घरेलू एल्ब्रस 8सी प्रोसेसर पर एसएचडी एयरोडिस्क

हेलो हैबर पाठकों। हम कुछ बहुत अच्छी ख़बरें साझा करना चाहेंगे। हमने अंततः रूसी एल्ब्रस 8सी प्रोसेसर की नई पीढ़ी के वास्तविक धारावाहिक उत्पादन की प्रतीक्षा की। आधिकारिक तौर पर, धारावाहिक उत्पादन 2016 की शुरुआत में शुरू होने वाला था, लेकिन वास्तव में, यह बड़े पैमाने पर उत्पादन था जो 2019 में ही शुरू हुआ और लगभग 4000 प्रोसेसर पहले ही जारी किए जा चुके हैं।

बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू होने के लगभग तुरंत बाद, ये प्रोसेसर हमारे एयरोडिस्क में दिखाई दिए, जिसके लिए हम NORSI-TRANS को धन्यवाद देना चाहते हैं, जिन्होंने हमें सॉफ्टवेयर भाग को पोर्ट करने के लिए अपना हार्डवेयर प्लेटफ़ॉर्म यखोंट UVM प्रदान किया, जो एल्ब्रस 8C प्रोसेसर का समर्थन करता है। भंडारण प्रणाली. यह एक आधुनिक सार्वभौमिक मंच है जो एमसीएसटी की सभी आवश्यकताओं को पूरा करता है। फिलहाल, प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग विशेष उपभोक्ताओं और दूरसंचार ऑपरेटरों द्वारा परिचालन-खोज गतिविधियों के दौरान स्थापित कार्यों के कार्यान्वयन को सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है।

फिलहाल, पोर्टिंग सफलतापूर्वक पूरी हो चुकी है, और अब एयरोडिस्क स्टोरेज सिस्टम घरेलू एल्ब्रस प्रोसेसर वाले संस्करण में उपलब्ध है।

इस लेख में, हम स्वयं प्रोसेसर, उनके इतिहास, वास्तुकला और निश्चित रूप से, एल्ब्रस पर भंडारण प्रणालियों के हमारे कार्यान्वयन के बारे में बात करेंगे।

कहानी

एल्ब्रस प्रोसेसर का इतिहास सोवियत संघ के समय का है। 1973 में, ललित यांत्रिकी और कंप्यूटर इंजीनियरिंग संस्थान के नाम पर रखा गया एस.ए. लेबेदेव (उसी सर्गेई लेबेदेव के नाम पर, जिन्होंने पहले सोवियत कंप्यूटर एमईएसएम और बाद में बीईएसएम के विकास का नेतृत्व किया था), एल्ब्रस नामक मल्टीप्रोसेसर कंप्यूटिंग सिस्टम का विकास शुरू हुआ। वसेवोलॉड सर्गेइविच बर्टसेव ने विकास की निगरानी की, और बोरिस आर्टाशेसोविच बाबयान, जो उप मुख्य डिजाइनरों में से एक थे, ने भी विकास में सक्रिय भाग लिया।

वसेवोलॉड सर्गेइविच बर्टसेव

बोरिस आर्टाशेसोविच बाबयान

परियोजना का मुख्य ग्राहक, निश्चित रूप से, यूएसएसआर की सशस्त्र सेनाएं थीं, और कंप्यूटरों की इस श्रृंखला का अंततः मिसाइल रक्षा प्रणालियों के लिए कमांड कंप्यूटिंग केंद्रों और फायरिंग सिस्टम के साथ-साथ अन्य विशेष प्रयोजन प्रणालियों के निर्माण में सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था। .

पहला एल्ब्रस कंप्यूटर 1978 में बनकर तैयार हुआ। इसमें एक मॉड्यूलर आर्किटेक्चर था और इसमें मध्यम एकीकरण योजनाओं के आधार पर 1 से 10 प्रोसेसर शामिल हो सकते थे। इस मशीन की गति 15 मिलियन ऑपरेशन प्रति सेकंड तक पहुंच गई। रैम की मात्रा, जो सभी 10 प्रोसेसरों के लिए सामान्य थी, मशीन शब्दों की 2 से 20वीं शक्ति या 64 एमबी तक थी।

बाद में यह पता चला कि एल्ब्रस के विकास में उपयोग की जाने वाली कई तकनीकों का दुनिया में एक ही समय में अध्ययन किया गया था, और इंटरनेशनल बिजनेस मशीन (आईबीएम) उनमें लगी हुई थी, लेकिन एल्ब्रस पर काम के विपरीत, इन परियोजनाओं पर काम नहीं हुआ। पूरे हो गए और अंततः किसी तैयार उत्पाद का निर्माण नहीं हो सका।

वसेवोलॉड बर्टसेव के अनुसार, सोवियत इंजीनियरों ने घरेलू और विदेशी दोनों डेवलपर्स के सबसे उन्नत अनुभव को लागू करने की कोशिश की। एल्ब्रस कंप्यूटर की वास्तुकला बरोज़ कंप्यूटर, हेवलेट-पैकर्ड विकास के साथ-साथ BESM-6 डेवलपर्स के अनुभव से भी प्रभावित थी।

