arquitetura risc/cisc/itanium unix

Evento: Treinamento Interno
Título da Palestra: Arquitetura UNIX
Apresentador: José Luís Vieira Carvilhe
E-mail: [email protected]
Telefone: (41) 350-5202
Data: Agosto/2001
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
ARQUITETURA RISC/CISC/ITANIUM
CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA OPERACIONAL UNIX
CONSIDERAÇÕES SOBRE O SISTEMA LINUX
EVOLUÇÃO DO AMBIENTE UNIX NA CELEPAR
DESCRIÇÃO DO AMBIENTE UNIX
CONSIDERAÇÕES SOBRE O AMBIENTE SP
CONCLUSÃO
BIBLIOGRAFIA
2
OBJETIVOS
•
APRESENTAR A ARQUITETURA RISC/CISC/ITANIUM UNIX
•
APRESENTAR UM HISTÓRICO DO AMBIENTE UNIX NA CELEPAR
•
DESCREVER O AMBIENTE UNIX DA CELEPAR
3
ARQUITETURA RISC/CISC/ITANIUM UNIX
PROCESSADORES RISC/CISC
– O nome RISC refere-se a "Reduced Instruction Set Computer".
– O termo "Conjunto Reduzido de Instruções" define o número de ciclos de
clock que o processador leva para selecionar uma instrução.
– Os processadores CISC levam vários ciclos de clock para selecionar uma
única instrução. Um chip RISC, por outro lado, pode selecionar e executar
uma instrução a cada ciclo de clock.
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ARQUITETURA RISC/CISC/ITANIUM UNIX
PROCESSADORES RISC/CISC
– Motivação original Arquitetura RISC (IBM 1970-80)
• Aumentar a velocidade de processamento em relação a arquitetura CISC
(Complex Instruction Set Computers);
– Estratégia
• Otimizar as operações mais freqüentes;
– Implementação
• Medir, em programas reais, que tipos de instruções ocorrem com maior
freqüência;
• Expressar instruções freqüentes em termos de operações simples (conjunto
reduzido de instruções);
5
ARQUITETURA RISC/CISC/ITANIUM UNIX
PROCESSADORES RISC/CISC
– Problemas constatados nos processadores CISC
• Instruções complexas são usadas raramente;
• Implementação do controle é cara e complexa;
• Instruções complexas podem gerar maior ciclo de clock;
– Alternativa RISC
• Instruções simples facilitam implementação do controle;
• Ciclo de relógio pode ser menor;
• Tempo de execução em geral menor;
6
ARQUITETURA RISC/CISC/ITANIUM UNIX
PROCESSADORES RISC/CISC
– Características principais dos processadores RISC:
• Arquiteturas do tipo load/store (operandos estão sempre em registradores);
• Paralelismo na execução de instruções devido ao uso de pipelining;
• Tempo de acesso à memória é crítico (uso de memórias cache torna-se
obrigatório);
• Maior dependência do compilador para otimização de desempenho;
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ARQUITETURA RISC/CISC/ITANIUM UNIX
PROCESSADORES ITANIUM
– Projeto IA-64 “Intel Arquitecture 64” - Merceds (Intel/HP) - 1994
• Os processadores RISC e CISC estão ficando muito complexos;
• Os processadores da Intel passaram a utilizar a arquitetura híbrida RISC/CISC a
aprtir do Pentium Pro;
• Baseado na arquitetura esperimental LIW "Large Instruction Word” - Intel chama
EPIC "Explicitily Parallel Instruction Computing" (pacotres com 03 intruções);
• Utilização de compiladores inteligentes. Simplificação do processador com
grande parte do trabalho transferido para o compilador;
• Manutenção da compatibilidade das aplicações RISC - HP-UX E CISC -Intel;
• O primeiro processador da família IA-64 se chamará Itanium e estará disponível
no segundo semestre de 2000 (OUTUBRO);
• O IA-64 vem a confirmar a tendência de convergência das arquiteruas RISC e
CISC.
8
ARQUITETURA RISC/CISC UNIX
ARQUITETURA DE PROCESSAMENTO PARALELO
– SMP
– CLUSTER
– MPP
9
ARQUITETURA RISC/CISC UNIX
SMP - SYMMETRIC MULTIPROCESSORS
– Shared Memory
• Múltiplos processadores acessando a mesma memória e todos os discos;
• Consumo de recursos para o controle de acesso a memória e discos.
CPU 01
CPU 02
...
CPU 03
INTERCONEXÃO
MEMÓRIA GLOBAL
...
10
ARQUITETURA RISC/CISC UNIX
CLUSTER
– Shared Disk
• Processamento e memória distribuída com capacidade de acesso aos discos de
forma concorrente.
