Здравейте всички. Както обещахме, потапяме читателите на Habr в подробностите за производството на руски хардуерни платформи за системи за съхранение Aerodisk Vostok на процесори Elbrus. В тази статия ще опишем стъпка по стъпка производството на платформата Yakhont-UVM E124, която ефективно побира 5 диска в 124 единици, може да работи при температура от +30 градуса по Целзий и в същото време не само работи, но работи добре.
Също така организираме уебинар на 05.06.2020 г., където ще говорим подробно за техническите нюанси на производството на система за съхранение на Vostok и ще отговорим на всички въпроси. Можете да се регистрирате за уебинара чрез връзката:
И така, да вървим!
Преди да се потопим в процеса, който се организира сега, малко историческа предистория от преди две години. Към момента, в който започва разработката на платформите, описани в тази статия, условията за тяхното производство бяха меко казано никакви. Има причини за това, те са известни на всички: масово производство (а именно производство, а не повторно залепване на стикери) на сървърни платформи в Русия отсъстваше като клас. Имаше отделни фабрики, които можеха да произвеждат отделни компоненти, но по много ограничен начин и често базирани на остарели технологии. Затова трябваше да започнем практически „от нулата“ и в същото време да издигнем производството на сървърни решения в Русия на качествено ново ниво.
И така, процесът на всяко производство започва с нужда, която след това се трансформира в общи изисквания. Такива изисквания първоначално се формират от разработчиците на NORSI-TRANS в Нижни Новгород. Изискванията, разбира се, не са взети от нищото, а от нуждите на клиентите. Това все още не е техническа задача, както може погрешно да изглежда. На етапа на общите изисквания е невъзможно да се направи пълноценна техническа спецификация, тъй като има твърде много неизвестни условия за производство.
Разработване на целеви модел: от идея до реализация
След формирането на общите изисквания започва изборът на елементна база. От историческата информация следва, че елементната база не съществува, тоест тя трябва да бъде създадена.
За целта се сглобява пилотна проба от това, което се предлага на свободния пазар, което е поне донякъде подобно на целевата. След това се провеждат стандартни тестове на тази проба, за да се определи нейната ефективност. Ако всичко е наред, следващата стъпка е да се разработи целевият модел (2D и 3D).
След това започва търсенето на руски предприятия, които са готови да започнат производството на този пилотен проект.Разработчиците извършват необходимите модификации на всеки от елементите на продукта, въз основа на възможностите на конкретно предприятие.
В процеса на проектиране се извършват необходимите модификации на всеки един от елементите на продукта. Например, по време на работа с прототипа бяха използвани класически 12G SAS разширители с голям брой проводници (много големи, предвид броя на дисковете). Не е евтино, неудобно е за тази конкретна платформа и освен това разширителите на врага са чужди. Но това е временно решение, за да се тества пробата като цяло и да се премине към следващия етап. Въпреки това не е подходящо да се използват SAS разширители за окончателната версия на конкретна сървърна платформа.
Нямаме нужда от вражески разширители, ще си направим собствена задна платка с блекджек и ш...
Като се вземат предвид бъдещите планове за производствени обеми (хиляди сървъри), беше решено да се разработи за този продукт (и, разбира се, за следващите) нашата собствена задна платка SAS, която е много по-функционална от разширител по отношение на това решение . Дизайнът и програмирането на задната платка се извършват от същия екип от разработчици, а производството на платките се извършва в завода Microlit в Московска област (обещаваме отделна статия за този завод и как са дънните платки за процесорите Elbrus отпечатано там).
Между другото, ето го първият му прототип, сега изглежда съвсем различно.
И тук го програмират
Интересен факт: когато започна разработването на задната платка и дизайнерите се обърнаха към разработчика на чипа SAS3 за дизайн на референтна платка, се оказа, че нито една компания в Европа не знае как да разработи свои собствени задни платки. Преди това имаше съвместно предприятие Fujitsu-Siemens, но след като Siemens Nixdorf Informations systeme AG напусна съвместното предприятие и пълното затваряне на компютърния отдел в Siemens, компетентността в тази област в Европа беше загубена.
Следователно разработчикът на чипове първоначално не прие веднага сериозно разработките на NORSI-TRANS, което доведе до забавяне на разработването на окончателния дизайн. Вярно е, че по-късно, когато сериозността на намеренията и компетентността на компанията NORSI-TRANS станаха очевидни и задната платка беше разработена и отпечатана, отношението му се промени към по-добро.
Как да охладите 124 диска и сървър в 5 единици и да останете живи?
Имаше отделно търсене с храна и охлаждане. Факт е, че въз основа на изискванията платформата E124 трябва да работи при температура от 30 градуса по Целзий и там за минута 124 добре загрети механични диска в 5 единици и освен това дънна платка с процесор (т.е. това не е глупав JBOD, а пълноправен контролер на система за съхранение с дискове).