लेकिन साथ ही, कई विकास मौलिक थे। एल्ब्रस-1 की सबसे दिलचस्प बात इसकी वास्तुकला थी।

निर्मित सुपरकंप्यूटर यूएसएसआर में पहला कंप्यूटर बन गया जिसमें सुपरस्केलर आर्किटेक्चर का उपयोग किया गया। विदेशों में सुपरस्केलर प्रोसेसर का बड़े पैमाने पर उपयोग पिछली सदी के 90 के दशक में बाजार में किफायती इंटेल पेंटियम प्रोसेसर के आगमन के साथ ही शुरू हुआ।

इसके अलावा, कंप्यूटर में परिधीय उपकरणों और रैम के बीच डेटा स्ट्रीम के हस्तांतरण को व्यवस्थित करने के लिए विशेष इनपुट-आउटपुट प्रोसेसर का उपयोग किया जा सकता है। सिस्टम में अधिकतम चार ऐसे प्रोसेसर हो सकते हैं, वे केंद्रीय प्रोसेसर के समानांतर काम करते थे और उनकी अपनी समर्पित मेमोरी होती थी।

एल्ब्रुस-2

1985 में, एल्ब्रस को इसकी तार्किक निरंतरता प्राप्त हुई, एल्ब्रस-2 कंप्यूटर बनाया गया और बड़े पैमाने पर उत्पादन में भेजा गया। वास्तुकला के संदर्भ में, यह अपने पूर्ववर्ती से बहुत अलग नहीं था, लेकिन एक नए तत्व आधार का उपयोग किया, जिससे समग्र प्रदर्शन को लगभग 10 गुना बढ़ाना संभव हो गया - 15 मिलियन ऑपरेशन प्रति सेकंड से 125 मिलियन तक। कंप्यूटर रैम की मात्रा बढ़कर 16 मिलियन 72-बिट शब्द या 144 एमबी हो गया। एल्ब्रस-2 I/O चैनलों की अधिकतम बैंडविड्थ 120 MB/s थी।

"एल्ब्रस-2" का सक्रिय रूप से चेल्याबिंस्क-70 में परमाणु अनुसंधान केंद्रों और एमसीसी में अर्ज़ामास-16 में, ए-135 मिसाइल रक्षा प्रणाली के साथ-साथ अन्य सैन्य सुविधाओं में उपयोग किया गया था।

एल्ब्रस के निर्माण की सोवियत संघ के नेताओं ने उचित सराहना की। कई इंजीनियरों को आदेश और पदक से सम्मानित किया गया। जनरल डिज़ाइनर वसेवोलॉड बर्टसेव और कई अन्य विशेषज्ञों को राज्य पुरस्कार प्राप्त हुए। और बोरिस बाबयान को अक्टूबर क्रांति के आदेश से सम्मानित किया गया।

बोरिस बाबयान ने बाद में कहा, ये पुरस्कार अत्यधिक योग्य हैं:

“1978 में, हमने पहली सुपरस्केलर मशीन, एल्ब्रस-1 बनाई। अब पश्चिम में वे केवल इस वास्तुकला के सुपरस्केलर बनाते हैं। पश्चिम में पहला सुपरस्केलर 92 में प्रकट हुआ, हमारा 78 में। इसके अलावा, सुपरस्केलर का जो संस्करण हमने बनाया है वह पेंटियम प्रो के समान है जिसे इंटेल ने 95 में बनाया था।

ऐतिहासिक श्रेष्ठता के बारे में इन शब्दों की पुष्टि संयुक्त राज्य अमेरिका में भी की जाती है, पहले पश्चिमी सुपरस्केलर प्रोसेसर में से एक, मोटोरोला 88110 के डेवलपर कीथ डाइफेंडॉर्फ ने लिखा है:

"1978 में, पहले पश्चिमी सुपरस्केलर प्रोसेसर के प्रकट होने से लगभग 15 साल पहले, एल्ब्रस-1 ने एक प्रोसेसर का उपयोग किया था, जो एक चक्र में दो निर्देश जारी करता था, निर्देश निष्पादन के क्रम को बदलता था, रजिस्टरों का नाम बदलता था और धारणा के अनुसार निष्पादन करता था।"

एल्ब्रुस-3

यह 1986 था, और दूसरे एल्ब्रस पर काम पूरा होने के लगभग तुरंत बाद, ITMiVT ने मौलिक रूप से नए प्रोसेसर आर्किटेक्चर का उपयोग करके एक नया एल्ब्रस-3 सिस्टम विकसित करना शुरू किया। बोरिस बाबयान ने इस दृष्टिकोण को "पोस्ट-सुपरस्केलर" कहा। यह वह आर्किटेक्चर था, जिसे बाद में VLIW / EPIC कहा गया, भविष्य में (90 के दशक के मध्य में) इंटेल इटेनियम प्रोसेसर का उपयोग शुरू हुआ (और यूएसएसआर में ये विकास 1986 में शुरू हुआ और 1991 में समाप्त हुआ)।

इस कंप्यूटिंग कॉम्प्लेक्स में, एक कंपाइलर की मदद से संचालन की समानता के स्पष्ट नियंत्रण के विचारों को पहली बार लागू किया गया था।

