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Technologischer Nutzen von 64-bit- Architekturen Rudolf Nordhues Unisys Deutschland GmbH.

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Präsentation zum Thema: "Technologischer Nutzen von 64-bit- Architekturen Rudolf Nordhues Unisys Deutschland GmbH."—  Präsentation transkript:

1 Technologischer Nutzen von 64-bit- Architekturen Rudolf Nordhues Unisys Deutschland GmbH

2 Agenda Unternehmensdarstellung 32-Bit oder 64-Bit Technologie, Limits und Benefits 64-Bit Hardware Architektur-Ansätze Implementierungsbeispiel im Zusammenspiel von SAP und Microsoft SQL 2000 Praxisdemo mit Remote-Zugriff auf einen 64-Bit Enterprise Server im Unisys SAP Competence Center Walldorf Summary

3 Agenda Unternehmensdarstellung 32-Bit oder 64-Bit Technologie, Limits und Benefits 64-Bit Hardware Architektur-Ansätze Implementierungsbeispiel im Zusammenspiel von SAP und Microsoft SQL 2000 Praxisdemo mit Remote-Zugriff auf einen 64-Bit Enterprise Server im Unisys SAP Competence Center Walldorf Summary

4 Unisys Portrait Weltweit Unisys Corporation mit Hauptsitz in Blue Bell/Philadelphia, USA Kunden in über 100 Ländern, vertreten in allen Regionen der Erde Ca Mitarbeiter $5,9 Milliarden Umsatz im Jahr 2003 Gelistet bei NYSE Ein Fortune 300 Unternehmen Services 76% Technology 24% 56% Umsatz außerhalb der USA

5 Unsere Kompetenzen. Tradition und Innovation 5 Kernkompetenzen System Integration Outsourcing Infrastruktur Services Server Technologie Consulting 5 Global Industries Financial Services Telekommunikation und Media Öffentlicher Bereich Transport und Logistik Industrie & Handel Heute - ES7000 Server, umfassende Services und Lösungen – weltweit ENIAC

6 Server Technologie Imagine it. Leistungsstarke Enterprise-Server mit Großrechner-Qualitäten und offenem Betriebssystem für die Konsolidierung und für große geschäftskritische Anwendungen. Done. Die Unisys ES7000-Familie mit Windows Datacenter Edition Betriebssystem: 1000-fach bewährt.

7 Unisys Leads in the Big Windows Market >50K$ Windows Server Market ES7000 Leadership Windows Server Market and Share Source: International Data Corporation

8 Agenda Unternehmensdarstellung 32-Bit oder 64-Bit Technologie, Limits und Benefits 64-Bit Hardware Architektur-Ansätze Implementierungsbeispiel im Zusammenspiel von SAP und Microsoft SQL 2000 Praxisdemo mit Remote-Zugriff auf einen 64-Bit Enterprise Server im Unisys SAP Competence Center Walldorf Summary

9 Speichermodell 32-Bit Technologie Standard Windows 2000 virtueller Adressraum 4 Gigabyte RAM Tuning Physische Adresserweiterung Intel x86 (PAE) Address Windowing Extension (AWE) Large Memory Enabled (LME) Windows Produkt Optionen Datenbanken SQL Server / Oracle Exchange Server 2000 Terminal Services

10 2 32 = Bytes = 4 GBytes 32-Bit virtueller Adressraum

11 .exe Code Globale Variablen Stacks von Threads.dll code FFFFFFF Kernel und Ausführungsschicht HAL, Starttreiber Filesystem Cache Paged pool Nonpaged pool FFFFFFFF Prozessseitentabellen, Hyperspace C Eindeutig pro Prozess, Benutzermodus Systemweit, nur im Kernelmodus pro Prozess, nur im Kernelmodus Standard Windows virtueller Adressraum Jeder Prozess kann über einen 4GB großen virtuellen Adressraum verfügen 2 GB Benutzerbereich 2 GB Systembereich 2GB

12 Task Manager Physischer Arbeitsspeicher Freie Seiten, Null- und Standby-Listen Systemseiten (z.B. Cache) Virtueller Speicher ohne Erweiterung der Auslagerungsdatei Zugesicherter virtueller Speicher Auslagerungspool Residenter Pool Summe Paged + Nonpaged

