Elbrus の Aerodisk Vostok ストレージ システム用にロシアのハードウェアがどのように作られているか

こんにちは、みんな。 約束どおり、私たちは Habr 読者に、Elbrus プロセッサを搭載した Aerodisk Vostok ストレージ システム用のロシアのハードウェア プラットフォームの製造の詳細を説明します。 この記事では、Yakhont-UVM E124 プラットフォームの製造について段階的に説明します。このプラットフォームは、5 つのユニットに 124 個のディスクを効果的に保持し、摂氏 +30 度の温度で動作でき、同時に機能するだけでなく、機能します。良い。

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だから行こう！

現在整理されているプロセスに入る前に、XNUMX 年前の歴史的背景を少し説明します。 この記事で説明したプラットフォームの開発が始まった時点では、控えめに言っても、そのプラットフォームを作成するための条件は存在しませんでした。 これには理由があり、それは誰もが知っていることです。ロシアではサーバープラットフォームの大量生産（つまり、ステッカーの貼り直しではなく生産）が授業として行われていませんでした。 個々のコンポーネントを生産できる個別の工場がありましたが、その方法は非常に限られており、多くの場合は時代遅れのテクノロジーに基づいていました。 したがって、事実上「ゼロから」開始すると同時に、ロシアでのサーバー ソリューションの生産を質的に新しいレベルに引き上げる必要がありました。

したがって、あらゆる生産のプロセスはニーズから始まり、その後、一般的な要件に変換されます。 このような要件は、ニジニ ノヴゴロドの NORSI-TRANS の開発者によって最初に作成されました。 もちろん、要件は何もないところから導き出されたものではなく、顧客のニーズから導き出されたものです。 誤解されているかもしれませんが、これはまだ技術的な作業ではありません。 一般要件の段階では、製造上の未知の条件が多すぎるため、本格的な技術仕様を作成することは不可能です。

ターゲットモデルの開発：アイデアから実装まで

一般的な要件が形成された後、要素ベースの選択が始まります。 履歴情報から、要素ベースは存在しない、つまり作成する必要があることがわかります。

これを行うために、公開市場で入手可能なものからパイロット サンプルを集めます。このサンプルは、ターゲット サンプルと少なくともある程度似ています。 次に、このサンプルの標準テストを実行して、その性能を確認します。 すべて問題なければ、次のステップはターゲット モデル (2D および 3D) を開発することです。

その後、このパイロット版の生産を開始する準備ができているロシア企業の探索が始まり、開発者は特定の企業の能力に基づいて、製品の各要素に必要な変更を加えます。

設計プロセス中に、製品の各要素に必要な変更が実行されます。 たとえば、プロトタイプの作業中は、多数のワイヤを備えた従来の 12G SAS エクスパンダが使用されました (ディスクの数を考慮すると非常に大きい)。 安くはないし、このプラットフォームにとっては不便だし、その上、敵のエキスパンダーは外国製だ。 ただし、これはサンプル全体をテストして次の段階に進むための一時的な解決策です。 ただし、特定のサーバー プラットフォーム上の最終バージョンに SAS エクスパンダを使用するのは適切ではありません。

敵のエキスパンダーは必要ありません。ブラックジャックとシェルで独自のバックプレーンを作成します。

将来の生産量 (数千台のサーバー) の計画を考慮して、この製品用 (そしてもちろん後続の製品用にも) 独自の SAS バックプレーンを開発することが決定されました。これは、このソリューションに関してエクスパンダよりもはるかに機能的です。 。 バックプレーンの設計とプログラミングは同じ開発者チームによって行われ、ボードの生産はモスクワ地域の Microlit 工場で行われます (この工場と Elbrus プロセッサ用マザーボードの製造方法については別の記事をお約束します)そこに印刷されています）。