1991 में, पहला और, दुर्भाग्य से, एकमात्र एल्ब्रस-3 कंप्यूटर जारी किया गया था, जिसे पूरी तरह से समायोजित नहीं किया जा सका, और सोवियत संघ के पतन के बाद, किसी को इसकी आवश्यकता नहीं थी, और विकास और योजनाएं कागज पर ही रह गईं।

नई वास्तुकला की पृष्ठभूमि

सोवियत सुपरकंप्यूटर के निर्माण पर ITMiVT में काम करने वाली टीम अलग नहीं हुई, बल्कि MCST (मॉस्को सेंटर फॉर स्पार्क-टेक्नोलॉजीज) नाम से एक अलग कंपनी के रूप में काम करती रही। और 90 के दशक की शुरुआत में, एमसीएसटी और सन माइक्रोसिस्टम्स के बीच सक्रिय सहयोग शुरू हुआ, जहां एमसीएसटी टीम ने अल्ट्रास्पार्क माइक्रोप्रोसेसर के विकास में भाग लिया।

इसी अवधि के दौरान E2K आर्किटेक्चर परियोजना का उदय हुआ, जिसे मूल रूप से सन द्वारा वित्त पोषित किया गया था। बाद में, परियोजना पूरी तरह से स्वतंत्र हो गई और इसके लिए सभी बौद्धिक संपदा एमसीएसटी टीम के पास रही।

“अगर हम इस क्षेत्र में सन के साथ काम करना जारी रखते, तो सब कुछ सन का हो जाता। हालाँकि 90% काम सन के आने से पहले ही हो चुका था।'' (बोरिस बाबयान)

E2K वास्तुकला

जब हम एल्ब्रस प्रोसेसर की वास्तुकला पर चर्चा करते हैं, तो अक्सर हम आईटी उद्योग में अपने सहयोगियों से निम्नलिखित कथन सुनते हैं:

"एल्ब्रस एक आरआईएससी वास्तुकला है"
"एल्ब्रस ईपीआईसी वास्तुकला है"
"एल्ब्रस SPARC-आर्किटेक्चर है"

वास्तव में, इनमें से कोई भी कथन पूर्णतः सत्य नहीं है, या यदि है भी तो केवल आंशिक रूप से सत्य है।

E2K आर्किटेक्चर एक अलग मूल प्रोसेसर आर्किटेक्चर है, E2K के मुख्य गुण ऊर्जा दक्षता और उत्कृष्ट स्केलेबिलिटी हैं, जो संचालन की स्पष्ट समानता को निर्दिष्ट करके प्राप्त किए जाते हैं। E2K आर्किटेक्चर MCST टीम द्वारा विकसित किया गया था और यह SPARC आर्किटेक्चर (RISC अतीत के साथ) के कुछ प्रभाव के साथ पोस्ट-सुपरस्केलर आर्किटेक्चर (एक ला EPIC) पर आधारित है। उसी समय, एमसीएसटी चार बुनियादी आर्किटेक्चर (सुपरस्केलर, पोस्ट-सुपरस्केलर और एसपीएआरसी) में से तीन के निर्माण में सीधे तौर पर शामिल था। दुनिया सचमुच छोटी है.

भविष्य में भ्रम से बचने के लिए, हमने एक सरल आरेख तैयार किया है, जो हालांकि सरल है, लेकिन E2K वास्तुकला की जड़ों को बहुत स्पष्ट रूप से दिखाता है।

अब थोड़ा और वास्तुकला के नाम के बारे में, जिसके संबंध में भी एक गलतफहमी है।

विभिन्न स्रोतों में, आप इस आर्किटेक्चर के लिए निम्नलिखित नाम पा सकते हैं: "ई2के", "एल्ब्रस", "एल्ब्रस 2000", एल्ब्रस ("एक्सप्लिसिट बेसिक रिसोर्सेज यूटिलाइजेशन शेड्यूलिंग", यानी बुनियादी संसाधनों के उपयोग के लिए स्पष्ट योजना)। ये सभी नाम एक ही चीज़ की बात करते हैं - आर्किटेक्चर के बारे में, लेकिन आधिकारिक तकनीकी दस्तावेज़ीकरण के साथ-साथ तकनीकी मंचों पर, E2K नाम का उपयोग आर्किटेक्चर को नामित करने के लिए किया जाता है, इसलिए भविष्य में, अगर हम प्रोसेसर आर्किटेक्चर के बारे में बात कर रहे हैं, हम "E2K" शब्द का उपयोग करते हैं, और यदि किसी विशिष्ट प्रोसेसर के बारे में है, तो हम "एल्ब्रस" नाम का उपयोग करते हैं।

E2K आर्किटेक्चर की तकनीकी विशेषताएं

आरआईएससी या सीआईएससी (x86, पावरपीसी, एसपीएआरसी, एमआईपीएस, एआरएम) जैसे पारंपरिक आर्किटेक्चर में, प्रोसेसर को निर्देशों की एक स्ट्रीम प्राप्त होती है जो अनुक्रमिक निष्पादन के लिए डिज़ाइन की गई हैं। प्रोसेसर स्वतंत्र संचालन का पता लगा सकता है और उन्हें समानांतर (सुपरस्केलर) में चला सकता है और यहां तक ​​कि उनके क्रम को भी बदल सकता है (क्रम से बाहर)। हालाँकि, गतिशील निर्भरता विश्लेषण और आउट-ऑफ-ऑर्डर निष्पादन के समर्थन में प्रति चक्र लॉन्च और विश्लेषण किए गए कमांड की संख्या के संदर्भ में इसकी सीमाएं हैं। इसके अलावा, प्रोसेसर के अंदर संबंधित ब्लॉक महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा की खपत करते हैं, और उनके सबसे जटिल कार्यान्वयन से कभी-कभी स्थिरता या सुरक्षा समस्याएं पैदा होती हैं।

