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15.03.1996 - 

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

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

MUENCHEN (CW) - Zum Schluss der Serie ueber 14 SMP/MPP-Systeme, die die Bloor Research Group verglichen hat*, kommt mit dem britischen Unternehmen White Cross ein rechter Aussenseiter zum Zug. Die Firma beschaeftigte zum Zeitpunkt der Drucklegung des Reports weltweit nur 55 Mitarbeiter. Diese bieten mit dem "WX9000Series"-Rechner eine Datenbankmaschine im wahrsten Sinn des Wortes an. Denn auf dem Rechner laeuft kein Betriebssystem, sondern nur die DB-Anwendung - nach aussen stellt sich die WX9000 wie eine Black box dar, die in einem Rechnernetz ueber offene Schnittstellen angesteuert wird.

Der WX9000-Rechner ist nicht als Allzweck-Parallelmaschine gedacht. Vielmehr ist die Hardware speziell auf die Datenbank von White Cross zugeschnitten, die "WX Relational Database". Insofern, schreiben die Autoren, interessiert vor allem, wie die Soft- mit der Hardware harmoniert. Trotzdem gehen die Analysten aus Gruenden der Vergleichbarkeit von denselben Bewertungskriterien aus wie bei den 13 anderen Rechnern.

Zwar existiert White Cross bereits seit 1987. Aber erst seitdem sich ehemalige Teradata-Mitarbeiter 1992 in das kleine Unternehmen aus Bracknell einkauften, nahm die Firma Fahrt auf. Die Datenbank wurde umgemodelt und auf einen neuen Adressatenkreis ausgerichtet - prompt stellten sich erste Erfolge ein.

Mittlerweile kann White Cross einige Dutzend Installationen weltweit vorweisen, vor allem in Grossbritannien, aber auch in Suedeuropa, den USA und in Fernost. Die Englaender sind vorsichtig genug, ihre Maschine nur als Nischenprodukt zu plazieren. Je nach der Preisgestaltung sehen die Bloor-Analysten in dem System durchaus einen wettbewerbsfaehigen Kandidaten fuer ausgewaehlte Bereiche. Prinzipiell beurteilen sie aber das eigenwillige Architekturkonzept etwas skeptisch, da Anwender mittlerweile ja unter einigen als Allzweckmaschinen zu nutzenden Parallelrechnern waehlen koennen.

In mancher Hinsicht ist das White-Cross-System weniger proprietaer als beispielsweise der Ncube-Rechner. So setzen die Englaender als Prozessor Transputerchips ein, wohingegen Ncube Eigenentwicklungen verwendet. Einschraenkend muss man allerdings sagen, dass es praktisch kaum noch einen Hardwarehersteller gibt, der Transputer als Rechensklaven nutzt. In Deutschland war wohl Parsytec das bekannteste Beispiel, bevor der Aachener MPP-Hersteller auf den Power-PC-Chip wechselte.

Als Applikations-Schnittstelle dient ferner die Open Database Connectivity (ODBC). Alle proprietaeren Elemente der Maschine bleiben vor dem Anwender versteckt, der eine Black box als Server kauft. Allerdings birgt dieser Ansatz ein grosses Problem: White Cross wird nur so lange erfolgreich sein, wie durch Entwicklungsanstrengungen sowohl die Hard- als auch die Software auf einem hohen Niveau gehalten werden kann.

Probleme beginnen bei dem Prozessor

Und diesbezueglich beginnen die Probleme fuer White Cross schon bei der CPU: Der "T425"-Transputer war bislang nur mit 20 beziehungsweise 25 Megahertz getaktet. Auch der neue Chip, der "ST20450" von SGS-Thomson, bringt es nur auf 50 Megahertz und ist damit im Vergleich zu Konkurrenz-CPUs erheblich leistungsschwaecher. Seit 1988 hat sich der Transputer nicht wesentlich veraendert. War er jedoch seinerzeit der schnellste Prozessor von der Stange, so sind heutige Alternativen bis zu hundertmal schneller.

An sich als Herzstueck fuer Parallelrechner gedacht, koennen Transputer auch zu grossen Konfigurationen zusammengeschlossen werden, ohne dass hierzu separate Kommunikationsstraenge noetig waeren. Die Kommunikationsfunktionen sind naemlich bereits in den Prozessor integriert. Da Transputer zudem nur eine sehr geringe Hitzeabstrahlung entwickeln, lassen sich prinzipiell viele solche Bausteine auf kleinem Raum zusammenschliessen.

