Высоконадежные серверы марки Kontron для российского рынка

Рис. 1. Тестирование промышленного компьютера серии Kontron KISS на устойчивость к ударам и вибраци

Серверные линейки Kontron имеют много общего, в частности, они обеспечивают возможность кастомизации под требования заказчика по причине открытости архитектуры и наличия большого числа слотов расширения. При этом представители серии Kontron KISS обладают одной интересной особенностью, отличающей их от большинства других немецких серверов: промышленные компьютеры Kontron KISS позволяют учитывать различные (в т.ч. достаточно жесткие) ценовые и временные ограничения клиентских проектов на стороне поставщика. Что касается серверов Kontron CRMS, то они исторически тяготеют к телекоммуникационным приложениям и используются ведущими игроками международного рынка телеком.

Пожалуй, самым ыважным общим свойством серверов Kontron CRMS и Kontron KISS является соответствие их реальных физических свойств заявляемым характеристикам. Такое соответствие гарантируется всесторонним тестированием на устойчивость к ударам, вибрации (рис. 1) и неблагоприятным климатическим условиям (рис. 2). Еще одна привлекательная черта, имеющаяся у обеих рассматриваемых линеек – это увеличенный жизненный цикл: не менее трех лет для стоечных решений Kontron CRMS и не менее 5 лет для промышленных систем Kontron KISS. Серверы Kontron CRMS тестируются по стандарту NEBS, предъявляющему требования к высоконадежному оборудованию для сферы телекоммуникаций. Также в серверах Kontron CRMS применяется особая технология подавления вибрации, дополнительно повышающая их отказоустойчивость. Для решений из линейки Kontron KISS существует своя технология, обеспечивающая дополнительное повышение надежности через мониторинг критических параметров. Продуктовая серия Kontron KISS интересна еще и тем, что относящиеся к ней промышленные компьютеры являются малошумными и в силу этого пользуются спросом в медицинских, операторских и иных приложениях со строгими требованиями к уровню акустического загрязнения.

Завершая краткое введение, отметим, что серверное предложение холдинга Kontron популярно и на российском рынке, поскольку решения Kontron обеспечивают большую ценовую и функциональную гибкость по сравнению со стоечными «промышленными» компьютерами российской сборки, в которых весьма часто для снижения стоимости используются компоненты «офисного» класса, не относящиеся к промышленной (embedded) дорожной карте корпорации Intel.

Рис. 2. Камера для проведения климатических испытаний промышленных компьютеров Kontron KISS

Испытания

Основное отличие серверов Kontron KISS и Kontron CRMS от многих конкурирующих решений – это всестороннее тестирование с предоставлением заказчику подробных отчетов о прохождении всех испытаний. На рис. 3 и 4 приведены соответственно титульная страница с подписью ответственного лица и стр.37 отчета о тестировании компьютера Kontron KISS 4U Q57 на соответствие промышленным требованиям EN 55011 Class A, EN 61000-3-2, EN 61000-3-3 и EN 61000-6-2.

Рис. 3. Титульная страница отчета о тестировании компьютера KISS 4U Q57 на соответствие промышленным требованиям EN 55011 Class A, EN 61000-3-2, EN 61000-3-3 и EN 61000-6-2

Помимо цифр, графиков и т.п. (см. рис. 4) в отчеты Kontron включаются даже схемы и фотографии тестовых установок (рис. 1 и 2). Наличие такой документации само по себе является гарантией качества серверной продукции Kontron и дает клиентам холдинга уверенность в том, что приобретаемые ими решения действительно обладают теми характеристиками, которые декларирует производитель.

Рис. 4. Результаты испытаний сервера KISS 4U Q57 на соответствие промышленным требованиям EN 550022 B / QP / AV по кондуктивному излучению

Длительный жизненный цикл и надежность

В немалой степени высокие эксплуатационные качества серверов Kontron обусловлены тем, что все продукты, относящиеся к линейкам Kontron KISS и Kontron CRMS, строятся на специальной промышленной компонентной базе. Имеются в виду, прежде всего, процессоры из семейства Intel Embedded Roadmap. Главным отличием этих ЦП от своих «невстраиваемых» аналогов является увеличенный жизненный цикл, позволяющий холдингу Kontron обеспечивать длительные сроки доступности для своих плат и систем на основе данных чипов. Проще говоря, серверы марки Kontron не снимаются с производства гораздо дольше обычных компьютерных продуктов, адресованных массовому рынку. Для линейки Kontron KISS сроки доступности составляют 5-7 лет и более, для линейки Kontron CRMS – 3-5 лет и более, благодаря чему пользователи серверов Kontron могут заказывать комплектующие для ранее купленных систем и дополнительные экземпляры систем того же типа на протяжении весьма длительного времени после первоначальной поставки. Длительные сроки доступности или, что то же самое, увеличенный жизненный цикл есть одна из основных черт, отличающих профессиональные промышленные решения от массовых компьютеров, чьи материнские платы снимаются с производства уже через полгода после выхода на рынок, а спустя еще несколько месяцев их становится невозможно купить.