E2K आर्किटेक्चर में, निर्भरता का विश्लेषण करने और संचालन के क्रम को अनुकूलित करने का मुख्य काम कंपाइलर द्वारा किया जाता है। प्रोसेसर तथाकथित प्राप्त करता है। विस्तृत निर्देश, जिनमें से प्रत्येक सभी प्रोसेसर कार्यकारी उपकरणों के लिए निर्देशों को एन्कोड करता है जिन्हें किसी दिए गए घड़ी चक्र पर लॉन्च किया जाना चाहिए। प्रोसेसर को व्यापक निर्देशों के बीच ऑपरेंड या स्वैप संचालन के बीच निर्भरता का विश्लेषण करने की आवश्यकता नहीं है: कंपाइलर यह सब स्रोत कोड विश्लेषण और प्रोसेसर संसाधन योजना के आधार पर करता है। परिणामस्वरूप, प्रोसेसर हार्डवेयर सरल और अधिक किफायती हो सकता है।

कंपाइलर प्रोसेसर के आरआईएससी/सीआईएससी हार्डवेयर की तुलना में स्रोत कोड को अधिक अच्छी तरह से पार्स करने और अधिक स्वतंत्र संचालन ढूंढने में सक्षम है। इसलिए, E2K आर्किटेक्चर में पारंपरिक आर्किटेक्चर की तुलना में अधिक समानांतर निष्पादन इकाइयाँ हैं।

E2K आर्किटेक्चर की वर्तमान विशेषताएं:

• अंकगणित तर्क इकाइयों (एएलयू) के 6 चैनल समानांतर में काम कर रहे हैं।
• 256 84-बिट रजिस्टरों की रजिस्टर फ़ाइल।
• पाइपलाइन सहित साइकिलों के लिए हार्डवेयर समर्थन। प्रोसेसर संसाधन उपयोग की दक्षता बढ़ जाती है।
• अलग-अलग रीडआउट चैनलों के साथ प्रोग्रामयोग्य एसिंक्रोनस डेटा प्रीपंप। आपको मेमोरी एक्सेस में देरी को छिपाने और ALU का पूर्ण उपयोग करने की अनुमति देता है।
• सट्टा गणना और एक-बिट विधेय के लिए समर्थन। आपको संक्रमणों की संख्या कम करने और प्रोग्राम की कई शाखाओं को समानांतर में निष्पादित करने की अनुमति देता है।
• अधिकतम भरने के साथ एक घड़ी चक्र में 23 ऑपरेशन तक निर्दिष्ट करने में सक्षम एक विस्तृत कमांड (ऑपरेंड को वेक्टर निर्देशों में पैक करते समय 33 से अधिक ऑपरेशन)।

अनुकरण x86

आर्किटेक्चर डिज़ाइन चरण में भी, डेवलपर्स ने Intel x86 आर्किटेक्चर के लिए लिखे गए सॉफ़्टवेयर का समर्थन करने के महत्व को समझा। इसके लिए, x86 बाइनरी कोड के E2K आर्किटेक्चर प्रोसेसर कोड में डायनेमिक (यानी, प्रोग्राम निष्पादन के दौरान, या "फ़्लाई पर") अनुवाद के लिए एक प्रणाली लागू की गई थी। यह सिस्टम एप्लिकेशन मोड (वाइन के तरीके से) और हाइपरविजर के समान मोड दोनों में काम कर सकता है (तब x86 आर्किटेक्चर के लिए संपूर्ण अतिथि ओएस चलाना संभव है)।

अनुकूलन के कई स्तरों के लिए धन्यवाद, अनुवादित कोड की उच्च गति प्राप्त करना संभव है। x86 आर्किटेक्चर इम्यूलेशन की गुणवत्ता की पुष्टि 20 से अधिक ऑपरेटिंग सिस्टम (विंडोज़ के कई संस्करणों सहित) और एल्ब्रस कंप्यूटिंग सिस्टम पर सैकड़ों अनुप्रयोगों के सफल लॉन्च से होती है।

संरक्षित प्रोग्राम निष्पादन मोड

एल्ब्रस-1 और एल्ब्रस-2 आर्किटेक्चर से विरासत में मिले सबसे दिलचस्प विचारों में से एक तथाकथित सुरक्षित प्रोग्राम निष्पादन है। इसका सार यह सुनिश्चित करना है कि प्रोग्राम केवल प्रारंभिक डेटा के साथ काम करता है, वैध पता सीमा से संबंधित सभी मेमोरी एक्सेस की जांच करता है, अंतर-मॉड्यूल सुरक्षा प्रदान करता है (उदाहरण के लिए, कॉलिंग प्रोग्राम को लाइब्रेरी में त्रुटि से बचाने के लिए)। ये सभी जाँचें हार्डवेयर में की जाती हैं। संरक्षित मोड के लिए, एक पूर्ण कंपाइलर और रनटाइम सपोर्ट लाइब्रेरी है। साथ ही, यह समझा जाना चाहिए कि लगाए गए प्रतिबंध निष्पादन को व्यवस्थित करने की असंभवता की ओर ले जाते हैं, उदाहरण के लिए, C++ में लिखा गया कोड।

