next -index- prev

Van klein tot groot

Schaalbaarheid binnen UNIX-systemen

In dit artikel geven we een beknopt overzicht op een aantal populaire UNIX-lijnen van diverse fabrikanten, waarbij we met name letten op de probleemloze schaalbaarheid (lees: binaire com- patibiliteit) binnen de familie.

Een van de grote voordelen van UNIX is dat het besturingssys- teem inzetbaar is op zeer diverse hardwareconfiguraties. Van een- voudige monoprocessor-PC's tot massief parallelle systemen draaien inmiddels onder een variant van UNIX. In veel gevallen kan de toepas- singssoftware in ongewijzigde vorm worden toegepast op alle systemen binnen dezelfde familie, waarbij het echter de vraag is in hoeverre hierbij gebruik wordt gemaakt van de mogelijkheden van de meer geavanceerde systemen. In dit artikel zetten we de produktfamilie van een aantal bekende UNIX-leveranciers naast elkaar, waarbij we met name letten op die `naadloze' overdraagbaarheid van toepassingsprogrammatuur.
We hebben het laatste jaar regelmatig konde gedaan van nieuwe ontwikkelingen op hardwaregebied. Ook in deze UNIX Info maakt u weer kennis met nieuwe systemen van diverse leveranciers, die over het algemeen probleemloos ingepast kunnen worden in de bestaande produktfamilie. De meeste leveranciers gaan hierbij prat op de naadloze schaalbaarheid van hun con- figuraties van werkstation tot supercomputer, met alles wat daar tussenin ligt. Afgezien van het feit dat een applicatie, die is ontwikkeld voor een monoprocessor-werkstation, niet het onderste uit de kan zal halen bij toepassing op een massief parallel systeem, is dit over het algemeen geen loze belofte. Inmiddels hebben vrijwel alle belangrijke leveranciers een behoorlijke dekking bereikt in hun produktlijn, waarmee de keuze voor een bepaalde leverancier of een bepaald systeem over het algemeen voldoende groeimogelijkheden biedt zonder de investeringen in software, randapparatuur en kennis te verliezen. Op dit vlak zit het dus wel goed met de toekomstzekerheid van de meeste UNIX-systemen. Er zijn echter ook een aantal zaken die zich minder goed laten voorspellen, zoals: - Hoe zit het met de toekomstige ontwikkelingen van het besturingssysteem? - Biedt de toegepaste processorfamilie voldoende toekomstperspectief? - Is het besturingssysteem (en de toepassingssoftware) overdraagbaar tussen verschillende processorfamilies? - Is er voldoende ondersteuning van derden voor de gekozen hard- en software? - Wat gebeurt er als de gekozen leverancier om de een of andere reden niet meer aan zijn verplichtingen kan voldoen? En zo zijn er nog diverse andere vragen die aan de orde komen bij het bepalen van de keuze voor een leverancier. Als we ervan uitgaan dat de investering in hardware zeker drie jaar, en die in software nog een stuk langer, mee zal moeten, dan is enig inzicht in de toekomstperspectieven geen overbodige luxe.

Toekomstmuziek

Neem nu bijvoorbeeld de verwachtingen voor wat betreft de overlevingskansen van de op dit moment bestaande processorfamilies. Algemeen wordt aangenomen dat van de huidige zeven populaire architecturen (op al- fabetische volgorde Alpha, Intel, MIPS, PA-RISC, POWER2, PowerPC, SPARC) er rond het jaar 2000 niet meer dan twee of drie over zullen zijn. Voor Intel en PA-RISC staat de koers al vast, deze twee families zullen in 1997 opgaan in een nieuwe generatie processoren. Het ziet er niet naar uit dat de POWER2-architectuur de eeuwwisseling zal overleven, er zijn voor zover bekend ook geen nieuwe ontwikkelingen meer op dit vlak te verwachten. Het voortbestaan van POWER2 is met name afhankelijk van de floating-point prestaties van de toekomstige PowerPC-processoren, aangezien POWER2 op dit moment nog duidelijk betere prestaties levert op dit vlak.
De overlevingskansen voor SPARC zijn met de recente introductie van UltraSPARC weer wat toegenomen, maar het blijft een processor- familie die erg sterk aan een systeem gebonden is. Ook voor Alpha geldt iets dergelijks, zij het dat deze processorfamilie het voordeel heeft dat er een inmiddels behoorlijk uitgerijpte implementatie van WindowsNT voor beschikbaar is (een voordeel dat door de komst van snellere Intel-processoren echter steeds minder zal tellen). MIPS en PowerPC worden beide door diverse leveranciers toegepast, en voor beide processor- families zijn inmiddels diverse besturingssystemen beschikbaar. Als we uit de bovenstaande zeven families zelf een keuze zouden moeten maken, dan zouden wij Intel/PA-RISC en PowerPC als meest waarschijnlijke overlevers aanwijzen.
Alpha begint zijn voorsprong ten opzichte van de minder snelle concurrenten kwijt te raken, terwijl de toepassing van deze familie nog steeds voornamelijk beperkt blijft tot systemen van Digital. De UltraSPARC is een indrukwekkende processor, maar het is de vraag of Sun (casu quo het SPARC-consortium) in de race blijft. Het Solaris-besturingssysteem is niet meer gebonden aan SPARC (het is ook beschikbaar voor PowerPC en Intel), en Sun stort zich sinds kort vol overgave in de ontwikkeling van special-purpose processoren voor toepassing in combinatie met de (eveneens door Sun ontwikkelde) Java-taal. De sleutel tot overleving voor processorarchitecturen ligt met name in de verkoopaantal- len. Zowel Intel als PowerPC hebben wat dit betreft de neus voor op de concurrentie, een voorsprong die wel eens beslissend kan blijken. Dat noch Intel, noch PowerPC tot de best presterende proces- soren gerekend kunnen worden is - vreemd als het klinkt - van secundair belang. Natuurlijk zijn er toepassingen die om maximale prestaties vragen, maar verhoudingsgewijs is dit slechts een zeer klein deel van de markt. De software-ontwikkelaars richten zich op de grootste markt, en de processor waarvoor de meeste software beschikbaar is zal als sterkste uit de strijd komen.