13 .exe code Globale Variablen Per- Thread Benutzermodus Stacks.dll code Prozess Heaps Exec, Kernel, HAL, Treiber, etc BFFFFFFF FFFFFFFF C Prozess Seitentabellen, Hyperspace 4Gigabyte RAM Tuning Adressraum auch bekannt als Application Memory Tuning oder /3GB Tuning möglich auf x86 mit W2K AS, W2K3 EE und W2K DCE, W2K3 DCE maximal bis zu 16 GB RAM 3GB 1GB Eindeutig pro Prozess, Benutzermodus pro Prozess, nur im Kernelmodus Systemweit, nur im Kernelmodus

14 4 GB RAM Tuning nutzbar durch 1. Aktivierung durch Angabe von /3GB in boot.ini 2. Anwendung benötigt LargeAddressAware -Linker-Option /LARGEADDRESSAWARE:Yes -überprüfbar mittels [boot loader] timeout=30 default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINNT [operating systems] multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINNT= "W2K DCE 3GB" /3GB Imagecfg oracle.exe

15 2 32 = Bytes = 4 GBytes Physische Adresserweiterung für x86 (PAE) = Bytes = 64 GBytes

16 Physische Adresserweiterung für x86 (PAE) notwendig um mehr als 4 GB RAM zu adressieren spezieller Kernel in Kombination mit /3GB max. 16 GB RAM Aktivierung durch boot.ini [boot loader] timeout=30 default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINNT [operating systems] multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINNT= "W2K DCE PAE" /PAE 0 GB 4 GB 32 GB /PAE Angabe in boot.ini erforderlich

17 Systemnutzen von PAE Systemadressraum bis 32 GB RAM Benutzertransparent Reduzierung von Paging Unterstützung durch LME Hardware Kernel Speicher Mapping to Kernel 2(or 3)GB Prozess Mapping to Kernel 2(or 3)GB Prozess

18 Übersetzung virtueller Adressen ohne PAE KPROCESS PFN Gesuchtes Byte CR3 Register Byteindex 12 Bits Seitentabellenindex 10 Bits Physischer Adressraum gesuchte Seite Seitentabellen (bis zu 512 pro Prozess + bis zu 512 systemweit, 1024 Einträge pro Tabelle Seitenverzeichnis (1 pro Prozess, 1024 Einträge) Index 32 Bit Adresse Seitenverzeichnisindex 10 Bits Physische Adresse PFN Page Frame Number PDE Page Directory Entry PTE Page Table Entry PDE PTE 32 Bit breit

19 Übersetzung virtueller Adressen mit PAE KPROCESS PFN Gesuchtes Byte CR3 Register Byteindex 12 Bits Seitentabellenindex 9 Bits Physischer Adressraum gesuchte Seite Seitentabellen (512 Einträge pro Tabelle) Seitenverzeichnis (bis zu 4 pro Prozess, 512 Einträge) Index 32 Bit Adresse Seitenverzeichnisindex 9 Bits Physische Adresse PDE PTE 64 Bit breit PFN Seitenverzeichnis- zeigerindex 2 Bits PDE Seitenverzeichniszeiger (1 pro Prozess, 4 Einträge) Index

20 Address Windowing Extension Ermöglicht den Zugriff auf mehr als 2 GB bzw. 3GB durch einen Prozess mittels AWE APIs AWE API Aufrufe Reservieren des physischen Speichers; AllocateUserPhysicalPages() Erstellen eines Adressierungsfensters auf den physischen Speicher; VirtualAlloc() with the MEM_PHYSICAL FLAG Abbildung von physischem Speicher im Adressierungsfenster; MapUserPhysicalPages() FreeUserPhysicalPages()

21 AWE Arbeitsweise 2 GB bzw. 3 GB Benutzeradressraum Anwendung Physischer Speicher Systemadressraum 2GB bzw. 1GB Virtueller Adressraum des Prozesses

22 AWE Arbeitsweise 1. Schritt 2 GB bzw. 3 GB Benutzeradressraum AllocateUserPhysicalPages() Physischer Speicher Systemadressraum 2GB bzw. 1GB Virtueller Adressraum des Prozesses Anwendung

23 AWE Arbeitsweise 2. Schritt 2 GB bzw. 3 GB Benutzeradressraum AllocateUserPhysicalPages() Physischer Speicher Systemadressraum 2GB bzw. 1GB Virtueller Adressraum des Prozesses AWE- Fenster VirtualAlloc() Anwendung