एल्ब्रस प्रोसेसर के संचालन के सामान्य, "असुरक्षित" मोड में भी, ऐसी विशेषताएं हैं जो सिस्टम की विश्वसनीयता को बढ़ाती हैं। इस प्रकार, बाइंडिंग सूचना स्टैक (प्रक्रिया कॉल के लिए रिटर्न एड्रेस की श्रृंखला) उपयोगकर्ता डेटा स्टैक से अलग है और रिटर्न एड्रेस स्पूफिंग जैसे वायरस में उपयोग किए जाने वाले ऐसे हमलों के लिए पहुंच योग्य नहीं है।

वर्षों से डिज़ाइन किया गया, यह न केवल भविष्य में प्रदर्शन और स्केलेबिलिटी के मामले में प्रतिस्पर्धी आर्किटेक्चर को पकड़ता है और बेहतर प्रदर्शन करता है, बल्कि x86/amd64 को प्रभावित करने वाले बग के खिलाफ सुरक्षा भी प्रदान करता है। मेल्टडाउन (CVE-2017-5754), स्पेक्टर (CVE-2017-5753, CVE-2017-5715), RIDL (CVE-2018-12126, CVE-2018-12130), फॉलआउट (CVE-2018-12127), जैसे बुकमार्क ज़ोंबीलोड (CVE-2019-11091) और इसी तरह।

x86/amd64 आर्किटेक्चर में पाई गई कमजोरियों के खिलाफ आधुनिक सुरक्षा ऑपरेटिंग सिस्टम स्तर पर पैच पर आधारित है। यही कारण है कि इन आर्किटेक्चर के प्रोसेसर की वर्तमान और पिछली पीढ़ियों के प्रदर्शन में गिरावट इतनी ध्यान देने योग्य है और 30% से 80% तक है। हम, x86 प्रोसेसर के सक्रिय उपयोगकर्ताओं के रूप में, इसके बारे में जानते हैं, पीड़ित हैं और "कैक्टस खाना" जारी रखते हैं, लेकिन हमारे लिए (और, परिणामस्वरूप, हमारे ग्राहकों के लिए) इन समस्याओं के समाधान की उपस्थिति एक है निस्संदेह लाभ, खासकर यदि समाधान रूसी है।

Технические характеристики

समान इंटेल x4 प्रोसेसर की तुलना में अतीत (8C), वर्तमान (8C), नई (16CB) और भविष्य (86C) पीढ़ियों के एल्ब्रस प्रोसेसर की आधिकारिक तकनीकी विशेषताएं नीचे दी गई हैं।

यहां तक ​​कि इस तालिका पर एक सरसरी नज़र डालने से पता चलता है (और यह बहुत सुखद है) कि घरेलू प्रोसेसर का तकनीकी बैकलॉग, जो 10 साल पहले असंभव लगता था, अब पहले से ही काफी छोटा लगता है, और 2021 में एल्ब्रस-16सी के लॉन्च के साथ (जो, बीच में) अन्य चीजें, वर्चुअलाइजेशन का समर्थन करेंगी) को न्यूनतम दूरी तक कम कर दिया जाएगा।

एल्ब्रस 8सी प्रोसेसर पर एसएचडी एयरोडिस्क

हम सिद्धांत से अभ्यास की ओर बढ़ते हैं। एमसीएसटी, एयरोडिस्क, बेसाल्ट एसपीओ (पूर्व में ऑल्ट लिनक्स) और एनआरएसआई-ट्रांस के रणनीतिक गठबंधन के हिस्से के रूप में, एक डेटा भंडारण प्रणाली विकसित की गई और इसे परिचालन में लाया गया, जो इस समय सुरक्षा, कार्यक्षमता के मामले में सबसे अच्छा नहीं है, लागत और प्रदर्शन, हमारी राय में, एक निर्विवाद रूप से योग्य समाधान है जो हमारी मातृभूमि की तकनीकी स्वतंत्रता के उचित स्तर को सुनिश्चित कर सकता है।
अब विवरण...