За охлаждане (с изключение на малките вентилатори вътре) в крайна сметка решихме да използваме три доста големи вентилатора в задната част на корпуса, като всеки един може да се сменя горещо. За нормална работа на системата са достатъчни две (температурата изобщо не се променя), така че можете безопасно да планирате работата по подмяната на вентилаторите и да не мислите за температурата. Ако изключите два вентилатора (например, според закона на подлостта, докато единият се сменя, вторият се счупи), тогава с един вентилатор системата също може да работи нормално, но температурата ще се повиши с 10-20% процента, което е приемливо при условие, че скоро бъде инсталиран поне още един вентилатор.
Феновете (както почти всичко) също се оказаха уникални. Причината за уникалността беше един разход. При определени условия може да се случи, че вентилаторите, вместо да засмукват въздух, издухвайки целия корпус отвътре, могат да започнат да го засмукват и след това „сбогом“, тоест платформата бързо ще прегрее. Ето защо, за да предотвратим подобен проблем, бяха направени промени в дизайна на вентилатора и добавихме собствено „ноу-хау“ - възвратен клапан. Този възвратен клапан позволява спокойно изсмукване на въздуха от платформата, но в същото време блокира самата възможност за обратно изсмукване на въздух във всеки случай.
На етапа на пилотиране на охладителната система имаше много повреди, различни елементи на системата прегряваха и изгаряха, но в крайна сметка разработчиците на платформата успяха да постигнат по-добро охлаждане дори от световноизвестни конкуренти.
"Диетата не може да бъде нарушена."
Подобна беше и историята със захранванията, т.е. направени са специално за тази платформа и причината е банална. Всяка единица е много пари, затова беше разработена толкова супер плътна платформа и, ако не греша (поправете в коментарите, ако греша), това е световен рекорд досега, т.к. Все още няма сървъри или JBOD с голям брой дискове за 5 единици.
По този начин, за да се осигури захранване на платформата и в същото време да се организира възможността за подмяна на захранването в нормален режим, общата мощност на активните блокове трябваше да бъде 4 киловата (разбира се, няма такива решения на пазара), така че те бяха направени по поръчка с пускането на производствена линия за масово производство (нека ви напомня, че има планове за хиляди такива сървъри).
Както каза един от основните дизайнери на платформата, „Токовете тук са като в заваръчна машина - това не е много забавно :-)“
По време на проектирането също беше възможно захранването да работи не само на 220V, но и на 48V, т.е. в OPC архитектурата, която сега е много важна за телеком операторите и големите центрове за данни.
В резултат на това решението със захранване повтаря логиката на решението с охлаждане; платформата може удобно да работи с две захранвания, което прави възможно извършването на подмяна както обикновено. Ако в случай на авария остане само един захранващ блок от три, той ще може да спре работата на платформата при пиково натоварване, но, разбира се, е невъзможно да оставите платформата в този вид за дълго време.
Метал и пластмаса: не всичко е толкова просто, оказва се.
Има много нюанси в процеса на разработване на платформата. Подобна ситуация се случи не само с електронни компоненти (щрангове, задни платки, дънни платки и т.н.), но и с обикновен метал и пластмаса: например с кутия, релси и дори каретки за дискове.
Изглежда, че не трябва да има проблеми с тялото и други по-малко интелигентни елементи на платформата. Но на практика всичко е различно. Когато разработчиците на платформата за първи път се обърнаха към различни руски фабрики с производствени нужди, се оказа, че повечето от тях работят с доста немодерни методи, което в крайна сметка се отрази както на качеството, така и на количеството на продуктите.
Първите резултати от производството на случаи станаха потвърждение за това. Неправилна геометрия, груби заварки, неточни отвори и подобни разходи направиха продукта неподходящ за употреба.
Повечето от фабриките, които можеха да произвеждат сървърни кутии, работеха тогава (нека ви напомня, че под „тогава“ имаме предвид преди 2 години) „по стария начин“, тоест те изработиха куп проектна документация, в съответствие с която операторът ръчно регулира работата на машините, също често вместо нитове се използва заваряване на метал. В резултат на това ниската степен на автоматизация, човешкият фактор и прекомерната бюрократизация на производството дават своите резултати. Оказа се дълго, лошо и скъпо.
Трябва да отдадем почит на фабриките: много от тях значително са модернизирали производството си оттогава. Подобрихме качеството на заваряването, усвоихме занитването и често започнахме да използваме машини с компютърно цифрово управление (CNC). Сега, вместо тонове документи, данните за продукта се зареждат директно от 3D и 2D модели в CNC.
CNC свежда до минимум намесата на машинния оператор в производствения процес на продукта, така че човешкият фактор вече не пречи на живота. Основната грижа на оператора са основно подготвителните и крайните операции: монтаж и демонтаж на продукта, настройка на инструменти и др.
Когато се появят нови части, производството вече не спира; за да ги произведете, е достатъчно да направите промени в софтуера за ЦПУ. Съответно времето за производство на части за нови проекти във фабриките е намалено от месеци на седмици, което е добра новина. И, разбира се, точността също се е увеличила значително.
