IBM: Achtfach-Server mit preiswerten DP-Xeons

Der IBM-XA32-Chipsatz ermöglicht den Bau von Vier- und Acht-Wege-Servern mit den vergleichsweise preiswerten Intel-Xeon-Prozessoren, die eigentlich nur für Dual-Betrieb vorgesehen sind.

Mit seinem besonderen Konzept ermöglicht eine Variante der unter dem Namen "Summit" entwickelten IBM-Chipsatzfamilie, die sowohl für die 32-Bit-Xeon-Prozessoren als auch für den Itanium 2 ausgelegt ist, die Kopplung mehrerer Module zu kompletten Servern. Jedes einzelne der SMP Expansion Modules, von denen der vier Höheneinheiten hohe IBM eServer xSeries 440 (kurz x440) maximal zwei Stück aufnimmt, beherbergt dabei zwei bis vier Xeon-Prozessoren. Diese teilen sich jeweils bis zu 16 GByte PC133-Speicher, der vierkanalig angebunden ist und so maximale Datentransferraten von insgesamt knapp 4,3 GByte/s liefert. Jedes SMP Expansion Module stellt also ein symmetrisches Multiprozessorsystem dar.

In jedem SMP Expansion Module arbeiten entweder vier der sündhaft teuren Xeon-MP-Prozessoren mit bis zu 1,6 GHz Taktfrequenz, 256 KByte L2-Cache und bis zu 1 MByte L3-Cache. Oder man setzt je zwei der viel preiswerteren DP-Xeons mit Prestonia-Kern ein, die zwar keinen L3-Cache, dafür aber 512 KByte L2-Cache mitbringen und bis zu 2,4 GHz Taktfrequenz erreichen.

Die zwei Module eines x440 sind über 3,2 GByte/s schnelle SMP Expansion Ports miteinander verbunden; diese von IBM genannte Transfergeschwindigkeit entspricht der Leistung des Frontside-Bus der einzelnen Prozessoren (FSB400). Die SMP Expansion Ports ermöglichen aber auch die Anbindung eines zweiten x440 mit wiederum zwei SMP Expansion Modules. Es sind beim Einsatz von DP-Xeons also 8-Wege-Server realisierbar, mit MP-Xeons arbeiten bis zu 16 Prozessoren zusammen. Allerdings handelt es sich bei den x440-Servern mit mehreren Modulen nicht mehr um SMP-Systeme, sondern um eine Maschine mit einer Art NUMA-Technik. Pikantes Detail: Auch AMD setzt bei den kommenden Hammer/Opteron-Systemen auf NUMA, ebenso wie die Alpha-Systeme von HP/Compaq.

Ein IBM-Dokument (xSeries 440 Product Guide, 1,9 MByte) erläutert einige der Einschränkungen, die mit dem Einsatz von NUMA-Systemen verbunden sind. So liefert IBM etwa einen speziellen Hardware Abstraction Layer (HAL) für Windows 2000 Advanced Server mit, weil dieses Betriebssystem NUMA nicht von Haus aus unterstützt. Vom kommenden Windows .NET Server in der Advanced- und Datacenter-Version erwartet IBM auch deshalb Leistungsvorteile von drei bis fünf Prozent; außerdem unterstützt .NET Server die Hyper-Threading-Technik der Xeons besser. Damit stehen bei einer 16-Prozessor-Maschine 32 virtuelle CPUs bereit.

Branchenkenner erwarten beim Einsatz der Windows-2000-Serverversionen mit NUMA-Maschinen und dem speziellen HAL sogar Lizenzierungsprobleme, weil die Preise für manche Softwarepakete nach der Anzahl der verwendeten Prozessoren berechnet werden. IBM hebt dagegen die Möglichkeit hervor, x440-Server mit VMware ESX Server zu partitionieren; eine physische Partitionierung soll mit der noch für das laufende Jahr geplanten Version 4.1 der Server-Management-Software IBM Director möglich werden.