हार्डवेयर हिस्सा

स्टोरेज सिस्टम का हार्डवेयर भाग NORSI-TRANS कंपनी के यूनिवर्सल प्लेटफॉर्म यखोंट UVM के आधार पर कार्यान्वित किया जाता है। यखोंट यूवीएम प्लेटफॉर्म को रूसी मूल के दूरसंचार उपकरण का दर्जा प्राप्त हुआ और यह रूसी रेडियो-इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के एकीकृत रजिस्टर में शामिल है। सिस्टम में दो अलग-अलग स्टोरेज कंट्रोलर (प्रत्येक 2U) होते हैं, जो 1G या 10G ईथरनेट इंटरकनेक्ट के साथ-साथ SAS कनेक्शन का उपयोग करके साझा डिस्क अलमारियों से जुड़े होते हैं।

बेशक, यह "बॉक्स में क्लस्टर" प्रारूप जितना सुंदर नहीं है (जब एक सामान्य बैकप्लेन के साथ नियंत्रक और डिस्क एक 2यू चेसिस में स्थापित होते हैं) जिसे हम आमतौर पर उपयोग करते हैं, लेकिन निकट भविष्य में यह भी उपलब्ध होगा। यहां मुख्य बात यह है कि यह अच्छी तरह से काम करता है, लेकिन हम "धनुष" के बारे में बाद में सोचेंगे।

हुड के नीचे, प्रत्येक नियंत्रक में चार रैम स्लॉट (3C प्रोसेसर के लिए DDR8) के साथ एक एकल-प्रोसेसर मदरबोर्ड होता है। इसके अलावा प्रत्येक नियंत्रक पर 4 1G ईथरनेट पोर्ट (जिनमें से दो का उपयोग AERODISK इंजन सॉफ़्टवेयर द्वारा सेवा के रूप में किया जाता है) और बैक-एंड (SAS) और फ्रंट-एंड (ईथरनेट या फ़ाइबरचैनल) एडाप्टर के लिए तीन PCIe स्लॉट हैं।

बूट डिस्क के रूप में, हम जीएस नैनोटेक से रूसी SATA SSD डिस्क का उपयोग करते हैं, जिसका हमने बार-बार परीक्षण किया है और परियोजनाओं में उपयोग किया है।

जब हम पहली बार मंच से मिले तो हमने उसका ध्यानपूर्वक निरीक्षण किया। असेंबली और सोल्डरिंग की गुणवत्ता के बारे में हमारे पास कोई सवाल नहीं था, सब कुछ बड़े करीने से और मज़बूती से किया गया था।

ऑपरेटिंग सिस्टम

प्रमाणीकरण के लिए OS Alt 8SP का संस्करण OS के रूप में उपयोग किया जाता है। निकट भविष्य में, हम एयरोडिस्क स्टोरेज सॉफ़्टवेयर के साथ Alt OS के लिए एक प्लग करने योग्य और लगातार अद्यतन रिपॉजिटरी बनाने की योजना बना रहे हैं।

वितरण का यह संस्करण E4.9K (एमसीएसटी विशेषज्ञों द्वारा पोर्ट की गई दीर्घकालिक समर्थन वाली एक शाखा) के लिए लिनक्स 2 कर्नेल के वर्तमान स्थिर संस्करण पर बनाया गया है, जो कार्यक्षमता और सुरक्षा के लिए पैच के साथ पूरक है। Alt OS में सभी पैकेज सीधे ALT Linux टीम प्रोजेक्ट के मूल ट्रांसेक्शनल बिल्ड सिस्टम का उपयोग करके एल्ब्रस पर बनाए गए हैं, जिससे स्थानांतरण के लिए श्रम लागत को कम करना और उत्पाद की गुणवत्ता पर अधिक ध्यान देना संभव हो गया है।

एल्ब्रस के लिए Alt OS की किसी भी रिलीज़ को इसके लिए उपलब्ध रिपॉजिटरी का उपयोग करके कार्यक्षमता के संदर्भ में महत्वपूर्ण रूप से विस्तारित किया जा सकता है (आठवें संस्करण के लिए लगभग 6 हजार स्रोत पैकेज से लेकर नौवें के लिए लगभग 12 तक)।

यह चुनाव इसलिए भी किया गया क्योंकि Alt OS का डेवलपर, बेसाल्ट एसपीओ, विभिन्न प्लेटफार्मों पर अन्य सॉफ्टवेयर और डिवाइस डेवलपर्स के साथ सक्रिय रूप से काम कर रहा है, जिससे हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर सिस्टम के भीतर निर्बाध इंटरैक्शन सुनिश्चित हो सके।

सॉफ्टवेयर भंडारण प्रणाली

पोर्ट करते समय, हमने तुरंत E2K में समर्थित x86 इम्यूलेशन का उपयोग करने का विचार छोड़ दिया, और सीधे प्रोसेसर के साथ काम करना शुरू कर दिया (सौभाग्य से, Alt के पास पहले से ही इसके लिए आवश्यक उपकरण हैं)।

अन्य बातों के अलावा, मूल निष्पादन मोड बेहतर सुरक्षा प्रदान करता है (एक के बजाय समान तीन हार्डवेयर स्टैक) और बढ़ा हुआ प्रदर्शन (बाइनरी अनुवादक के काम करने के लिए आठ में से एक या दो कोर आवंटित करने की आवश्यकता नहीं है, और कंपाइलर अपना काम करता है) JIT से बेहतर काम)।

वास्तव में, AERODISK इंजन का E2K कार्यान्वयन x86 में पाए जाने वाले अधिकांश मौजूदा स्टोरेज कार्यक्षमता का समर्थन करता है। एयरोडिस्क इंजन का वर्तमान संस्करण (ए-कोर संस्करण 2.30) का उपयोग स्टोरेज सिस्टम सॉफ्टवेयर के रूप में किया जाता है