Дънни платки и процесор: няма проблем
Процесорите и дънните платки идват в комплект от фабриката. Това производство вече е доста добре установено, така че NORSI извършва стандартен входящ контрол и изходящ контрол на ниво готови платформи.
Всеки комплект дънна платка и процесор се тества със софтуер, получен от MCST.
В случай на определени проблеми (слава Богу, има много малко от тях с дънната платка и процесора), има добре работеща верига за връщане на модули на производителя и тяхната подмяна.
Сглобяване и финален контрол
За да започне да свири нашата балалайка, остава само да я сглобим и тестваме. Сега производството е в ход, системата се сглобява по стандартен начин в Москва.
Всяка система се предлага със зареждащи SSD (за операционната система) и пълни шпиндели (за бъдещи данни).
След това започва входно тестване както на самата платформа, така и на инсталираните на нея дискове. За да направите това, всички дискове в системата се зареждат с автоматични тестове за поне един час.
На всеки диск се извършва автоматично четене и запис, като се записва скоростта на четене, скоростта на запис и температурата на всеки диск. При нормален режим средната температура трябва да бъде около 30-35 градуса по Целзий. При пикове всеки отделен диск може да "подскача" до 40 градуса. Ако температурата се повиши или скоростта падне под праговете за четене и запис, дискът става червен и не може да бъде отхвърлен. Компонентите, преминали тестовете, се опаковат за по-нататъшна употреба.
Заключение
Съществува мит, който активно се поддържа от различни фигури, че „в Русия не знаят как да правят нищо, освен да изпомпват петрол“. За съжаление този мит разяжда главите дори на уважавани и интелигентни хора.
Наскоро се случи една забележителна история с мой колега. Той караше от един от дисплеите на системата за съхранение на Восток и тази система за съхранение лежеше в багажника на колата му (не E124, разбира се, по-просто е). По пътя той залови един от представителите на клиента (много важен човек, работи на висока позиция в една от държавните агенции), а в колата те имаха приблизително следния разговор:
Моя колега: „Току-що показахме системата за съхранение на Елбрус, резултатите бяха добри, всички бяха доволни, между другото, тази система за съхранение също ще бъде полезна за вашата индустрия.“
Клиент: „Знам, че имате системи за съхранение, но за какъв Елбрус говорите?“
Моя колега: „Ами... руският процесор Elbrus, те наскоро пуснаха 8, по отношение на производителността за системи за съхранение, ние, съответно, направихме нова линия системи за съхранение на него, наречена Vostok“
Клиент: „Елбрус е планина! И не разказвайте приказки за руския процесор в вежливото общество, всичко това се прави само за усвояване на бюджети, в действителност няма нищо и нищо няма да се случи.
Моя колега: "От гледна точка на? Добре ли е тази конкретна система за съхранение да е в багажника ми? Нека спрем веднага, ще ви покажа!“
Клиент: „Хубаво е да страдате от глупости, нека да продължим, няма „руски системи за съхранение“ - това е принципно невъзможно“
В този момент важният човек не искаше да чуе нищо повече за Елбрус. Разбира се, по-късно, когато изясни информацията, той призна, че е сгрешил, но все пак до самия край не вярваше в истинността на тази информация.
Всъщност след разпадането на СССР нашата страна фактически спря в развитието на производството на микроелектроника. Нещо беше изнесено и откраднато в полза на транснационалните корпорации, нещо беше откраднато от местната приватизационна компания, нещо, разбира се, беше инвестирано, но главно в полза на същите транснационални корпорации. Дървото беше отсечено, но коренът остана.
След почти 30 години илюзии на тема „Западът ще ни помогне“, за почти всички стана ясно, че можем да си помогнем само сами, така че трябва да възстановим производството си не само в областта на микроелектрониката, но и във всички индустрии. .
В момента, в контекста на глобална пандемия в ситуация, в която транснационалните производствени вериги фактически са спрели, вече става ясно, че възстановяването на местното производство вече не е развитие на бюджетите, а условие за оцеляването на Русия като независима държава.
Затова ще продължим да търсим и използваме руско оборудване в живота и ще ви разкажем какво всъщност правят нашите компании, с какви проблеми се сблъскват и какви титанични усилия полагат за решаването им.
Доста е трудно да се говори за всички аспекти на производството в една статия, така че като бонус ще организираме онлайн дискусия във формат на уебинар по тази тема. На този уебинар ще говорим подробно и в ярки цветове за техническите аспекти на производството на платформи Yakhont за системи за съхранение на Vostok и ще отговорим на всички, дори и на най-трудните, въпроси онлайн.
Наш събеседник ще бъде представител на разработчика на платформата, фирма НОРСИ-ТРАНС. Уебинарът ще се проведе на 05.06.2020 г., като желаещите да участват могат да се регистрират на линка: .
Благодарим на всички, както винаги, очакваме градивни коментари.
Източник: www.habr.com