CPU 01
CPU 02
...
CPU 03
MEM 01
MEM 02
...
MEM 02
INTERCONEXÃO
...
11
ARQUITETURA RISC/CISC UNIX
MPP - MASSIVELY-PARALLEL PROCESSORS
– Shared Nothing
• Processamento, memória e discos distribuídos. Não requer controle de discos e
memória;
• Os processadores são ligados por uma interconexão de alta velocidade.
INTERCONEXÃO
CPU 01
CPU 02
...
CPU 03
MEM 01
MEM 02
...
MEM 02
...
12
ARQUITETURA RISC/CISC UNIX
RELAÇÃO RISC/CISC UNIX
– Existe uma forte relação entre Tecnologia RISC e Sistemas UNIX. Os
principais fornecedores de tecnologia RISC existentes no Mercado
disponibilizam esta tecnologia com os seus sistemas UNIX.
– Principais fornecedores:
•
•
•
•
•
PowerPC - RS/6000 - IBM com o Sistema Operacional AIX;
AlPHA - Digital/Compaq com o sistema True64;
PA RISC - HP com o Sistema HP-UX;
ITANIUM - HP com HP-UX;
SPARC - SUN com o Sistema Solaris.
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ARQUITETURA RISC/CISC UNIX
RELAÇÃO RISC/CISC UNIX
– Existe da mesma forma, uma forte relação entre Tecnologia CISC e
Sistemas UNIX (Groupware/Internet). Basta verificar o crescimento das
distribuições Linux.
– Principais fornecedores:
• Intel;
• AMD;
• ITANIUM - HP/Intel.
– Principais Sistemas:
• Linux;
• Unixware - SCO;
• Solaris - SUN.
14
ARQUITETURA RISC/CISC UNIX
APLICAÇÕES RISC UNIX
– Os Servidores RISC UNIX chegaram ao Brasil no início dos anos 90. E
eram inicialmente utilizados para aplicações Corporativas Multi-usuárias e
Banco de Dados.
• Aplicações Cobol;
• Progress;
• Dataflex entre Outras.
– Com o surgimento das Aplicações Cliente Servidor, estes Servidores
passaram a representar a principal Plataforma para os Serviços de Bancos
de Dados Modernos.
15
ARQUITETURA RISC/CISC UNIX
APLICAÇÕES RISC UNIX
– Os principais Fornecedores de Bancos de Dados do mercado são portados
para as plataformas RISC UNIX.
– Principais fornecedores de Banco de dados:
•
•
•
•
Oracle;
Sybase;
Informix;
DB2.
16
ARQUITETURA RISC/CISC UNIX
APLICAÇÕES RISC UNIX
– A Tecnologia RISC UNIX também é muito utilizada para as Aplicações
Internet.
– Os grandes Provedores de Soluções Internet e Grandes Corporações
utilizam esta plataforma pela sua robustez e escalabilidade. Entre as
principais aplicações disponíveis:
•
•
•
•
Aplicações WEB;
Mail;
Proxy;
Firewall entre outras.
– Além dos serviços DNS, FTP, NFS entre outros. Desta forma, tudo que se
refere a grandes aplicações Internet tem forte ligação com Sistemas RISC
UNIX.
17
CARACTERÍSTICAS DO SO UNIX
– Origem: Bell Laboratories (New Jersey, EUA), anos 70
• Objetivo
– Criar um ambiente amigável para programação e para compartilhamento de
recursos.
– Popularização do UNIX:
• Anos 70/80
– Minicomputadores
• Anos 80/90
– Servidores e Estações CISC/RISC
• Anos 90
– Microcomputadores
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CARACTERÍSTICAS DO SO UNIX
Sistema Operacional Interativo
–
Do tipo comando, resposta.
Sistema Operacional Multi-Tarefa
–
Várias tarefas podem estar em execução simultaneamente.
Sistema Operacional Multi-Usuário
–
Uso simultâneo por um ou mais usuários, inclusive Interface Gráfica
Sistema de Arquivos do Tipo Hierárquico
–
–
Dados são guardados em arquivos;
Diretórios podem conter arquivos ou subdiretórios.
Versões do Sistema Operacional UNIX:
–
Berkeley Unix (IBM/COMPAC),System V (SUN/SOLARIS/UNIXWARE), Híbrido (HPUX, Linux)
19
CONSIDERAÇÕES SOBRE O LINUX
Linus Torvalds (Helsinque, Finlândia)
Início do desenvolvimento em 1991 a partir do MINIX
Desenvolvido inicialmente para plataformas PC´s
Sistema UNIX gratuito
Código-fonte totalmente disponível na Internet;
– Programadores em todo o mundo trabalham no seu desenvolvimento.