Мы не случайно вспомнили здесь о материнских платах, поскольку их свойства оказывают очень сильное (нередко определяющее) воздействие на характеристики конечных систем. Например, материнские платы серии Kontron KT, использующиеся в серверах Kontron KISS, обеспечивают для последних весьма высокие показатели живучести и надежности. Это достигается, в частности, за счет применения на данных платах долговечных танталовых конденсаторов, что является одним из эффективных методов увеличения срока безаварийной службы электронных изделий. Не секрет, что именно выход из строя конденсаторов зачастую становится главным фактором, ограничивающим срок службы конечных систем. Теоретические оценки дают срок службы танталовых конденсаторов в условиях эксплуатации средней тяжести порядка 23 лет, что более чем в 6 раз превышает среднее время жизни конденсатора с жидким электролитом в аналогичных условиях. Используя на своих материнских платах серии Kontron KT конденсаторы с гибридным и твердым электролитом (танталовые), холдинг Kontron, таким образом, значительно повышает их живучесть, поскольку большинство других компонентов, использующихся при создании изделий подобного класса, традиционно подвержены физическому старению и износу в гораздо меньшей степени.

Таблица. Сильные и слабые стороны конденсаторов разных типов

Еще одной приятной особенностью линейки Kontron KISS является способность ее представителей функционировать в температурном диапазоне 0 … +50°С, тогда как конкурирующие решения нередко рассчитаны на работу при температурах 0 … +45°С или +5 … +45°С. Иными словами, серверы Kontron KISS можно длительное время эксплуатировать в таких условиях, которые являются неприемлемыми не только для самосборных и массовых компьютеров, но и для многих профессиональных решений от других производителей.

Для серверной линейки Kontron KISS дополнительный вклад в повышение надежности вносит программное обеспечение PCCM, которое имеет гибкие пользовательские настройки и не только поддерживает мониторинг стандартного набора жизненных показателей (температур, скоростей вентиляторов, напряжений и состояния жестких дисков), но и позволяет организовать контроль особых параметров (например, силы ударов или влажности) при наличии в системе соответствующих датчиков. Информирование о сбое может осуществляться посредством звукового или светового сигнала, по электронной почте, отправкой SMS-сообщения и др. Текущие значения и логи доступны для просмотра через обычный HTML-браузер, а в архиве содержатся данные за весь период функционирования системы.

Центральная идея PCCM (PC Condition Monitoring – мониторинг состояния компьютера) состоит в предупреждении и сокращении простоев. Когда случается сбой, инженер, пользующийся программным обеспечением PCCM, может сразу же зайти в архив событий и очень быстро установить характер и причину возникшей проблемы (рис. 5а). В отсутствие такой возможности причина отказа будет оставаться невыясненной достаточно длительное время, поскольку ее придется искать вручную на месте методом перебора наиболее вероятных вариантов. Технология PCCM может использоваться как для оперативного устранения сбоев, так и для обнаружения опасных трендов с целью своевременного выявления проблемных узлов и их упреждающей замены (рис. 5б).

Рис. 5а. Выяснение причин сбоев при помощи технологии PCCM

Рис. 5б. Предотвращение сбоев при помощи технологии PCCM

Возвращаясь к стоечным компьютерам Kontron CRMS, необходимо отметить специальную технологию подавления вибрации, разработанную бывшими специалистами Intel. Эта технология призвана обеспечивать стабильность скоростных характеристик дисковых накопителей, подвергающихся механическим воздействиям различного происхождения. Поскольку стабильная работа дисковой подсистемы критична для сервера, подавление вибрации может рассматриваться как мера, направленная на повышение общей надежности, и как дополнительный аргумент в пользу решений Kontron CRMS в тех ситуациях, когда цена прекращения или ухудшения качества обслуживания слишком высока (оборонные и другие ответственные приложения). Кроме того, повышенная механическая надежность серверов Kontron CRMS делает их подходящими для применения в приложениях промышленного класса и иных задачах с неблагоприятными условиями эксплуатации.