E2K पर बिना किसी समस्या के, निम्नलिखित फ़ंक्शन पेश किए गए और उत्पाद में उपयोग के लिए परीक्षण किया गया:

• अधिकतम दो नियंत्रकों और मल्टीपाथ I/O (mpio) के लिए दोष सहनशीलता
• पतली मात्रा में ब्लॉक और फ़ाइल एक्सेस (आरडीजी, डीडीपी पूल; एफसी, आईएससीएसआई, एनएफएस, सक्रिय निर्देशिका एकीकरण सहित एसएमबी प्रोटोकॉल)
• ट्रिपल समता तक विभिन्न RAID स्तर (RAID कंस्ट्रक्टर का उपयोग करने की क्षमता सहित)
• हाइब्रिड स्टोरेज (एसएसडी और एचडीडी को एक ही पूल में जोड़ना, यानी कैश और टियरिंग)
• डिडुप्लीकेशन और कम्प्रेशन के साथ जगह बचाने के विकल्प
• ROW स्नैपशॉट, क्लोन और विभिन्न प्रतिकृति विकल्प
• और अन्य छोटी लेकिन उपयोगी सुविधाएँ जैसे QoS, ग्लोबल हॉटस्पेयर, VLAN, BOND, आदि।

वास्तव में, E2K पर हम मल्टी-कंट्रोलर (दो से अधिक) और मल्टी-थ्रेडेड I/O शेड्यूलर को छोड़कर, अपनी सभी कार्यक्षमता प्राप्त करने में कामयाब रहे, जो हमें ऑल-फ्लैश पूल के प्रदर्शन को 20-30% तक बढ़ाने की अनुमति देता है। .

लेकिन, निश्चित रूप से, हम इन उपयोगी कार्यों को भी जोड़ देंगे, यह समय की बात है।

प्रदर्शन के बारे में थोड़ा

भंडारण प्रणाली की बुनियादी कार्यक्षमता के परीक्षणों को सफलतापूर्वक पारित करने के बाद, हमने, निश्चित रूप से, लोड परीक्षण करना शुरू कर दिया।

उदाहरण के लिए, एक डुअल-कंट्रोलर स्टोरेज सिस्टम (2xCPU E8C 1.3 Ghz, 32 GB RAM + 4 SAS SSD 800GB 3DWD) पर, जिसमें RAM कैश अक्षम था, हमने मुख्य RAID-10 स्तर और दो 500G के साथ दो DDP पूल बनाए। LUNs और इन LUNs को iSCSI (10G ईथरनेट) पर Linux होस्ट से जोड़ा गया। और FIO प्रोग्राम का उपयोग करके छोटे अनुक्रमिक लोड ब्लॉकों पर बुनियादी प्रति घंटा परीक्षणों में से एक किया।

पहले नतीजे काफी सकारात्मक रहे.

प्रोसेसर पर लोड औसतन 60% के स्तर पर था, यानी। यह वह आधार स्तर है जिस पर भंडारण सुरक्षित रूप से कार्य कर सकता है।

हां, यह हाईलोड से बहुत दूर है, और यह स्पष्ट रूप से उच्च-प्रदर्शन वाले डीबीएमएस के लिए पर्याप्त नहीं है, लेकिन, जैसा कि हमारे अभ्यास से पता चलता है, ये विशेषताएं 80% सामान्य कार्यों के लिए पर्याप्त हैं जिनके लिए भंडारण प्रणालियों का उपयोग किया जाता है।

थोड़ी देर बाद, हम स्टोरेज प्लेटफॉर्म के रूप में एल्ब्रस के लोड परीक्षणों पर एक विस्तृत रिपोर्ट के साथ लौटने की योजना बना रहे हैं।

उज्ज्वल भविष्य

जैसा कि हमने ऊपर लिखा है, एल्ब्रस 8सी का बड़े पैमाने पर उत्पादन वास्तव में हाल ही में शुरू हुआ - 2019 की शुरुआत में और दिसंबर तक लगभग 4000 प्रोसेसर पहले ही जारी किए जा चुके थे। तुलना के लिए, पिछली पीढ़ी के एल्ब्रस 4सी के केवल 5000 प्रोसेसर उनके उत्पादन की पूरी अवधि के लिए उत्पादित किए गए थे, इसलिए प्रगति हुई है।

यह स्पष्ट है कि यह रूसी बाजार के लिए भी समुद्र में एक बूंद है, लेकिन सड़क पर चलने वाले को ही महारत हासिल होगी।
2020 के लिए कई दसियों हज़ार एल्ब्रस 8सी प्रोसेसर जारी करने की योजना है, और यह पहले से ही एक गंभीर आंकड़ा है। इसके अलावा, 2020 के दौरान, एल्ब्रस-8एसवी प्रोसेसर को एमसीएसटी टीम द्वारा बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए लाया जाना चाहिए।

ऐसी उत्पादन योजनाएँ संपूर्ण घरेलू सर्वर प्रोसेसर बाज़ार में एक बहुत महत्वपूर्ण हिस्सेदारी के लिए एक अनुप्रयोग हैं।

