Преимущества 64-разрядного аппаратного и программного обеспечения (Windows SharePoint Services 3.0)
Нам зачастую удобнее продолжать использовать лишь хорошо известные продукты, которым мы доверяем. Возможно, причина не слишком высоких темпов повсеместного внедрения служб Windows SharePoint Services 3.0 в 64-разрядных средах заключена в том, что на установку и настройку 32-разрядного оборудования и программного обеспечения было затрачено слишком много денег, времени и усилий. Создается впечатление, что пользователи в первую очередь обеспокоены тем, что переход на 64-разрядные системы окажется сложным, дорогостоящим и трудоемким процессом, при котором не удастся обеспечить совместимость с существующим программным обеспечением. Мы попытаемся показать в этой статье, что подобные опасения сильно преувеличены и они с лихвой окупаются возможными преимуществами.
Общие сведения о 64-разрядных средах
В состав 64-разрядных сред входят как аппаратные, так и программные компоненты. Безусловно, переход на 64-разрядное оборудование уже сам по себе способен в некоторой степени увеличить производительность, однако достижение оптимальных преимуществ возможно только при совместном использовании 64-разрядного оборудования и программного обеспечения.
64-разрядное оборудование
64-разрядные вычислительные процессы десятилетиями используются в специализированных приложениях, однако лишь в последние годы они стали широко доступны для компьютеров на базе процессоров Intel. Подавляющее большинство новых серверов, представленных в настоящее время на рынке, являются 64-разрядными, и тем не менее архитектура значительной части компьютеров, в которых используются серверы под управлением Windows, по-прежнему остается 32-разрядной. Широкое распространение 32-разрядных серверов накладывает некоторые ограничения на быстродействие, надежность и масштабируемость ресурсоемких приложений, таких как службы Windows SharePoint Services 3.0.
Применительно к архитектуре компьютера, термин 64-разрядный чаще всего относится к центральному процессору (ЦП), однако он также может использоваться для определения размера внешней шины данных компьютера. Среди многочисленных преимуществ новой технологии достаточно назвать тот факт, что 64-разрядный ЦП может вычислять отдельные задачи в два раза быстрее 32-разрядных аналогов и выполнять адресацию значительно большего объема оперативной памяти (ОЗУ), чем 4-гигабайтный предел, накладываемый 32-разрядными процессорами. Сервер оснащенный 64-разрядным центральным процессором и 64-разрядной шиной данных способен значительно эффективнее обрабатывать большие файлы баз данных, связанные со службами Windows SharePoint Services 3.0, и управлять такими файлами.
Не все 64-разрядные компьютеры обладают одинаковыми характеристиками. 64-разрядные процессоры серии Itanium компании Intel основаны на оригинальных разработках, несовместимых с продуктами и технологиями Microsoft SharePoint. Приобретая оборудование для размещения фермы Windows SharePoint Services 3.0, следует обязательно учитывать тип процессора.
64-разрядное программное обеспечение
Полная реализация преимуществ 64-разрядного оборудования возможна лишь в том случае, если установленное программное обеспечение способно использовать все его возможности. Программное обеспечение, предназначенное для 32-разрядных компьютеров, возможно, сможет работать при установке в 64-разрядной системе, однако вряд ли оно сможет реализовать многие из ожидаемых преимуществ. В службах Windows SharePoint Services 3.0, а также во всех совместимых с ними операционных системах и программном обеспечении баз данных предусмотрена возможность установки на 64-разрядные компьютеры.
Windows Server 2003 и Windows Server 2008 предлагают 64-разрядные версии выпусков Standard и Enterprise. Для пользователей корпоративных лицензий обновление до 64-разрядной версии или переход с 32-разрядной версии на 64-разрядную или на выпуски на базе процессора Itanium выполняется бесплатно. Выпуск Standard поддерживает от 1 до 4 серверов с оперативной памятью объемом до 32 ГБ. Выпуск Enterprise предлагает более эффективную поддержку больших баз данных, а также 1–8 серверов с оперативной памятью до 2 терабайт. Дополнительные сведения об ОС Windows Server в 64-разрядной среде см. в статье Преимущества выпусков Microsoft Windows x64 (на английском языке) (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=147235&clcid=0x419).
32-разрядные и 64-разрядные версии SQL Server основаны на общей архитектуре. 64-разрядные версии SQL Server оптимизированы для работы на серверах с процессорами AMD Opteron, AMD Athlon 64, Intel Xeon с поддержкой технологии Intel Extended Memory 64 (EM64T) или процессором Intel Pentium IV с поддержкой технологии EM64T. Дополнительные сведения о SQL Server в 64-разрядной среде см. в статье Преимущества 64-разрядных сред (на английском языке) (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=147234&clcid=0x419).