Transputer sind sehr preiswert. Am kostentraechtigsten in einem WX9000-Rechner ist der Speicher. Will man ein White-Cross-System ausbauen, heisst dies in erster Linie, den Arbeitsspeicher zu erweitern. Die Prozessoren gibt es nahezu kostenlos als Dreingabe.

Der WX9000-Rechner ist ein MPP-System, das aus Knoten mit je einem Prozessor besteht. Im Gegensatz zu den meisten anderen von der Bloor Research Group verglichenen Maschinen erfuellen bei dem White-Cross-Modell einzelne CPUs spezielle Aufgaben. Den meisten Prozessoren sind keine Plattenspeicher zugeordnet, sie fuehren reine Rechenarbeiten aus. In der Praxis benoetigt man so sechs Transputer, die eine einzige Prozessorkarte ausmachen.

Neben den reinen Rechenknechten erfuellen andere Knoten ausschliesslich die Aufgabe, Festplatten anzusteuern und Daten ueber das Transputernetz an die speziellen Rechnerknoten zu senden. Ausserdem erledigen die fuer die Speicheraufgaben zustaendigen Chips auch Aufgaben wie Datenkompression oder einige Indexierungsarbeiten fuer die White-Cross-Datenbank. Aus diesem Grund bezeichnet der Hersteller diese Knoten als intelligente Platten-Controller. Pro Festplatte gibt es einen dieser Bausteine.

Transputer koennen im Prinzip zu jeder Art von Topologie zusammengeschweisst werden mit der Einschraenkung, dass jede CPU maximal mit vier anderen Prozessoren verbunden sein kann. Darueber hinaus koennen Transputer, die nicht direkt miteinander verbunden sind, trotzdem softwaregesteuert miteinander kommunizieren. Die Software ist auf eigens hierfuer gedachten weiteren Transputerchips, sogenannten Intermediaer-Prozessoren, aufgebracht.

Das Topmodell "WX9020" birgt momentan bis zu 366 Prozessoren in einem Kabinett. Die als Platten-Controller arbeitenden Transputer werden bei der Anzahl der CPUs uebrigens nicht mitgezaehlt. Da mehrere Kabinette ihrerseits miteinander verbunden werden koennen, ist die Skalierbarkeit im Prinzip unlimitiert.

Der eigentliche WX9000-Server ist nicht direkt an ein LAN und damit an Clients angebunden, sondern ueber einen "Advanced Communications Processor". Dieser basiert auf einer S-Bus- Architektur, auf ihm laeuft Solaris. Allerdings enthaelt er auch Komponenten, die von White Cross stammen und die Anbindung an den WX9000-Server sicherstellen.

Soll ein White-Cross-System ausgebaut werden, so die Bloor- Analysten, fuegt man nicht einfach Prozessoren, Speicher oder Platten hinzu. Vielmehr erweitert man das System durch komplette Knoten (die, wie gesagt, bereits aus mehreren Komponenten bestehen), deren jeweilige Funktion im Gesamtsystem genau zu definieren ist. Nachteil dieses Konzepts: Die einzelnen Knoten sind nicht mehr so variabel konfigurierbar. Aus diesem Grund sind auch die meisten MPP-Anbieter von dieser Art, ihre Systeme zu skalieren, abgekommen.

Andererseits sind Knoten wie beim White-Cross-System weniger komplex. Ihre Implementation ist somit robuster, die Knoten im ganzen kleiner, was wiederum zu geringeren Dimensionen des Gesamtsystems fuehrt. Dies reduziert auch die reinen Hardwarekosten.

Die Transputertechnologie hat noch einen weiteren Haken: Zwar ist die Bandbreite der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen den Transputern durchaus adaequat zu der Rechenleistung der CPUs. Das eigentliche Problem des Kommunikationskonzeptes der White-Cross- Maschine liegt aber in der Bindungsfaehigkeit der Transputer. Diese koennen direkt immer nur mit vier weiteren Transputern verknuepft sein. Um ein groesseres Knotennetz aufzubauen, kommen, wie schon gesagt, sogenannte Intermediaer-Prozessoren zum Einsatz, die Gruppen von jeweils fuenf Transputern miteinander verbinden.