Software

Er zijn echter ook personen die menen dat de keuze voor een bepaalde processor over enkele jaren helemaal niet interessant meer is, omdat de software min of meer naadloos overdraagbaar zal zijn tussen diverse hardware-architecturen. Dit klinkt natuurlijk prachtig, maar wij moeten het nog zien gebeuren. Het is een feit dat diverse besturingssystemen inmiddels zo worden aangepast (of ontwikkeld) dat de hoeveel- heid hardware-afhankelijke code zo klein mogelijk is. Een goed voorbeeld hiervan is WindowsNT, dat via de zogenaamde Hardware Abstraction Layer de processor-specifieke implementatie van diverse functies afschermt van de rest van het besturingssysteem. Als we WindowsNT nog even verder als voorbeeld nemen (ofschoon UNIX Info natuurlijk in eerste instantie ge nteresseerd is in open systemen, waar wij WindowsNT nog niet onder rekenen) dan blijkt echter ook dat de beschikbaarheid van het besturingssysteem voor een bepaalde processor nog niet automatisch garantie biedt voor de beschikbaarheid van toepassingsprogrammatuur. De meeste software-ontwikkelaars leveren hun 32-bits Windows-software alleen in een versie voor Intel-processoren, slechts bij hoge mate van uitzondering worden er ook binairies voor een of meer RISC-processoren meegeleverd.

Familieportret

Uitgangspunt van dit artikel was een vergelijking tussen de UNIX-lijnen van een aantal leveranciers, met nadruk op de schaalbaarheid van desktop tot supercomputer. In tabel 1 ziet u een overzicht van (een deel van) het produktgamma van een zevental fabrikanten, die beschikken over een complete lijn UNIX-systemen.

Bull DEC HP IBM SGI SNI Sun
Low-end workstation Estrella, DPX/20 AlphaStation 2000 HP 9000, model 712/715 RS/6000, Model 40P Indy RM200 SPARCstation 4/5
Mid-range workstation DPX/20 AlphaStation 300/400 HP 9000, model 725 RS/6000, Model 43P Indigo2 (OEM Indigo2) SPARCstation 20
High-end workstation DPX/20 AlphaStation 600 J-class RS/6000, 300 series Indigo2, Onyx (OEM Indigo2) SPARCstation 20, Ultra 1/2
Workgroup server Estrella, Escala M, DPX/20 AlphaServer 400 D-class 200/300 series, C-series Challenge RM300 SPARCserver 4/5
Mid-range server Escala D, R, DPX/20 AlphaServer 1000/2x00 E-class 500 series Challenge RM400 SPARCserver 20, Ultraserver
High-end server Escala PowerClusters, DPX/20 AlphaServer 4x00 K-class 900 series Challenge RM600 SPARCserver 1000
Enterprise server - AlphaServer 8400 EPS-20 RS/6000 SP - RM1000 SPARCcenter 2000
Special purpose - AlphaServer 8400? SPP-1200(voorheen Convex) RS/6000 SP PowerChallenge, Onyx RM1000
Processor POWER, PowerPC Alpha PA-RISC POWER, POWER2, PowerPC MIPS MIPS SPARC
Operating System(s) AIX, WindowsNT Digital UNIX, WindowsNT HP-UX AIX IRIX Reliant UNIX (voorheen SINIX), WindowsNT Solaris(SunOS)
Tabel 1

IBM

IBM heeft op dit moment drie verschillende processorfamilies in gebruik. POWER wordt niet meer verder ontwikkeld, de toekomst van POWER2 is onzeker. Op dit moment is POWER2 de koploper voor wat betreft floating-point prestaties (volgens de resultaten behaald met SPECfp_95). Gekoppeld aan de wat tegenvallende prestaties van de huidige PowerPC-generatie betekent dit dat POWER2 voorlopig nog wel toegepast zal wor- den. Of er nog ontwikkelingen op dit vlak gaande zijn is ons niet bekend. PowerPC, de derde processorfamilie die IBM toepast, lijkt een behoorlijk toekomstzekere keuze te zijn. De verschillen tussen al deze processorfamilies zijn vanuit software-oogpunt gezien niet zo groot, over het algemeen wordt met AIX binaire compatibiliteit tussen de diverse sys- temen gegarandeerd. Dit geldt (in beperkte mate) ook tussen verschillende versies van AIX op verschillende platforms. Het besturingssysteem AIX wordt door diverse leveranciers toepgepast, en er is een grote hoeveel- heid software voor verkrijgbaar.