Набор компонентов и процесс установки ничем не отличаются в 32-разрядном 64-разрядном выпусках Windows SharePoint Services 3.0.
Преимущества 64-разрядного оборудования и программного обеспечения
Адресуемость памяти
Физическая память
В 32-разрядных архитектурах непосредственная адресация памяти может выполняться только для 4-гигабайтного адресного пространства. 64-разрядные архитектуры под управлением 64-разрядных выпусков Windows Server могут поддерживать до 1024 ГБ физической и адресуемой памяти.
Виртуальная память
64-разрядные выпуски Windows Server могут выполнять адресацию 16 терабайт виртуальной памяти с помощью плоской модели адресации. Виртуальная память разделяется на равные части между виртуальными адресными пространствами для приложений и операционной системы. Увеличение адресного пространства виртуальной памяти в 64-разрядной среде может благоприятно сказаться даже на работе 32-разрядных приложений. Например, хотя 32-разрядное приложение по-прежнему ограничено 4 ГБ виртуальной памяти, ему больше не требуется разделять это пространство с операционной системой. В результате возникает фактическое расширение виртуальной памяти.
Непрерывная память
Низкое быстродействие 32-разрядных систем зачастую обусловлено не недостатком памяти, а недоступностью довольно больших блоков непрерывной памяти. В случае стандартного развертывания служб Windows SharePoint Services 3.0 все такие компоненты, как ОС Windows, службы IIS, общеязыковая среда выполнения (CLR), ASP.NET, продукты и технологии SharePoint, поставщики общих служб и компоненты MDAC, могут требовать часть виртуальной памяти, доступной на сервере. В результате этого 32-разрядное адресное пространство становится сильно фрагментированным. Когда среде CLR или службам SharePoint потребуются новые блоки памяти, будет трудно найти 64-мегабайтный сегмент в беспорядочно заполненном 32-разрядном адресном пространстве. 64-разрядные системы предлагают практически неограниченное пространство для процессов пользовательского режима.
Улучшение параллельной обработки
Сервер, на котором используется 32-разрядная архитектура, ограничен 32 центральными процессорами. Улучшения параллельной обработки и архитектур шин позволяют 64-разрядным средам поддерживать до 64 процессоров и обеспечивать почти линейную масштабируемость при добавлении каждого дополнительного процессора.
Повышение быстродействия архитектуры шин
64-разрядная архитектура предоставляет большее количество регистров общего назначения, что приводит к повышению быстродействия приложений. При увеличении числа регистров снижается необходимость в записи постоянных данных в памяти и их последующего считывания через несколько инструкций. Вызовы функций также осуществляются быстрее в 64-разрядных средах, поскольку в функцию можно одновременно передать до 4 аргументов в регистрах.
Повышение безопасности
64-разрядные выпуски Windows Server предлагают следующие расширенные возможности обеспечения безопасности.
Защита от переполнения буфера
Переполнение буфера происходит в тех случаях, когда в буфер загружается больше данных, чем он в состоянии обработать. В 64-разрядных выпусках Windows Server первые параметры вызова процедуры передаются в регистры. В результате снижается вероятность переполнения буфера, поскольку правильные значения должны устанавливаться в регистрах, а переменные и адреса отправляться в стек.
Предотвращение выполнения данных
64-разрядные процессоры компаний AMD и Intel обеспечивают аппаратную поддержку предотвращения выполнения данных. ОС Windows Server использует предотвращение выполнения данных для блокировки выполнения вредоносного кода даже в случае переполнения буфера. ОС Windows Server может обнаруживать код, который выполняется в не предназначенных для этого участках памяти, даже если процессор не поддерживает предотвращение выполнения данных.
Механизм Patch Guard
Технология Microsoft Patch Guard запрещает программам сторонних производителей устанавливать исправления ядра Windows. Благодаря этой технологии драйверам режима ядра не удается расширить или заменить службы ядра. Защита осуществляется в отношении таблиц диспетчеризации системных служб (SSDT), таблицы дескрипторов прерываний (IDT) и глобальной таблицы дескрипторов (GDT). Программному обеспечению сторонних производителей также не разрешается выделять стеки ядра или вносить исправления в любую часть ядра.
Улучшение масштабируемости
В 64-разрядных средах серверы баз данных не только получают доступ к практически неограниченному адресному пространству виртуальной памяти, но также обеспечивают поддержку большего объема физической памяти. 64-разрядные серверы, на которых установлены 64-разрядные выпуски Windows Server и SQL Server, могут полностью помещать очень большие рабочие наборы данных в ОЗУ, повышая таким образом производительность и масштабируемость. Кроме того, значительно снижается число серверов приложений, необходимых для поддержки определенного круга пользователей, поскольку в 64-разрядных средах нет необходимости в частом перезапуске рабочих процессов. Подобное сокращение числа перезапусков рабочих процессов приводит к уменьшению случаев разрыва связи, улучшению обработки ввода-вывода и повышению эффективности работы пользователей.