Подавление вибрации в серверах Kontron CRMS

Основными виброгенерирующими устройствами внутри системы являются вентиляторы. Чтобы обеспечить адекватное охлаждение современных мощных систем, некоторые вентиляторы уже работают на скоростях в 18000 об/мин и выше, что приводит к увеличению как амплитуды, так и частоты вибрации.

При этом вибрация – это очень коварный враг, проявляющий свое присутствие не самым очевидным образом и способный длительное время отравлять жизнь серверной системы, оставаясь невыявленным. Если высокопроизводительный сервер работает медленнее, чем ожидалось, зачастую в этом виновата именно вибрация.

Поскольку жесткие диски продолжают оставаться самыми чувствительными к механическим воздействиям компьютерными комплектующими, больше всего от вибрации страдают именно они. Проблемы возникают в тех случаях, когда скорость вращения вентиляторов повышается в ответ на рост нагрузки и одновременно производится запись на диск или чтение с диска. Накопитель при этом может стать полностью недоступен, вследствие чего производительность системы упадет до нуля, а если на проблемном накопителе установлена ОС, система может вывалится в синий экран.
Фирменная технология подавления вибрации, использующейся в серверах Kontron CRMS, позволяет жестким дискам сохранять доступность при любых уровнях нагрузки на систему без риска ее перегрева. Эта технология дополняется особыми вентиляторами с тщательно сбалансированными лопастями и высококачественными подшипниками, специально протестированными на генерируемую вибрацию. Снижение негативного воздействия вибрации достигается изоляцией как виброгенерирующих (вентиляторов), так и виброчувствительных устройств (жестких дисков). В системах Kontron CRMS уникальный вибропоглощающий материал предотвращает прямой механический контакт вентиляторов с корпусом, вследствие чего вентиляторы пребывают как бы в «подвешенном» состоянии.

Механическая изоляция НЖД вкупе со специальным системным дизайном серверов Kontron CRMS делает накопители менее чувствительными к их собственной вибрации и вибрации, создаваемой другими дисками, а также к внешним вибрационным воздействиям на систему. При этом холдинг Kontron рекомендует владельцам продуктов серии Kontron CRMS использовать жесткие диски из постоянно обновляющегося списка моделей, протестированных на виброустойчивость в составе серверов из данной линейки.

Адаптируемость и расширяемость

Представители линеек Kontron CRMS и Kontron KISS находят применение в довольно широком диапазоне прикладных областей, включая энергетику и оборонную сферу. В этом им помогают такие их свойства, как расширяемость и возможность адаптации под специфику задач заказчика. На практике данные свойства позволяют, в частности, использовать серверы Kontron KISS для организации рабочих мест оператора на энергоблоках атомных электростанций. Такой вариант применения стал возможен благодаря тому, что архитектура ряда моделей из линейки Kontron KISS допускает установку до 8 видеокарт в 1 корпус, позволяя осуществлять одновременную независимую визуализацию на 8 дисплеях. Чтобы обеспечить поддержку большого числа слотов расширения, необходимую для создания подобных конфигураций, на объединительных панелях некоторых серверов серии Kontron KISS реализуются коммутаторы PCI Express; кроме того, в качестве аксессуаров для этой линейки предлагаются пассивные и активные разветвители с дополнительными слотами PCI Express и PCI-X.

Мультидисплейное решение на базе промышленного сервера из линейки Kontron KISS

Промышленные серверы Kontron KISS позволяют строить мультидисплейные конфигурации. Специалисты компании «РТСофт» (www.rtsoft.ru) успешно протестировали систему Kontron KISS 4U Q57 на предмет ее пригодности для решения задач визуализации с использованием 8 и более мониторов с выводом картинки как в режиме «объединенного экрана», так и независимо на несколько дисплеев. Мультидисплейные конфигурации очень хороши для развертывания SCADA-приложений и решения общих задач телемеханики при организации АРМ в диспетчерских пунктах.
Сервер Kontron KISS 4U Q57 позволяет организовать работу с мониторами, оборудованными как аналоговым интерфейсом VGA (разрешение до 2048×1536), так и цифровым интерфейсом DVI (1920×1200). Высокое быстродействие системы обеспечивается благодаря применению новейших многоядерных процессоров Intel Core i3/i5/i7 второго поколения. Использование таких опций, как резервированный источник питания, RAID-массив 0, 1, 5, 10, «горячая» замена вентиляторов и дистанционный мониторинг позволяет применять сервер для решения обширного круга задач с высокими степенями ответственности и готовности. Кроме того, Kontron KISS 4U Q57 допускает использование твердотельных SSD-накопителей.
Протестированное мультидисплейное решение характеризуется высокими показателями надежности и отказоустойчивости, способно работать в круглосуточном режиме и полностью соответствует жестким промышленным требованиям по электромагнитной совместимости, устойчивости к ударам/вибрации и к неблагоприятным климатическим условиям.