20
CONSIDERAÇÕES SOBRE O LINUX
Evolução do LINUX
–
–
–
–
Desenvolvido inicialmente para PC’s
Meio da década de 90, PC’s, Mac, DEC-Alpha
Atualmente existem versões para PC’s, Mac, Alpha, SUN, HP, IBM, etc
Desenvolvimento crescente de softwares gratuitos para Linux
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CONSIDERAÇÕES SOBRE O LINUX
Disponibilidade
–
–
–
–
–
Código-fonte disponível via FTP;
Grátis via rede, porém muito lento para download;
Versões especiais, em CD-ROM (distribuições);
O preço equivale ao custo da mídia mais custo da preparação do produto;
Distribuições Principais:
• Em Inglês: Red-Hat, Slackware, Debian, S.U.S.E, etc;
• Em Português: Red Hat / Conectiva (Curitiba).
Suportado por grandes fornecedores
– SUN, IBM, DEC, HP, COMPAQ, DELL, entre outros
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CONSIDERAÇÕES SOBRE O LINUX
Utilização
– Empresas pequenas, médias, grandes
– Estudantes e profissionais
– Em universidades por alunos e professores
Aplicações mais comuns
– Servidores em Redes com serviços Internet gratuítos
– Clusters
– Está sendo adotado pelos governos do Rio Grande do Sul e Bahia, no
exterior Alemanha e França
– Já existe um projeto de lei tramitando na câmara estadual para a
regularização do seu uso no governo do estado do Paraná;
– Configurado com o produto StarOffice (SUN), torna-se uma alternativa
gratuíta para o Sistemas Windows+Office
– Integra Serviços de Rede Windows
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EVOLUÇÃO DO AMBIENTE UNIX NA CELEPAR
Novembro/1994
– Instalação de 04 Servidores RISC IBM 580
Janeiro/1995
– Entrada em produção do Servidor Internet da CELEPAR em Ambiente AIX
Julho/1995
– Entrada em produção Servidor Notes em Ambiente IBM AIX
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EVOLUÇÃO DO AMBIENTE UNIX NA CELEPAR
Março/1997
– Instalação Servidor RISC SP 305 com 03 Nodes
– Instalação Servidor RISC Control Workstation E30
Junho/1998
– Migração das Aplicações de Bancos de Dados para o Ambiente SP
– Implantação do Sistema SIDEAM
Julho/1999
– Instalação dos 03 Servidores HP 9000
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EVOLUÇÃO DO AMBIENTE UNIX NA CELEPAR
Julho/1999
– Migração do Servidor Notes do Estado para um dos Nós do Ambiente SP
Julho/1999
– Migração das Aplicações Internet (WEB, MAIL ...), Firewall e Proxy Server
para os Servidores HP 9000
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EVOLUÇÃO DO AMBIENTE UNIX NA CELEPAR
Node 01 suxcel6
RS/6000 SP2 1350 TPM
512 Mbytes RAM
Aplicações: Banco Sybase,
Geoprocessamento
Servidor suxcel5 [cw]
RS/6000 E30 850 TPM
64 Mbytes RAM
4 Gbytes Discos
Aplicações: Gerência do
Ambiente SP
SSA
72
Gbytes
Node 03 suxcel7
RS/6000 SP2 1350 TPM
256 Mbytes RAM
Aplicações: Banco Sybase
Node 05 suxcel8
RS/6000 SP2 1350 TPM
256 Mbytes RAM
Aplicações: Gateway Sybase,
Lotus Notes, Transferência de
Arquivos
Servidor suxcel11
HP 9000 C200
512 Mbytes RAM
30 Gbytes Discos
Aplicações: Firewall
5
3
Barramento 10.15.65
1
RS/6000 SP 305
Barramento 10.15.61
Servidor suxcel10 [Lepus]
HP 9000 K260 9000 TPM