24 AWE Arbeitsweise 3. Schritt 2 GB bzw. 3 GB Benutzeradressraum Physischer Speicher Systemadressraum 2GB bzw. 1GB Virtueller Adressraum des Prozesses AWE- Fenster VirtualAlloc() MapUserPhysicalPages() AWE- Fenster VirtualAlloc() Anwendung

25 AWE Arbeitsweise 3. Schritt 2 GB bzw. 3 GB Benutzeradressraum Physischer Speicher Systemadressraum 2GB bzw. 1GB Virtueller Adressraum des Prozesses AWE- Fenster VirtualAlloc() MapUserPhysicalPages() AWE- Fenster VirtualAlloc() Anwendung

26 AWE Einschränkungen Prozesse können keine Seiten gemeinsam nutzen dieselbe physische Seite kann nicht mehreren virtuellen Adressen im selben Prozess zugeordnet werden der AWE Bereich kann keinen ausführbaren Programmcode enthalten der AWE Bereich ist nicht nutzbar als Datenpuffer für Grafik- oder Videoaufrufe jeder AWE Bereich ist als eine Einheit wieder freizugeben

27 Large Memory Enabled HW

28 AWE E/A mit Large Memory Enabled 2 GB bzw. 3 GB Benutzeradressraum Physischer Speicher Systemadressraum 2GB bzw. 1GB Virtueller Adressraum des Prozesses AWE- Fenster VirtualAlloc() MapUserPhysicalPages() AWE- Fenster VirtualAlloc() Networ k Disk direkte E/A Anwendung

29 Windows Produkt Optionen Option Produkt /3GB/PAEBS-Limit Windows 2000 Advanced ServerYes/No No Yes 4 GB 8 GB Windows 2000 Datacenter Edition Yes/No Yes No No Yes Yes 4 GB 16 GB 32 GB Windows 2003 Enterprise Edition Yes/No Yes No No Yes Yes 4 GB 16 GB 32 GB Windows 2003 Datacenter Edition Yes/No Yes No No Yes Yes 4 GB 16 GB 64 GB

30 SQL Server 2000 Speicherverwaltung SQL Server unterstützt bis zu 64 GB Anmerkung bei Benutzung von mehr als 4 GB Dynamische Speicherverwaltung nicht mehr möglich Aktivierung AWE mittels sp_configure oder SQL Server 2000 Enterprise Manager Exec sp_configure awe enabled,1 4GB16 GB64 GB PAE Y 3GB -- AWE Y PAE Y 3GB N AWE Y PAE N 3GB -- AWE -- W2K W2K3 32 GB

31 Exchange Server 2000 Speicherverwaltung Keine effektive Benutzung des Speichers bei mehr als 4GB RAM durch den Exchange Server AWE kann nicht für den Exchange Server genutzt werden /3GB Option sollte genutzt werden

32 Terminal Server Speicherverwaltung Terminal Server Nutzung wird durch den Systemadressraum eingeschränkt /3GB sollte nicht genutzt werden die Verwendung von PAE bringt nur geringen Nutzen

33 2 32 = Bytes = 4 GBytes 2 64 = Bytes = GBytes = 16 ExaBytes 64-Bit virtueller Adressraum

34 64-Bit / 32-Bit Vergleich Adressraum Kenndaten Adressraum64-Bit32-Bit Virtueller Adressraum16 TB4GB Paging File512 TB16 TB Hyperspace8 GB4 MB Paged Pool128 GB470 MB Non-Paged Pool128 GB256 MB Systemcache1 TB~1 GB System PTEs128 GB660 MB

35 Datenbanken mit großen Cachebedarf > 2.7 GB, wie bei DHW Systemen üblich Oracle Datenbanken mit großen Bedarf an PGAs für interne Sorts Oracle Datenbanken mit mehr als 2000 Concurrent Datenbankverbindungen große zentrale SAP Systeme SAP APO Systeme mit Livecache Serverkonsolidierung Systemnutzen von 64-Bit

36 Datenbank Migration leichter gehts nicht! rx2600 virtualized storage system SAN infrastructure rp2470 IA32 Itanium2 1.Datenbankkopie erstellen 2.Kopie dem Itanium2 System bekanntgeben 3.Starten der Databank auf dem Itanium2 System 4.erledigt in Minuten! Architekturwechsel ohne Risiko Performancegewinn Zukunftssichere Plattform

37 Agenda Unternehmensdarstellung 32-bit oder 64-bit Technologie, Limits und Benefits 64-bit Hardware Architektur-Ansätze Implementierungsbeispiel im Zusammenspiel von SAP und Microsoft SQL 2000 Praxisdemo mit Remote-Zugriff auf einen 64-bit Enterprise Server im Unisys SAP Competence Center Walldorf Summary