Eine weitere Besonderheit des XA32-Chipsatzes ist die Möglichkeit, außer sechs internen PCI-X-1.0-Steckplätzen mit bis zu 133 MHz Taktfrequenz an vier separaten Bussen noch eine Remote Expansion Enclosure RXE-100 mit bis zu 12 weiteren PCI-Slots über den RXE Expansion Port mit einer Datentransferrate von 2 GByte/s anzubinden. Intern sind über einen weiteren 64-Bit/66-MHz-PCI-Bus noch ein Gigabit-Ethernet-Adapter und ein zweikanaliger Adaptec-7899-SCSI-Hostadapter angebunden. An einem sechsten 32-Bit/33-MHz-Bus hängen die VIA-Southbridge VT82C686B zum Anschluss der Perihperiegeräte und des CD-ROM, ein S3-Savage4-LT-Grafikchip mit 8 MByte Speicher sowie der Remote Server Adapter (RSA) zur Fernsteuerung und -diagnose des Servers.

Die Prozessoren sind in den einzelnen SMD Expansion Modules nicht direkt mit dem Speicher verbunden, sondern über den 32 MByte großen Xcel4 Server Accelerator Cache. Dieser wirkt bei Bestückung mit MP-Xeons als L4-Cache, bei DP-Xeons als L3-Cache. Beim Vollausbau mit zwei x440 und vier SMB Expansion Modules stehen daher 128 MByte L3- beziehungsweise L4-Cache zur Verfügung.

Der Hauptspeicherausbau erreicht maximal 64 GByte (viermal sechzehn Slots). Außer ECC kommt auch die Chipkill-Technik sowie "Memory ProteXion" zum Einsatz, sodass sich maximal 4-Bit-Fehler korrigieren und der Ausfall zweier kompletter Chips pro SMP Expansion Module kompensieren lassen. Active Memory bietet überdies eine Art Speicher-RAID-1: Per Mirroring spiegelt der Chipsatz den Inhalt der einen RAM-Hälfte in der zweiten. Dann steht zwar nur der halbe Hauptspeicher zur Verfügung, dieser arbeitet dafür sicherer. Im Laufe des Jahres 2003 sollen Server mit Hot-Swap-Memory-Tauglichkeit erscheinen, bei denen sich ein defektes DIMM im laufenden Betrieb auswechseln lässt -- HP (Compaq) hat das beim Proliant DL580 G2 bereits implementiert.

Auch die maximal zwei montierbaren U160-SCSI-Disks, die beiden redundanten 1050-Watt-Netzteile sowie alle PCI-X-Steckkarten lassen sich im laufenden Serverbetrieb wechseln. Per Light Path Diagnostics erleichtert ein separater System-Management-Prozessor die Fehlersuche am Server. Im Rahmen des eLiza-Projekts integriert IBM weitere Frühwarn- und Selbstheiltechniken in die x440-Baureihe.

Abgesehen von guten Platzierungen in diversen Benchmarks (darunter bestimmte Konfigurationen des TPC-C, SAP SD 2-Tier und SPECweb99_SSL) hebt IBM den günstigen Einstiegspreis und die flexiblen Konfigurationsmöglichkeiten des eServer xSeries 440 hervor. Der erwähnte Product Guide vergleicht auch die aktuellen Angebote der Konkurrenten mit dem x440 -- dabei wird deutlich, dass IBM tatsächlich ein sehr interessanter Ansatz für 32-Bit-Server gelungen ist. Das grundlegende Konzept dürfte in sehr ähnlicher Form auch für 64-Bit-Itanium-2-Systeme Verwendung finden und macht viele Vorteile wesentlich größerer und teurerer Maschinen mit sehr preiswerten Prozessoren und im 19-Zoll-Racksystem nutzbar. Es wirft dabei Fragen nach dem Sinn der MP-Versionen des Xeon auf, wenn ohnehin ein NUMA-System zum Einsatz kommt.

Die Marktbeobachter der Giga Information Group sind sogar der Meinung, dass sich IBM mit dem x440 einen enormen Vorteil im Vergleich zu den wichtigsten Konkurrenten Dell und HP erarbeitet hat. Allerdings hat Fujitsu-Siemens mit dem Primergy T850 ein sehr ähnliches Gerät mit demselben Chipsatz im Angebot, das zurzeit aber maximal in Acht-Wege-Konfiguration und ausschließlich mit den teuren MP-Xeons angeboten wird. (ciw)