Je groesser das System, desto hoeher der Overhead

Der Software-Overhead, der in diesen Intermediaer-CPUs auflaeuft, wird nach den Aussagen der Bloor-Analysten jedoch, je groesser das Gesamtsystem ist, geradezu katastrophal. Zwar ist die Symbiose Hardware/Datenbank so ausgefeilt, dass sie das durch die Interprozessor-Kommunikation auftretende Problem des Software- Overheads in gewisser Weise wieder kompensiere. Trotzdem wuerde man beim Versuch, die WX9000-Systeme auszubauen, frueher oder spaeter aus Lastausgleichsgruenden oder Latenzaspekten in Schwierigkeiten geraten.

Bloor zieht deshalb ein eindeutiges Fazit: Transputersysteme, die Datenbankaufgaben zu erledigen haben, geraten ab einigen hundert Prozessoren in arge Atemnot. Sie braechten es nur auf die Rechenleistung einer kleineren SMP-Maschine, die etwa mit DECs Alpha-Chips ausgeruestet ist.

Das WX9000-System positioniert White Cross als Datenbank- Abfragemaschine. Prinzipiell koenne man mit ihr, so Bloor, zwar auch OLTP-Aufgaben loesen. Dies sei aber nicht anzuraten.

Positiv vermerken die Analysten, dass alle Zugriffe auf die Festplatten durch ein Betriebssystem-aehnliches Feature in der Datenbank fehlertolerant ausgelegt werden koennen. Dieses Feature bietet ferner Raid-Level-3-Charakteristika ueber je vier Platten.

Zudem bestehen, zumindest bei Modell WX9020, zwischen Prozessorpaaren jeweils mehrere Verbindungen. Sollte also eine Transputerverbindung ausfallen, bedeutet dies nicht den Absturz des gesamten Systems. Dieses muss allerdings erst neu gestartet werden, damit Umleitaktionen zum Tragen kommen.

Als Black-box-System ins Firmennetz eingebunden

Im White-Cross-Rechner werden ferner die Daten auf ihre Integritaet geprueft. Sind diese auf dem Versandwege korrumpiert worden, werden sie neu angefordert und verschickt. Einen weiteren Ausfallschutz bietet der WX9000-Rechner insofern, als man ihn von einem LAN aus ueber unterschiedliche Advanced Communications Processors ansteuern kann.

White Cross hat seine Hausaufgaben bezueglich Management-Werkzeugen fuer den WX9000-Rechner gut erledigt. Alle Hard- und Softwareparameter des Systems lassen sich ueber SQL-Tables und eingebaute ODBC-Client-Tools abfragen und modifizieren. Das System kann so auch remote gesteuert werden. Die Benutzer-Schnittstelle ist, so Bloor, sehr ergonomisch und leistungsstark.

Da es sich bei dem White-Cross-System nicht um einen Allzweckrechner handelt, laufen auf ihm auch keine Applikationen. Ein Betriebssystem gibt es in dem Sinne nicht. Im Prinzip handelt es sich bei der WX9000-Maschine um eine Black box, die in ein LAN eingebunden wird. Da man auf der Maschine gleichzeitig verschiedene Data-Warehouse-Anwendungen laufen lassen kann, ist das System eingeschraenkt als Enterprise-Server einsetzbar.

Die Anbindung an ein LAN ist nur ueber Ethernet und Token Ring moeglich. Die WX9000-Familie ist dediziert als Datenbankmaschine in Client-Server-Umgebungen fuer Entscheidungsfindungsaufgaben gedacht.

Wegen ihrer besonderen Architektur laesst sie sich bezueglich der unterstuetzten Applikationen eigentlich nicht mit den anderen besprochenen Rechnern vergleichen. Auf den White-Cross-Maschinen laeuft weder eine andere Datenbank noch ein Transaktionsmonitor. Es gibt kein Betriebssystem. Man kann auch keinen Anwendungscode fuer die Hardware schreiben. Allerdings unterstuetzt die Maschine Client-Software oder Tools, die auf Windows-Systemen oder verschiedenen Unix-Plattformen laufen, vorausgesetzt, sie besitzen eine ODBC- oder SQL/CLI-Schnittstelle.

*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.