38 Intel Itanium 2 Architectural Features 6.4 GB/s 1024 TB GHz Memory Addressing System Bus Bandwidth On-die L3 Cache On-die Registers Execution Units Core Frequency Issue Ports 328 Registers 6 Instructions / Cycle 3/6/9 MB Instructions / Clk 6 Integer, 3 Branch 2 FP, 1 SIMD 2 Load, 2 Store Performance via Parallelism

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40 AriesOrion Aries Orion bit – Itanium 232-bit – Xeon MP Unisys ES7000 Server Familie Modelle Heute verfügbar!

41 Unisys 64-bit ES7000 Architektur ICH LANUSB PCIIDE PCI FLASH SNC Memory IA64 CPU SNC Memory IA64 CPU SNC Memory IA64 CPU SNC Memory IA64 CPU SIOH (IOHM) P64H2 ICH LANUSB PCIIDE PCI FLASH P64H2 SIOH (IOHM) SPS (ISPM) SIOH-I

42 Unisys 64-bit ES7000 Architektur verteilte Shared-Memory Architektur Bis zu 4 Prozessor/Memory Knoten Jeder Knoten enthält bis zu 4 Prozessoren und 32GB RAM Knotenkontroller ermöglichen den Zugriff auf andere Knoten und E/A Hubs bis zu 16 Itanium2 Prozessoren 1.3GHz mit 3MB on-die Cache 1.5GHz mit 6MB on-die Cache bis zu 2 Crossbars Interconnect Prozessor/Memory Knoten und E/A Hubs Datendurchsatz pro Verbindung bis zu 6.4 GB/sec, non-blocking, Full-Duplex Datendurchsatz bis zu 38.4 GB/s pro Crossbar

43 Unisys 64-bit ES7000 Architektur - Memory Hochleistungsspeicherarchitektur bis zu 128GB RAM großer, flacher virtueller Adressraum bis zu 16 Terabytes 8 TB for Windows kernel 8 TB for user processes Performance Boost für Windows Kernel und Anwendung kein 32-Bit PAE/AWE Mapping/Un-Mapping Aufwand 1.Zuordnung physische Seiten 2.Zuordnung eines virtuellen Adressfensters 3.Mappen der physischen Seiten auf das VA Fenster Effektivere Adressumsetzung von virtuell auf physisch, weniger (TLB) Fehlzugriffe Bis zu 4 Wege Memory Interleave erlaubt parallelen Speicherzugriff

44 OLAP Processing Results 64 vs. 32-bit LOwERT LLOOwwEERRTTHEBETTERHEBETTERLLOOwwEERRTTHEBETTERHEBETTER * 64-bit processor was slightly faster Point when 32 bit becomes unstable

45 SAP APO-DP benchmark Advanced Planner and Optimizer (APO) Demand Planning (DP) solution Unisys ES with sixteen 1.5GHz Itanium 2 processors attained the world record performance achieving 586,319/hour planned characteristic combinations on an aggregate level running Microsoft Windows Server 2003 and Microsoft SQL Server 2000 (64-bit). This is 24 percent higher than IBMs p690 (474,162) using sixteen 1.3 GHz Power4 processors, IBM's Unix-based AIX operating system, and the Oracle 9i database. The IBM benchmark was the previous world record. Higher is better

46 64-bit vs. 32-bit Cube processing. LOwERT LLOOwwEERRTTHEBETTERHEBETTERLLOOwwEERRTTHEBETTERHEBETTER