ちなみに、これが最初のプロトタイプですが、見た目はまったく異なります。

そしてここで彼らはそれをプログラミングしています

興味深い事実: バックプレーンの開発が始まり、設計者がリファレンス ボード設計を求めて SAS3 チップの開発者に頼ったとき、ヨーロッパには独自のバックプレーンの開発方法を知っている企業は XNUMX つもなかったことが判明しました。 以前は富士通とシーメンスの合弁事業がありましたが、シーメンス・ニクスドルフ・インフォメーション・システム社が合弁事業を離脱し、シーメンスのコンピュータ部門が完全に閉鎖された後、欧州におけるこの分野での能力は失われました。

したがって、チップ開発者は当初、NORSI-TRANS の開発をすぐには真剣に受け止めず、最終設計の開発に遅れが生じました。 確かに、その後、NORSI-TRANS 社の意図と能力の真剣さが明らかになり、バックプレーンが開発され印刷されたとき、彼の態度は良い方向に変わりました。

124 台のディスクと 5 台のサーバーを冷却し、稼働を続けるにはどうすればよいでしょうか?

食べ物と冷却に関する別のクエストがありました。 実際のところ、要件に基づいて、E124 プラットフォームは摂氏 30 度の温度で動作する必要があり、124 つのユニットに 5 個の十分に加熱されたメカニカル ディスクが XNUMX 分間存在し、さらにプロセッサーを搭載したマザーボードが存在します。これは愚かな JBOD ではなく、ディスクを備えた本格的なストレージ システム コントローラーです)。

冷却のために (内部の小型ファンを除く)、最終的にケースの背面に 10 つのかなり大きなファンを使用し、それぞれがホットスワップ可能であることにしました。 システムの通常の動作には 20 つで十分です (温度はまったく変化しません)。そのため、温度を考慮せずにファンの交換作業を安全に計画できます。 XNUMX つのファンをオフにした場合 (たとえば、意地悪の法則に従って、XNUMX つのファンを交換しているときに XNUMX つ目のファンが壊れた場合)、XNUMX つのファンでもシステムは正常に動作しますが、温度は XNUMX ～ XNUMX% 上昇します。パーセントですが、少なくとももう XNUMX 台のファンがすぐに取り付けられるのであれば、これは許容範囲です。

ファンも（他のほとんどすべてと同様に）ユニークであることが判明しました。 ユニークさの理由は XNUMX つのコストにありました。 特定の状況では、ファンが空気を吸い込むのではなく、ケース全体を内側から吹き飛ばして空気を吸い込み始め、その後「さようなら」、つまりプラットフォームがすぐに過熱することがあります。 そこで、このような問題を防ぐためにファンの設計を変更し、独自のノウハウである逆止弁を追加しました。 この逆止弁は、プラットフォームから空気が吸い出されるのを静かに許可しますが、同時に、いかなる場合でも空気が吸い戻される可能性自体をブロックします。

冷却システムの試験運用の段階では、多くの故障が発生し、システムのさまざまな要素が過熱して燃焼しましたが、最終的にプラットフォーム開発者は、世界的に有名な競合他社よりも優れた冷却を実現することができました。

「食生活に違反することはできません。」

電源に関しても同様の話でした。 これらはこのプラットフォーム専用に作成されたものであり、その理由はありふれたものです。 それぞれのユニットには多額の費用がかかるため、このような超高密度のプラットフォームが開発されました。私の記憶が間違っていなければ (間違っていればコメントで訂正してください)、これはこれまでのところ世界記録です。 5 台分の多数のディスクを備えたサーバーまたは JBOD はまだありません。

したがって、プラットフォームに電力を供給し、同時に通常モードで電源を交換できるようにするには、アクティブ ユニットの合計電力が 4 キロワットである必要がありました (もちろん、このようなソリューションはありません)市場）のため、それらは大量生産のための生産ラインの立ち上げとともに受注生産されました（このようなサーバーを数千台導入する計画があることを思い出してください）。

プラットフォームの主な設計者の XNUMX 人は、「ここの電流は溶接機のようなものです。これはあまり楽しいことではありません :-)」と述べています。

設計中に、電源を 220V だけでなく 48V、つまり XNUMXV で動作させることも可能でした。 これは現在、通信事業者や大規模なデータセンターにとって非常に重要です。