Снижение совокупной стоимости владения
Все преимущества 64-разрядных систем, перечисленные выше, позволяют выполнять больший объем работ с помощью меньшего числа ресурсов. 64-разрядные среды позволяют увеличить объем управляемых данных, число обслуживаемых пользователей и количество выполняемых приложений при одновременном снижении необходимого оборудования. Как следствие, уменьшаются затраты на лицензии, эксплуатацию и инфраструктуру. Сокращаются площади, занимаемые центрами обработки данных, и затраты на техническое обслуживание. И наконец, поскольку фермы Windows SharePoint Services 3.0, использующие 64-разрядное оборудование и программное обеспечение, обеспечивают значительные возможности роста, в перспективе можно прогнозировать сокращение инвестиций в результате увеличения продолжительности жизненного цикла оборудования.
64-разрядные среды не являются идеальным решением для всех случаев жизни
Недостатки 64-разрядных сред
Для 64-разрядных серверов, как правило, требуется больше виртуальной памяти, чем для 32-разрядных аналогов. 64-разрядная платформа резервирует память сегментами на основе числа процессоров. В общем случае 4-процессорному серверу необходимо предоставить не менее 5 ГБ виртуальной памяти, а 8-процессорному серверу — не менее 6 ГБ.
Поскольку 64-разрядные приложения могут получать доступ к большему объему физической и виртуальной памяти, возрастает размер таблиц адресов и, как следствие, могут увеличиваться временные затраты на передачу данных. В результате при выполнении небольших или повторяющихся задач может наблюдаться небольшое снижение производительности, по сравнению с 32-разрядными средами.
В ИТ-инфраструктурах повсеместно распространена практика изменения назначения простаивающих серверов. Поэтому, если в организации имеется много свободных 32-разрядных серверов, будет сложно обосновать необходимость приобретения нового 64-разрядного оборудования для размещения служб Windows SharePoint Services 3.0. Принимая решение относительно приобретения нового 64-разрядного оборудования или изменения назначения имеющихся 32-разрядных серверов, необходимо учесть возможное снижение затрат на эксплуатацию в течение продолжительного времени за счет использования 64-разрядного оборудования и программного обеспечения.
Некоторое программное обеспечение сторонних производителей или отдельные компоненты Windows SharePoint Services 3.0 не смогут работать в 64-разрядном режиме. Однако в будущем планируется оптимизировать продукты и технологии SharePoint для работы в 64-разрядных средах и прекратить поддержку 32-разрядных сред.
Развертывание 64-разрядных систем
Новое развертывание
Развертывание служб Windows SharePoint Services 3.0 в новой 64-разрядной ферме мало отличается от аналогичного развертывания в 32-разрядной системе. В документации по планированию новых развертываний представлены сведения о настройке фермы с целью оптимизации использования расширенных возможностей 64-разрядного оборудования и программного обеспечения. Дополнительные сведения о планировании и развертывании служб Windows SharePoint Services 3.0 в 64-разрядной среде см. в статье Начало работы с технологией Windows SharePoint Services 3.0.
Преобразование существующих развернутых служб
Нет никакой необходимости полностью переносить развернутые службы Windows SharePoint Services 3.0 на 64-разрядные серверы за один этап. В большинстве случаев в рамках одной фермы могут нормально функционировать 32-разрядные и 64-разрядные серверы. Выполнение добавочного переноса позволяет распределить затраты во времени и обеспечить непрерывность обслуживания в процессе перехода.
Добавочный перенос на 64-разрядные серверы
Если принято решение о поэтапном переносе серверов в 64-разрядную систему, полезно определить, какие серверы целесообразно перенести в первую очередь. Осуществляя перенос в определенном порядке, можно оптимизировать процесс перехода и немедленно реализовать преимущества повышения производительности. Ниже перечислены серверы в том порядке, в котором их следует переносить для достижения максимальных преимуществ от перехода в 64-разрядную среду.
Серверы баз данных
SQL Server потребляет максимальный объем ресурсов процессора и памяти. Перенос на 64-разрядный сервер позволит немедленно получить значительные преимущества, в результате которых сервер баз данных сможет поддерживать больше баз данных и одновременно обрабатывать больший объем подключений и транзакций.
Интерфейсные веб-серверы и серверы приложений
Добавление памяти безусловно повышает производительность рабочих процессов. Чем больше служб и приложений выполняется на сервере, тем заметнее будут результаты улучшения управления памятью и повышения порогов памяти в 64-разрядной среде. При переносе интерфейсных веб-серверов в 64-разрядную систему все эти серверы необходимо перенести одновременно.