Bull

Bull levert naast IBM-OEM apparatuur (DPX/20) tegenwoordig ook systemen die in samenwerking met IBM en Motorola zijn ontwikkeld. De Estrella-werkstations en low-end servers en de Escala multiprocessor-servers zijn uitgerust met PowerPC-processoren en worden geleverd met AIX, het is ook mogelijk WindowsNT op deze systemen te draaien. Bull heeft geen eigen high-end werkstations, hiervoor wordt teruggevallen op IBM-produkten (DPX/20, een RS/6000 in Bull-behuizing). Escala is sinds de introductie van Escala PowerClusters ook geschikt voor zwaardere ser- ver-toepassingen, ofschoon we nog niet echt van een `enterprise server' kunnen spreken.

SGI

Silicon Graphics is traditioneel sterk in werkstations, de server-systemen zijn pas later in de produktlijn opgenomen. Inmiddels is het aanbod op dit vlak behoorlijk compleet, ofschoon een enterprise server nog ontbreekt. De systemen zijn allen gebaseerd op de MIPS-processoren, die worden ontwikkeld door de volledige SGI-dochter MIPS. Het besturingssysteem IRIX (gebaseerd op SVR4.2) wordt door SGI in eigen beheer ontwikkeld, het draait alleen op SGI-apparatuur.

SNI

Siemens Nixdorf maakt gebruikt van MIPS-processoren in de in eigen beheer ontwikkelde RM-systemen. De produktlijn is met name op server-toepassingen gericht, voor werkstations maakt SNI veelal gebruik van OEM-apparatuur van derde leveranciers. Er komt wel een werkstation in de lijst voor (de RM200), maar er kan niet worden gesproken van een duidelijke strategie op dit gebied. Het besturingssysteem is onlangs hernoemd van SINIX tot Reliant UNIX, waarmee de band met het door SNI overgenomen Pyramid nog eens duidelijk wordt onderstreept. Reliant UNIX biedt op de RM-serie binaire compatibiliteit van het RM200-werkstation tot de RM1000, het MPP-systeem dat door Pyramid werd ontwikkeld onder de naam Reliant. Het draait ook op de Nile-systemen van deze fabrikant.

Digital

Digital levert systemen die zijn ontwikkeld rond de in eigen beheer geproduceerde Alpha-processor. Deze systemen kunnen met drie besturingssystemen worden geleverd. Naast Digital UNIX (voorheen OSF/1) zijn ook OpenVMS en WindowsNT leverbaar. De UNIX-koers van Digital is, mede door deze grote diversiteit aan besturingssystemen, vaak niet helemaal duidelijk. Doordat Digital met de Alpha een geheel nieuwe processorlijn heeft ontwikkeld, waarbij geen rekening gehouden behoefde te worden met compatibiliteit met voorgangers, is de produktlijn van DEC opvallend goed verdeeld. Van low-end werkstation tot enterprise server zijn leverbaar met een variant van de Alpha, waarbij binaire com- patibiliteit volgens Digital geen probleem vormt. De toekomst van de Al- pha-processor is echter volledig afhankelijk van Digital, aangezien deze processor door derden vrijwel niet wordt toegepast.

Sun

Sun heeft een van de meest complete produktlijnen van alle genoemde leveranciers, maar een deel van deze produkten is gebaseerd op de inmiddels als `achterhaald' beschouwde (Mircro)SPARC-processor. De SuperSPARC en met name de UltraSPARC kunnen de concurrentie met andere processoren wel probleemloos aan. Sun heeft een les geleerd met de overgang van de 68K-processorfamilie naar SPARC, binaire compatibiliteit tussen de diverse SPARC-varianten levert dan ook nog maar weinig problemen op. Het besturingssysteem van Sun, Solaris (op basis van Sun-OS) is inmiddels ge mplementeerd op diverse processorfamilies.

Hewlett-Packard

Hewlett-Packard heeft sinds de introductie van de EPS-20 en de overname van Convex alle segmenten van onze tabel afgedekt. Alle sys- temen zijn gebaseerd op de in eigen beheer ontwikkelde PA-RISC processor. Hewlett-Packard zal, als de samenwerking met Intel goed verloopt, kunnen beschikken over een aantal sterke troeven die het bedrijf zo rond de eeuwwisseling in een sterke positie kunnen brengen: een UNIX-versie die draait op de meest populaire processor, binaire compatibiliteit van werkstation tot massief parallel.

Frank de Lange