Высшая производительность и сертификация по NEBS 3 (линейка Kontron CRMS)

Продукты серии Kontron CRMS (Communications Rack Mount Servers – коммуникационные стоечные серверы) можно охарактеризовать как сверхпроизводительные резервированные решения на базе серверной процессорной архитектуры Intel Xeon. В настоящее время в них устанавливаются шестиядерные ЦП серии Intel Xeon, довольно скоро начнут устанавливаться десятиядерные. Применяющиеся сегодня в компьютерах Kontron CRMS процессоры являются представителями зрелого поколения устройств Intel Xeon, которое появилось на рынке год назад и успело пройти всестороннюю обкатку в широчайшем спектре разнотипных приложений, от суперкомпьютерных до встраиваемых.

Основным преимуществом стоечных решений серии Kontron CRMS является ориентация на жесткие условия эксплуатации, более конкретно – соответствие стандарту NEBS. Эти компьютеры предназначены для специализированных телеком-приложений и успешно используются такими известнейшими поставщиками телекоммуникационного оборудования, как Juniper Networks, IBM и Alcatel-Lucent. В шкафах операторов связи серверы Kontron CRMS соседствуют с оборудованием AdvancedTCA и MicroTCA, что красноречиво свидетельствует об их производительности и пропускной способности. Продукты данной серии поддерживают программные и аппаратные массивы RAID 0, 1, 5, 6 и 10, сертифицированы по уровню NEBS 3 и базируются на серверных материнских платах собственного производства, в основе которых лежит фирменный дизайн Intel. Все это сочетается с относительно невысокой ценой, сравнительно малым энергопотреблением, большим числом слотов расширения и многими десятками гигабайт оперативной памяти.

Дизайн стоечных компьютеров Kontron CRMS предоставляет богатые возможности по резервированию различных узлов и расширению систем. Для этих целей можно задействовать до 5 слотов PCI Express. Важной особенностью, выдающей телекоммуникационное происхождение данных продуктов, является поддержка сетей 10 Gigabit Ethernet, характерная в большей степени для модульных систем, нежели для серверов.
Рассмотрим в качестве примера стоечный компьютер операторского класса Kontron CRMS CG2100, реализованный в шасси высоты 2U и удовлетворяющий требованиям NEBS 3 и ETSI (рис. 6). Его наиболее интересными характеристиками являются высокая производительность, защищенность, надежность и длительный жизненный цикл. В дополнение к традиционным преимуществам линейки Kontron CRMS в стоечном компьютере Kontron CG2100 реализованы такие важные новшества, как поддержка шины PCI Express второго поколения, шины управления питанием, памяти DDR3, резервирования вентиляторов с возможностью их «горячей» замены и увеличенные размеры ОЗУ и дисковой подсистемы.

Рис. 6. Так выглядит высокопроизводительный высоконадежный стоечный компьютер Kontron CRMS CG2100 на базе двух шестиядерных процессоров Intel Xeon 5600, поддерживающий резервирование жестких дисков, блоков питания и вентиляторов и допускающий установку до 96 Гбайт памяти типа DDR3

Сервер Kontron CG2100 разрабатывался с прицелом на экстремальные условия, эксплуатации, что отражено в имеющихся у него сертификатах NEBS 3 / ETSI. Поддерживаются аудиовизуальные уведомления об отказах и уведомления по протоколу SNMP. Компактный и мощный защищенный компьютер Kontron CG2100 будет отличным выбором для сетевого информационного центра или центрального офиса телекоммуникационной компании с ограниченным свободным пространством. На его основе OEM-производители и поставщики телекоммуникационного оборудования могут создавать специализированные коммерческие решения для организации унифицированного обмена сообщениями, предоставления сервисов по IP-сетям (Service over IP – SoIP), управления соединениями, сигнальных шлюзов и медиашлюзов. Кроме того, Kontron CG2100 прекрасно подойдет для многих других приложений (медицинских, оборонных), требующих использования защищенного оборудования.