47 TPC-C Itanium 2 Benchmarks CompanySystemtpmC$/tpmCDatabase Software Operating System # Server CPU's Date Submitted Availability Date HPHP Integrity Superdome Oracle Database 10g Enterprise EditionHP UX 11.iv2 64-Bit Base OS6411/4/20034/14/2004 HPHP Integrity Superdome Oracle Database 10G Enterprise EditionHP UX 11.iv2 64-Bit Base OS647/30/200312/31/2003 HPHP Integrity Superdome Microsoft SQL Server 2000 Enterprise Ed. 64-bit Microsoft Windows Server 2003 Datacenter Edition 64-bit648/27/200310/23/2003 HPHP Integrity Superdome Microsoft SQL Server 2000 Enterprise Ed. 64-bit Microsoft Windows Server 2003 Datacenter Edition645/20/200310/23/2003 NEC NEC Express5800/1320Xd c/s w/Express5800/12Rf Microsoft SQL Server 2000 Enterprise Ed. 64-bit Microsoft Windows Server 2003 Datacenter Edition 64-bit3210/9/200312/1/2003 NECNEC Express5800/1320Xd Oracle Database 10g Enterprise Edition Microsoft Windows Server 2003 Datacenter Edition 64-bit329/8/20032/15/2004 Unisys ES7000 Aries 420 Enterprise Server Oracle Database 10g Enterprise Edition Microsoft Windows Server 2003 Datacenter Edition 64-bit1610/20/20032/15/2004 HPHP Integrity rx5670 Linux Oracle Database 10g Enterprise EditionRed Hat Enterprise Linux AS 349/5/200312/31/2003 HPhp server rx Oracle Database 10G Standard EditionHP UX 11.iv2 64-Bit Base OS47/30/200312/31/2003 HPhp server rx Microsoft SQL Server 2000 Enterprise Ed. 64-bit Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition44/24/20038/1/2003

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50 Agenda Unternehmensdarstellung 32-Bit oder 64-Bit Technologie, Limits und Benefits 64-Bit Hardware Architektur-Ansätze Implementierungsbeispiel im Zusammenspiel von SAP und Microsoft SQL 2000 Praxisdemo mit Remote-Zugriff auf einen 64-Bit Enterprise Server im Unisys SAP Competence Center Walldorf Summary

51 Server Konsolidierung SAP MS SQL Server 2000 Anforderung: zwei SAP Systeme sollen mit ihren SQL Server Datenbanken auf einen Server konsolidiert werden. Das Zielsystem soll über eine Kapazitätsreserve von 20% verfügen, die den Anwendungen für Lastspitzen zur Verfügung stehen soll. Das BW System benötigt große Datenbankcaches Das ERP System hat eine hohes Transaktionsaufkommen und darf durch den gleichzeitigen Einsatz von BW nicht in den Antwortzeiten beeinflusst werden.

52 Derzeitige Systemlandschaft ERP System (1-n Server ) BW System (1-n Server) SQL1 SQL2 App2 App1

53 Frei 20% BW 40% ERP 40% Server Konsolidierung Freie Kapazität (für weitere Anwendungen oder Lastspitzen) SQL1 ERP App1 SQL2 BW App2 Neuer Server

54 Frei 20% BW 40% ERP 40% Server Konsolidierung Freie Kapazität (für weitere Anwendungen oder Lastspitzen) SQL1 ERP App1 SQL2 BW App2 Neuer Server

55 BW 70% ERP 30% Server Konsolidierung Lastkonflikt Freie Kapazität (für weitere Anwendungen oder Lastspitzen) SQL1 ERP App1 SQL2 BW App2 Neuer Server

56 BW 50% ERP 50% BW 60% ERP 40% Server Konsolidierung mit Resource Management SQL1 ERP App1 SQL2 BW App2 Neuer Server Eingestellte Lastwerte

57 BW 50% ERP 50% BW 50% ERP 50% Server Konsolidierung mit Resource Management SQL1 ERP App1 SQL2 BW App2 Neuer Server Eingestellte Lastwerte

58 Agenda Unternehmensdarstellung 32-Bit oder 64-Bit Technologie, Limits und Benefits 64-Bit Hardware Architektur-Ansätze Implementierungsbeispiel im Zusammenspiel von SAP und Microsoft SQL 2000 Praxisdemo mit Remote-Zugriff auf einen 64-Bit Enterprise Server im Unisys SAP Competence Center Walldorf Summary

59 Agenda Unternehmensdarstellung 32-Bit oder 64-Bit Technologie, Limits und Benefits 64-Bit Hardware Architektur-Ansätze Implementierungsbeispiel im Zusammenspiel von SAP und Microsoft SQL 2000 Praxisdemo mit Remote-Zugriff auf einen 64-Bit Enterprise Server im Unisys SAP Competence Center Walldorf Summary

60 keine Adressierungslimits mit 64-Bit Technologie (PAE, 3GB, AWE entfällt) Ideale Plattform für große OLTP Datenbanken und Data Warehouse Datenbanken Ideale Plattform zur Anwendungskonsolidierung SAP & Siebel Benchmarks beweisen eine Skalierung über auch für Anwendungen über 8 CPUen hinaus Summary

61 Precision Thinking. Vielen Dank Relentless Execution.


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