その結果、電源を備えたソリューションは冷却を備えたソリューションのロジックを繰り返すことになり、プラットフォームは XNUMX つの電源で快適に動作し、通常どおり交換作業を実行できるようになります。 事故発生時にXNUMX台のうちXNUMX台だけ電源ユニットが残っていれば、ピーク負荷時にプラットフォームの仕事を引き抜くことができるが、もちろん、この形でプラットフォームを残すことは不可能である。長い間。

金属とプラスチック: すべてがそれほど単純ではないことが判明しました。

プラットフォーム開発プロセスには多くの微妙な違いがあります。 同様の状況は、電子コンポーネント (ライザー、バックプレーン、マザーボードなど) だけでなく、通常の金属やプラスチック、たとえばケース、レール、さらにはディスク キャリッジでも発生しました。

プラットフォームの本体やその他のあまりインテリジェントではない要素には問題はないと思われます。 しかし、実際にはすべてが異なります。 プラットフォーム開発者が最初に生産ニーズのあるロシアのさまざまな工場にアプローチしたとき、そのほとんどがかなり非現代的な方法を使用して作業しており、最終的に製品の品質と量の両方に影響を与えていることが判明しました。

ケース製作の最初の結果は、これを裏付けるものとなりました。 不正確な形状、粗い溶接、不正確な穴、および同様のコストにより、製品は使用に適さなくなりました。

サーバーケースを製造できた工場のほとんどは、当時（「当時」というのは 2 年前のことです）「昔ながらの方法」で機能していました。つまり、彼らは大量の設計文書を作成していました。オペレーターは機械の動作を手動で調整し、リベットの代わりに金属溶接が使用されることもよくありました。 その結果、生産における低レベルの自動化、人的要因、過度の官僚化が実を結びました。 それは長く、悪く、高価であることが判明しました。

私たちは工場に敬意を表しなければなりません。工場の多くはそれ以来、生産を大幅に近代化しました。 私たちは溶接の品質を向上させ、リベット締めを習得し、コンピューター数値制御 (CNC) 機械も頻繁に使用するようになりました。 現在では、大量のドキュメントの代わりに、製品データが 3D および 2D モデルから CNC に直接ロードされます。

CNC により、製品の製造プロセスにおける機械オペレーターの介入が最小限に抑えられるため、人的要因が生活に干渉することはなくなります。 オペレータの主な関心事は、主に製品の取り付けと取り外し、ツールのセットアップなどの準備作業と最終作業です。

新しい部品が登場しても、生産が停止することはなくなり、CNC ソフトウェアを変更するだけで生産が完了します。 したがって、工場での新しいプロジェクトの部品の生産時間が数か月から数週間に短縮されました。これは良いニュースです。 もちろん、精度も大幅に向上しました。

マザーボードとプロセッサー: 問題なし

プロセッサーとマザーボードは工場からセットで出荷されます。 この制作はすでに十分に確立されているため、NORSI は完成したプラットフォームのレベルで標準的な入力制御と出力制御を実行します。

マザーボードとプロセッサーの各セットは、MCST から入手したソフトウェアを使用してテストされます。

特定の問題が発生した場合 (ありがたいことに、マザーボードとプロセッサーに関する問題はほとんどありません)、モジュールをメーカーに返品して交換する一連の機能がうまく機能しています。

組み立てと最終管理

バラライカを演奏するには、あとは組み立ててテストするだけです。 現在、生産が開始されており、システムはモスクワで標準的な方法で組み立てられています。

各システムには、ブート SSD (OS 用) とフル スピンドル (将来のデータ用) が付属しています。

この後、プラットフォーム自体とプラットフォームにインストールされているディスクの両方の入力テストが開始されます。 これを行うには、システム内のすべてのディスクに少なくとも XNUMX 時間の自動テストがロードされます。

各ディスクに対して自動読み取りと書き込みが実行され、各ディスクの読み取り速度、書き込み速度、温度が記録されます。 通常モードでは、平均温度は約 30 ～ 35 ℃になるはずです。 ピーク時には、個々のディスクが最大 40 度まで「跳ねる」可能性があります。 温度が高くなったり、速度が読み取り/書き込みしきい値を下回ったりすると、ディスクは赤色になり、拒否されません。 テストに合格したコンポーネントは、さらに使用できるようにパッケージ化されます。