Баварское качество для российских реалий (линейка Kontron KISS)

Явное указание на одно из конкурентных преимуществ Kontron KISS содержится в расшифровке аббревиатуры KISS: Kontron Industrial Silent Server – тихий промышленный сервер Kontron. Представители данной линейки действительно очень тихие, и это обстоятельство открывает перед ними те области применения, где в силу ограничений на уровень шума не может использоваться другое оборудование (например, в диспетчерских). Кроме того, некоторые серверы серии Kontron KISS имеют глубину всего 350 мм, что является беспрецедентным для решений этого класса.
Одним из наиболее интересных продуктов, относящихся к линейке Kontron KISS, является малогабаритное решение Kontron KISS 2U KTQ45/Flex Low Profile (рис. 7). Этот промышленный сервер имеет класс защиты IP20, заключен в усиленный стальной корпус с антикоррозийным покрытием EN 10 215-DX 51D+AZ 150A-C и предназначен для монтажа в стандартную 19-дюймовую стойку. Поддерживаются двуядерные и четырехъядерные процессоры (соответственно Intel Core 2 Duo E8400 и Intel Core 2 Quad Q9400), объем памяти типа DDR3 может достигать 8 Гбайт. На передней панели реализованы кнопки включения/выключения, сброса и 2 порта USB 2.0, с тыльной стороны доступны 2 интерфейса Gigabit Ethernet, 8 портов USB, выход VGA, 2 последовательных порта, порты PS/2 для подключения клавиатуры и мыши и входы/выходы подсистемы HD Audio. Поддерживается установка одного 5,25-дюймового и трех 3,5-дюймовых накопителей, возможности расширения базовой функциональности обеспечивают два слота 32-разрядной шины PCI, слот PCI Express x16 и слот PCI Express x4. Опционально поддерживается резервирование источника питания.

Рис. 7. Защищенный промышленный сервер Kontron KISS 2U KTQ45/Flex Low Profile, поддерживающий быстрые двух- и четырехъядерные процессоры, имеющий глубину всего 350 мм, характеризующийся очень низким уровнем шума и средним временем наработки на отказ 50000 часов

Благодаря малой глубине, промышленный компьютер Kontron KISS 2U KTQ45/Flex Low Profile является весьма компактным решением, позволяющим экономно расходовать место в стойке. Данный продукт выполнен на базе высоконадежной материнской платы серии Kontron KT с долгоживущими танталовыми конденсаторами. Среднее время наработки на отказ для Kontron KISS 2U KTQ45/Flex Low Profile составляет 50000 часов, а уровень издаваемого им шума не превышает 35 дБ. Изделие имеет класс защиты IP20, выдерживает удары силой 30g и рассчитано на работу при температурах 0 … +50°С.

Надежность за разумную цену

Нам представляется, что в профессиональных сферах должны использоваться высококачественные профессиональные решения, способные обеспечивать высокую надежность, тем более что сегодня такие решения вполне доступны отечественному потребителю. Надежность – это интегральная многофакторная характеристика. На результирующую надежность конечной системы оказывают влияние как базовые аппаратные средства (процессоры и чипсеты из линейки Intel Embedded Roadmap, долгоживущие танталовые конденсаторы и т.п.), так и различные вспомогательные технологии, особенности организации контроля качества на стороне поставщика и обслуживания уже развернутых систем на стороне клиента (см. параграфы про технологию подавления вибрации, тестирование и программное обеспечение PCCM). Для серверного сегмента с его высоким уровнем ответственности, жесткими условиями эксплуатации и требованиями доступности сервисов в режиме 24 часа в день / 7 дней в неделю главное конкурентное преимущество профессиональных решений состоит в том, что они позволяют избегать частых отказов оборудования, суммарные потери от которых могут многократно превзойти начальную экономию на комплектующих, качестве дизайна, качестве сборки и тестировании.

Очень важно, что весь цикл разработки серверов Kontron CRMS и Kontron KISS с трехмерным моделированием задней стенки и воздушных потоков, созданием опытных образцов и их всесторонними испытаниями осуществляется соответственно на территории США и Германии американскими и немецкими инженерами. При этом наличие в Российской Федерации авторизованного производственного центра Kontron – компании РТСофт – подрывает стереотипное мнение относительно дороговизны профессиональных западных компьютерных продуктов. Возможность кастомизации на отечественных производственных мощностях позволяет пользователям решений Kontron гибко управлять своими расходами в зависимости от конкретных проектных требований.