512 Mbytes RAM
30 Gbytes
Aplicações: Servidor E-mail,
Servidor WEB, FT, Servidor
DNS
Servidor suxcel4
RS/6000 580 620 TPM
384 Mbytes RAM
20 Gbytes
Aplicações: ARV,
Despachantes Detran,
X.25
Servidor suxcel4´
RS/6000 580 620 TPM
384 Mbytes RAM
20 Gbytes
Aplicações: Backup do
Servidor suxcel4
Servidor suxcel9
HP 9000 K260 9000 TPM
512 Mbytes RAM
30 Gbytes Discos
Aplicações: Proxy Server
Barramento 200.238.136
27
DESCRIÇÃO DO AMBIENTE UNIX CELEPAR
AMBIENTE HP/9000
–
DESCRIÇÂO DO AMBIENTE
 02 Servidores HP 9000 K260
 9000 TPM por Servidor
 512 Mbytes RAM
 30 Gbytes
 Sistema Operacional HP-UX 10.20
 Conexôes Ethernet
–
APLICAÇÕES
 Servidor DNS Internet
 Servidor WEB
 Serviço WWW_SQL
 Servidor Proxy
 Servidor Mail
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DESCRIÇÃO DO AMBIENTE UNIX CELEPAR
AMBIENTE HP/9000
–
DESCRIÇÂO DO AMBIENTE
 HP 9000 C200
 128 Mbytes RAM
 8 GBytes Discos
 Sistema Operacional HP-UX 10.20
 Conexôes Ethernet
–
APLICAÇÕES
 Servidor Firewall
29
DESCRIÇÃO DO AMBIENTE UNIX CELEPAR
AMBIENTE RS/6000 IBM 580
–
DESCRIÇÂO DO AMBIENTE
 02 Servidores RS/6000 580
 620 TPM por Servidor
 384 Mbytes Memória RAM por Servidor
 01 Unidade de CD-ROM por Servidor
 01 Unidade de Fita 4mm Capacidade 4Gbytes por Servidor
 16 Gbytes Tecnologia SCSI-2 instalados por Servidor
 Sistema Operacional AIX 4.3.2
 19 Gbytes Discos Externos SCSI-2 para uso dos Servidores
 Conexôes Ethernet
30
DESCRIÇÃO DO AMBIENTE UNIX CELEPAR
AMBIENTE RS/6000 IBM 580
–
APLICAÇÕES
 Servidor ftp
 Servidor X400
 Gateway X400/SMTP
 Agencia de Rendas Virtual
 DUT – Despachantes
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DESCRIÇÃO DO AMBIENTE UNIX CELEPAR
AMBIENTE RS/6000 IBM SP 305
–
DESCRIÇÂO DO AMBIENTE
 03 Nodes 9076 SP2 Wide
 1350 TPM por Node SP
 1152 Mbytes de Memória RAM Total
 02 Gbytes Tecnologia SCSI-2 instalados por Node SP
 Discos SSA 72 Gbytes Arquitetura SSA - Compartilhados pelos Nodes SP
 Conexôes Ethernet, Token Ring
 Sistema Operacional AIX 4.2.1
32
DESCRIÇÃO DO AMBIENTE UNIX CELEPAR
AMBIENTE RS/6000 IBM SP 305
–
APLICAÇÕES
 SYBASE SQL SERVER 11.03 - Clientes do Estado do Paraná / Aplicações
Internet
 Database Gateway for DB2 Versão 2.03.02 - Clientes DETRAN / SEFA
 SDE – Geoprocessamento – Projeto CICOPAR
 Servidor DNS Corporativo
 Servidor Notes Corporativo
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DESCRIÇÃO DO AMBIENTE UNIX CELEPAR
AMBIENTE RS/6000 IBM SP 305
–
DESCRIÇÂO DO AMBIENTE
 Servidor RISC Control Workstation E30
 850 TMP-C
 64 MB Memória
 04 Gbytes Tecnologia SCSI-2 instalados
 01 Unidade de CD-ROM
 01 Unidade de Fita 4mm Capacidade 4/8 Gbytes
 Conexão Ethernet
 Sistema Operacional AIX 4.1.5
–
APLICAÇÕES
 Gerenciamento do Ambiente SP 305
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DESCRIÇÃO DO AMBIENTE UNIX CELEPAR
SERVIDORES RISC UNIX DE CLIENTES INSTALADOS NA CELEPAR
–
SEED
 02 Servidores RS/6000 F40
 APLICAÇÕES
 Servidor Notes
 Servidor WWW
–
IPARDES
 02 Servidores RS/6000
 APLICAÇÕES
 Geoprocessamento
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DESCRIÇÃO DO AMBIENTE UNIX CELEPAR
