Ein Hypercube stellt eine Vernetzung dar, in der einige Prozessoren direkt mit anderen CPUs verbunden sind und ueber diese wiederum mit weiteren CPUs und so weiter.

Ein weiteres Merkmal eines Hypercube ist, dass immer zwei Prozessoren in einer Linie, vier in einem Quadrat, acht in einem Kubus und 16 CPUs in einem vierdimensionalen Wuerfel zusammengeschlossen sind.

Altes MPP-Konzept hat sich nicht durchgesetzt

Im Ncube-2-System lassen sich so bis zu maximal 8192 Prozessoren miteinander verketten, wobei pro Chip bis zu 13 Verbindungen geschlossen werden koennen. Hinzu kommt eine weitere Verbindung, die als I/O-Anschluss dient. Hierfuer kommt entweder ein SCSI- Adapter in Frage, an den dann bis zu sechs Peripheriegeraete andocken koennen, oder ein Kommunikationsadapter, ueber den eine Anbindung an ein externes Netz moeglich ist.

Bei dem Ncube-3-System gibt es pro Prozessor 16 Links fuer Prozessorverbindungen im Hypercube und zwei Links fuer die I/O- Straenge. Das erhoeht die maximale Zahl von Prozessoren auf 64000.

Jedem Prozessor stehen zwischen mindestens 4 und bis zu 64 MB Speicher zur Verfuegung. Da es sich bei den proprietaeren CPUs um eine 64-Bit-Architektur handelt, kann aber prinzipiell bis zu 1 GB Speicher adressiert werden.

Es gibt keine direkte Verbindung der Prozessorknoten mit der I/O- Peripherie. Ncube setzt vielmehr auf dedizierte I/O-Knoten, die auf sogenannten "Nchannel"-Karten aufgebracht wurden (maximal 16 Knoten pro Nchannel-Karte). Die I/O-Knoten beziehungsweise deren I/O-Kanaele lassen sich an einen SCSI-Controller angeschliessen, an den bis zu sechs Platten andocken.

Ncubes MPP-Konzept ist typisch fuer MPP-Maschinen der spaeten 80er und fruehen 90er Jahre: Ein Knoten besteht aus jeweils einem Prozessor, die Speicherkapazitaet pro Knoten ist begrenzt, an dedizierte I/O-Knoten kann nur eine limitierte Zahl von Platten angeschlossen werden. Hintergedanke dieses Konzeptes: Der Anwender kann bei Bedarf das System erweitern, indem er einfach neue Prozessorknoten und damit auch Peripherieressourcen hinzufuegt.

Wie sich herausstellte, wollte der Anwender aber Systeme, bei denen schon die einzelnen Rechenknoten sehr flexibel in der Ausstattung sein sollten. So setzten sich Maschinentypen durch mit in SMP-Technologie ausgelegten Knoten, die fast beliebig ausgebaut werden koennen.

Der Prozessor der Ncube-Systeme ist zwar, wie gesagt, eher leistungsschwach. Allerdings hat das proprietaere Layout auch zwei Vorteile, schreiben die Bloor-Analysten: Bereits in den Befehlssatz der Prozessoren integriert sind die Anweisungen fuer die Kommunikation zwischen den CPUs, was wiederum den Kommunikations-Overhead verringert.

Zum zweiten gibt es bei den Ncube-Maschinen nicht das konventionelle Backplane-Systemboard-Design. Die einzelnen Knoten sind daher sehr klein und bestehen aus nur wenigen Komponenten. Daraus resultiert die Moeglichkeit, Systeme mit Tausenden von Prozessoren zu bauen.

Die Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsstraenge besitzen eine Bandbreite von 2,7 MB/s, bei bidirektionaler Auslegung 5,4 MB/s. Beim Ncube- 3-System sollen es 11 MB/s beziehungsweise 22 MB/s bei bidirektionalem Design sein.

Im Vergleich zu den heute schon ueblichen Bandbreiten von 150 MB/s erscheint der Ncube-Wert als sehr niedrig. Hypercube-Architekturen besitzen aber eine besondere Eigenschaft: Mit der Anzahl von Prozessoren nimmt die im System verfuegbare gesamte Bandbreite mehr als linear zu. Erhoeht man die CPU-Zahl etwa von 16 auf 32, so waechst die Zahl der benutzten Links der Prozessoren von vier auf fuenf.

Allerdings sehen die Bloor-Analysten diese Tatsache eher als Ressourcenverschwendung an: So verfuegt jeder Prozessor beispielsweise eines 16-CPU-Systems ueber 13 Links, mit denen ein System mit 8192 Prozessoren gebaut werden koennte - de facto benoetigt werden aber nur vier Links.

Auf dem Ncube-System laeuft nur das Oracle-DBMS

Zudem kann in einer Hypercube-Vernetzung jede CPU mehrere Informationen von mehreren anderen Prozessoren bekommen. Bei den meisten anderen MPP-Rechnern empfaengt ein Prozessor in einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung immer nur eine Nachricht.

Hochverfuegbarkeitsoptionen beinhalten unter anderem End-to-end- Integritaetspruefungen. Die Hypercube-Architektur bringt es zudem mit sich, dass havarierende Kommunikationsverbindungen leicht umgangen werden koennen. Allerdings geschieht der Wechsel von einer Verbindung, die technische Probleme hat, zu einer funktionierenden erst bei der Ncube-3-Maschine automatisch. Bei dem Vorgaengersystem muss dazu der Rechner neu gestartet werden.

Die Bloor Group schreibt, dass es mit den Management-Werkzeugen bei Ncube nicht besonders gut bestellt ist. Diesbezueglich hatten die Bloor-Autoren auf die Verbindung mit Amdahl gesetzt, da der Mainframer in puncto Verwaltungssoftware einige Erfahrungen habe. Zum Zeitpunkt des Redaktionsschlusses fuer den Report war allerdings noch nicht klar, dass es zwischen Ncube und Amdahl zum Bruch kommen wuerde.

Auf den Ncube-2-Systemen laeuft ausschliesslich Oracles Datenbank 7.3, auf die neue Maschine Ncube 3 ist nach den Worten von Wuesten bislang noch kein Datenbankprodukt portiert. Noch dieses Jahr aber soll die Oracle-Datenbank verfuegbar sein. Fuer die Ncube-Maschinen gibt es keine Transaktionsmonitore. Die Einbindung in bestehende DV-Umgebungen geschieht ueber Ethernet, FDDI und ATM. Eine Anbindung an PCI-Bus-Systeme via die Ncube-Kommunikationsports und damit die Moeglichkeit, entsprechende Peripheriegeraete zu nutzen, soll ebenfalls in Zukunft bereitgestellt werden. (wird fortgesetzt)

*Der Report "Parallel Database Technology - An Evaluation and Comparison of Scalable Systems" von der Bloor Research Group wird in Deutschland von der Genias GmbH, Neutraubling, fuer 1950 Mark vertrieben.