Не рекомендуется смешивать 32-разрядные и 64-разрядные веб-серверы в процессе поэтапного развертывания. Если один из серверов значительно превышает по производительности остальные серверы, балансировка нагрузки на серверы может быть нарушена.
Серверы приложений, на которых выполняются службы вычислений Excel
Службы вычислений Excel, как правило, потребляют значительный объем ресурсов процессора. Более быстродействующая архитектура 64-разрядного процессора и внешней шины данных обеспечит значительное повышение производительности.
Серверы индекса
Для серверов индекса требуется высокая скорость процессора и дисковых операций ввода-вывода. Им также необходимо одновременно поддерживать значительное число подключений. 64-разрядная архитектура обеспечивает улучшение управления памятью и увеличение пропускной способности шины данных, что позволяет сократить время обхода.
Серверы запросов
Серверы запросов в целом являются наиболее медленными серверами фермы, и их перенос на 64-разрядное оборудование приведет к наименьшим улучшениям. Однако в тех случаях, когда серверам запросов приходится одновременно обрабатывать большое количество поисковых запросов, повышение производительности будет значительным.
32-разрядное программное обеспечение на 64-разрядном оборудовании
32-разрядное программное обеспечение может выполняться на 64-разрядном оборудовании. 64-разрядные выпуски Windows Server включают уровень 64-разрядных преобразований Windows on Windows (WOW64), который способен моделировать 32-разрядную операционную систему. В большинстве случаев WOW64 поддерживает одновременное выполнение 32-разрядного и 64-разрядного программного обеспечения на одном компьютере. Однако в 64-разрядных выпусках Windows Server могут выполняться только 64-разрядные версии продуктов и технологий SharePoint.
Совместное использование 32-разрядных и 64-разрядных серверов
При одновременном использовании 32-разрядных и 64-разрядных серверов в одной ферме необходимо учитывать следующие важные замечания.
Не используйте параметр /3GB в Windows Server 2003
На 32-разрядных серверах, поддерживающих не более 4 ГБ виртуального адресного пространства, с помощью параметра /3GB можно оптимизировать производительность посредством передачи 1 ГБ виртуального адресного пространства из ядра в процессы пользовательского режима. Не рекомендуется выполнять подобную операцию на 64-разрядном оборудовании, поскольку она оставляет для ядра только 1 ГБ виртуальной памяти. Большие адресные таблицы, используемые на 64-разрядном оборудовании, могут привести к исчерпанию адресного пространства. В результате будет нарушена работа компьютера. Дополнительные сведения см. в статье базы знаний Параметр /3GB операционной системы Windows Server 2003 не поддерживается в Windows SharePoint Services 2.0 и более поздних версиях, а также в SharePoint Portal Server 2003 с пакетом обновления 2 (SP2) или в более поздних версиях (на английском языке) (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=105919&clcid=0x419) (на английском языке).
Обеспечение однородности 32-разрядных или 64-разрядных систем на каждом уровне топологии
Ферму Windows SharePoint Services 3.0 можно развернуть в смешанной среде, состоящей из 32-разрядных и 64-разрядных серверов, при условии сохранения однородности архитектуры на каждом уровне топологии. Например, можно использовать 64-разрядные серверы баз данных с 32-разрядными интерфейсными веб-серверами или 64-разрядные серверы приложений с 32-разрядными серверами, на которых установлены службы Excel. Однако не рекомендуется объединять 32-разрядные и 64-разрядные интерфейсные веб-серверы в рамках одной фермы.
Совместное использование 32-разрядных и 64-разрядных серверов может привести к увеличению затрат на обслуживание фермы
В смешанных средах, состоящих из 32-разрядных и 64-разрядных серверов, управление приложениями сторонних производителей, пользовательскими решениями, исправлениями программного обеспечения и прочими компонентами приходится осуществлять независимо для каждой платформы.
Заключение
Если 32-разрядные серверы в развернутой системе функционируют нормально и пользователи не испытывают неудобств по поводу работы их сайтов, приложений и поисковых запросов, настоятельная необходимость в переносе служб Windows SharePoint Services 3.0 в 64-разрядную среду отсутствует. Однако если производительность фермы серверов не соответствует установленным показателям или ожиданиям пользователей, число обслуживаемых пользователей стремительно растет, пулы приложений приходится перезапускать все чаще и чаще и к тому же приближается срок планового обновления оборудования, то, возможно, пришло время перейти на новый, постоянно развивающийся стандарт и осуществить перенос системы на 64-разрядное оборудование и программное обеспечение.
См. также
Понятия
Планирование производительности и мощности (Windows SharePoint Services)
Определение требований к аппаратному и программному обеспечению (Windows SharePoint Services)
Загружаемая книга: "Планирование и архитектура для технологии Windows SharePoint Services 3.0"