SERVIDORES RISC UNIX DE CLIENTES INSTALADOS NA CELEPAR
–
PROJETO PQE - SEED/FUNDEPAR
 01 Servidor SUN Ultra 2
 APLICAÇÕES
 Servidor de Banco de Dados Oracle
–
SINE
 01 Servidores SUN Enterprise 250
 APLICAÇÕES
 Servidor de Aplicações Notes
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CONSIDERAÇÕES SOBRE O AMBIENTE SP
AMBIENTE RS/6000 IBM SP 305
–
SISTEMA MPP - MASSIVELY PARALLEL PROCESSORS
–
CONTROL WORKSTATION
•
•
–
FRAME SP
•
–
INSTALAÇÃO/UPGRADE VIA REDE
APLICAÇÃO DE CORREÇÕES VIA REDE (NFS)
HACK ONDE SÃO INSTALADOS OS NODES
NODE
•
MONOPROCESSADOS
–
–
•
THIN NODE - OCUPAM MEIO 1 SLOT
WIDE - OCUPAM 2 SLOT
MULTIPROCESSADOS
–
HIGH - OCUPAM 4 SLOTS
37
CONSIDERAÇÕES SOBRE O AMBIENTE SP
AMBIENTE RS/6000 IBM SP 305
–
SP SWITCH
• SUBSISTEMA DE COMUNICAÇÃO ENTRE OS NODES - 150 MBYTES/S
–
PSSP
• COMANDOS PARALELOS A PARTIR DA CONTROL WORKSTATION
– “dsh -a who -u”
– “dsh -w n1et shutdown -rF”
• ADMINISTRAÇÃO CENTRALIZADA
– PERSPECTIVE
– SPMON
–
AUTO MOUNT DAEMON - AMD
• MONTA OS DIRETÓRIOS HOME DE USUÁRIOS QUANDO NECESSÁRIOS,
DESMONTANDO-OS EM CASO DE INATIVIDADE
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CONSIDERAÇÕES SOBRE O AMBIENTE SP
AMBIENTE RS/6000 IBM SP 305
–
AUTENTICAÇÃO KERBEROS
• PERMITE O ACESSO AOS RECURSOS CLIENTE SERVIDOR DE FORMA
SEGURA
–
FILE COLLECTION
• PERMITE A REPLICAÇÃO DE INFORMAÇÕES DE USUÁRIOS, GRUPOS E
DIRETÓRIOS ATRAVÉS DO COMANDO “supper”. CADA NÓ BUSCA AS
ALTERAÇÕES EM TEMPOS PRÉ-ESTABELECIDOS
• AS ALTERAÇÕES DE SENHAS DE USUÁRIOS SÃO FEITAS VIA TELNET NA
CONTROL WORKSTATION [10.15.61.30]. AS NOVAS SENHAS SÃO
PROPAGADAS PARA OS NODES
39
CONSIDERAÇÕES SOBRE O AMBIENTE SP
AMBIENTE RS/6000 IBM SP 305
–
SYSTEM DATA REPOSITORY - SDR
• REPOSITÓRIO CENTRAL DAS CONFIGURAÇÕES DO SISTEMA E DOS
NODES DO SP
–
A CELEPAR UTILIZA O AMBIENTE PARA CONSOLIDAÇÃO DE SERVIDORES
40
CONSIDERAÇÕES SOBRE O AMBIENTE SP
AMBIENTE RS/6000 IBM SP 305
Servidor suxcel5 [cw]
RS/6000 E30 850 TPM
64 Mbytes RAM
4 Gbytes Discos
Aplicações: Gerência do
Ambiente SP
Node 01 suxcel6
RS/6000 SP2 1350 TPM
512 Mbytes RAM
Aplicações: Banco Sybase,
Geoprocessamento
Node 03 suxcel7
RS/6000 SP2 1350 TPM
256 Mbytes RAM
Aplicações: Banco Sybase
Barramento de Administração
10.15.150
SSA
72
Gbytes
Barramento Token Ring
10.15.62
5
Barramento Switch
10.15.151
Node 05 suxcel8
RS/6000 SP2 1350 TPM
256 Mbytes RAM
Aplicações: Gateway Sybase,
Lotus Notes, Transferência de
Arquivos
3
1
RS/6000 SP 305
RS-232
Barramento
10.15.61
41
CONCLUSÃO
42
BIBLIOGRAFIA
HP-UX System and Network Administration for Experienced Unix System
Administrator - 1999 - DISOP
Pratical UNIX and Internet Security - Simson Garfunkel and Gene spafford
- 1996 - DISOP
Processamento Paralelo http://www.lac.inpe.br/~celso/cap334/aula2/aula2a/tsld001.htm - 2000
Projeto Merced - http://gabrieltorres.com/merced.html
RISC/6000 SP instalation and Implementation - 1998 - DISOP
43
BIBLIOGRAFIA
Sistema Linux - http://www1.univap.br/~mendes/linux/aulas.html - 2000
Sistema Linux - http://www.ppgia.pucpr.br/~maziero/ensino/unix/ - 2000
Sun Solaris System and Network Administration - 1999 - DISOP
44