परिणामस्वरूप, यहां और अब हमारे पास एक स्पष्ट और, हमारी राय में, सही विकास रणनीति के साथ एक अच्छा और आधुनिक रूसी प्रोसेसर है, जिसके आधार पर सबसे सुरक्षित और प्रमाणित रूसी-निर्मित डेटा भंडारण प्रणाली है (और में) भविष्य, एल्ब्रस-16सी पर एक वर्चुअलाइजेशन सिस्टम)। रूसी प्रणाली आधुनिक परिस्थितियों में अब तक भौतिक रूप से संभव है।

हम अक्सर समाचारों में उन कंपनियों की अगली महाकाव्य विफलताओं को देखते हैं जो गर्व से खुद को रूसी निर्माता कहते हैं, लेकिन वास्तव में अपने मार्कअप को छोड़कर, किसी विदेशी निर्माता के उत्पादों में अपना कोई मूल्य जोड़े बिना लेबल को फिर से चिपकाने में लगे हुए हैं। ऐसी कंपनियाँ, दुर्भाग्य से, सभी वास्तविक रूसी डेवलपर्स और निर्माताओं पर छाया डालती हैं।

इस लेख के साथ, हम स्पष्ट रूप से दिखाना चाहते हैं कि हमारे देश में ऐसी कंपनियां थीं, हैं और रहेंगी जो वास्तव में और कुशलता से आधुनिक जटिल आईटी सिस्टम बनाती हैं और सक्रिय रूप से विकसित हो रही हैं, और आईटी में आयात प्रतिस्थापन एक अपवित्रता नहीं है, बल्कि एक वास्तविकता है जिसमें हम सब रहते हैं. आप इस वास्तविकता से प्यार नहीं कर सकते, आप इसकी आलोचना कर सकते हैं, या आप काम करके इसे बेहतर बना सकते हैं।

एक समय में यूएसएसआर के पतन ने एल्ब्रस रचनाकारों की टीम को प्रोसेसर की दुनिया में एक प्रमुख खिलाड़ी बनने से रोक दिया और टीम को विदेशों में अपने विकास के लिए धन की तलाश करने के लिए मजबूर किया। यह पाया गया, काम पूरा हो गया, और बौद्धिक संपदा बच गई, जिसके लिए मैं इन लोगों को बहुत-बहुत धन्यवाद कहना चाहता हूं!

अभी के लिए बस इतना ही, कृपया अपनी टिप्पणियाँ, प्रश्न और निश्चित रूप से आलोचना लिखें। हम हमेशा खुश रहते हैं.

इसके अलावा, संपूर्ण एयरोडिस्क कंपनी की ओर से, मैं संपूर्ण रूसी आईटी समुदाय को आगामी नए साल और क्रिसमस पर बधाई देना चाहता हूं, 100% अपटाइम की कामना करता हूं - और नए साल में बैकअप किसी के लिए उपयोगी नहीं होगा)))।

सामग्री का इस्तेमाल किया

प्रौद्योगिकियों, वास्तुकला और व्यक्तित्वों के सामान्य विवरण वाला एक लेख:
https://www.ixbt.com/cpu/e2k-spec.html

"एल्ब्रस" नाम से कंप्यूटर का संक्षिप्त इतिहास:
https://topwar.ru/34409-istoriya-kompyuterov-elbrus.html

e2k आर्किटेक्चर के बारे में सामान्य लेख:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D1%8C%D0%B1%D1%80%D1%83%D1%81_2000

लेख चौथी पीढ़ी (एल्ब्रस-4एस) और 8वीं पीढ़ी (एल्ब्रस-5एसवी, 8) के बारे में है:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D1%8C%D0%B1%D1%80%D1%83%D1%81-8%D0%A1

प्रोसेसर की अगली 6वीं पीढ़ी के विनिर्देश (एल्ब्रस-16एसवी, 2021):
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D1%8C%D0%B1%D1%80%D1%83%D1%81-16%D0%A1

एल्ब्रस की वास्तुकला का आधिकारिक विवरण:
http://www.elbrus.ru/elbrus_arch

हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म "एल्ब्रस" के डेवलपर्स की एक्सास्केल परफॉर्मेंस वाला सुपरकंप्यूटर बनाने की योजना:
http://www.mcst.ru/files/5a9eb2/a10cd8/501810/000003/kim_a._k._perekatov_v._i._feldman_v._m._na_puti_k_rossiyskoy_ekzasisteme_plany_razrabotchikov.pdf

पर्सनल कंप्यूटर, सर्वर और सुपर कंप्यूटर के लिए रूसी एल्ब्रस प्रौद्योगिकियां:
http://www.mcst.ru/files/5472ef/770cd8/50ea05/000001/rossiyskietehnologiielbrus-it-edu9-201410l.pdf

बोरिस बाबयान का एक पुराना लेख, लेकिन अभी भी प्रासंगिक:
http://www.mcst.ru/e2k_arch.shtml

मिखाइल कुज़्मिंस्की का पुराना लेख:
https://www.osp.ru/os/1999/05-06/179819

एमसीएसटी प्रस्तुति, सामान्य जानकारी:
https://yadi.sk/i/HDj7d31jTDlDgA

एल्ब्रस प्लेटफ़ॉर्म के लिए Alt OS के बारे में जानकारी:
https://altlinux.org/эльбрус

https://sdelanounas.ru/blog/shigorin/

स्रोत: www.habr.com