まとめ

さまざまな人物によって積極的に支持されている通説があります。「ロシアでは石油を汲み上げる以外に何もする方法を知らない」というものです。 残念ながら、この神話は尊敬されている知的な人々の頭をも蝕んでしまいます。

最近、驚くべき話が私の同僚に起こりました。 彼はボストーク ストレージ システムのディスプレイの 124 つを見ながら運転しており、このストレージ システムは彼の車のトランクにありました (もちろん EXNUMX ではありません。もっとシンプルです)。 途中、彼は顧客の代表者の一人（政府機関の一つで高い地位に就いている非常に重要な人物）を捕まえ、車の中でおよそ次のような会話をした。

私の同僚： 「Elbrus でストレージ システムを紹介したところです。結果は良好で、誰もが満足していました。ちなみに、このストレージ システムはあなたの業界でも役立つでしょう。」

お客様： 「ストレージ システムがあることは知っていますが、どのような種類の Elbrus について話しているのですか?」

私の同僚： 「そうですね...ロシアのプロセッサ Elbrus は最近 8 をリリースしましたが、ストレージ システムのパフォーマンスの観点から、それに応じて Vostok と呼ばれる新しいストレージ システムを開発しました。」

お客様： 「エルブルスは山だ！ そして、礼儀正しい社会でロシアの加工業者についてのおとぎ話を口にするのはやめてください。これはすべて予算を吸収するためだけに行われており、実際には何もありませんし、何も起こりません。」

私の同僚： "に関しては？ このストレージ システムがトランクに入っていても大丈夫ですか? 今すぐやめましょう、見せてあげるから！」

お客様： 「ナンセンスで苦しむのは良いことです。先に進みましょう。『ロシアのストレージシステム』などありません。これは基本的に不可能です。」

その瞬間、重要人物はエルブルスについてそれ以上何も聞きたくなかった。 もちろん、後にその情報を明らかにしたとき、彼は自分が間違っていたことを認めましたが、それでも最後までこの情報の真実性を信じませんでした。

実際、ソ連の崩壊後、我が国はマイクロエレクトロニクス生産の発展を実際に停止しました。 多国籍企業の利益のために何かが輸出され盗まれ、何かが地元の民営化会社によって盗まれ、何かはもちろん投資されましたが、主に同じ多国籍企業の利益のために。 木は切り倒されましたが、根は残っていました。

「西側諸国が我々を助けてくれる」というテーマについて30年近く幻想を抱いてきたが、我々は自分たち自身を助けるしかないことがほぼ誰の目にも明らかになったので、マイクロエレクトロニクスの分野だけでなく、あらゆる産業全体で生産を回復する必要がある。 。

現時点で、国境を越えた生産チェーンが実際に停止している状況における世界的パンデミックの文脈において、現地生産の回復はもはや予算の編成ではなく、ロシアが生き残るための条件であることがすでに明らかになりつつある。独立国家。

したがって、私たちは今後もロシアの機器を探し、生活の中で使用し続け、私たちの企業が実際に何をしているのか、どのような問題に直面しているのか、そしてそれらを解決するためにどのような壮大な努力をしているのかについてお伝えしていきます。

XNUMX つの記事で制作のすべての側面について話すのは非常に難しいため、おまけとして、このトピックに関するウェビナー形式のオンライン ディスカッションを開催します。 このウェビナーでは、Vostok ストレージ システム用の Yakhont プラットフォームの製造の技術的側面について詳細かつ鮮やかに説明し、最も難しい質問も含めてすべての質問にオンラインで答えます。

対談者はプラットフォーム開発会社NORSI-TRANS社の代表者となります。 ウェビナーは 05.06.2020 年 XNUMX 月 XNUMX 日に開催されます。参加希望の方は、次のリンクから登録できます。 https://aerodisk.promo/webinarnorsi/ .

いつもありがとうございます。建設的なコメントをお待ちしています。

出所： habr.com