Что значит программно аппаратный комплекс

Комплексы программно-аппаратные: назначение и принцип работы

Компьютеры позволяют автоматизировать огромное количество операций, которые ранее были под управлением людей. Скорость обработки данных компьютерами раскрывает широкие возможности, применимые в различных сферах человеческой деятельности, оставляя людям лишь самые важные функции по настройке и управлению различных цифровых систем. Современные комплексы программно-аппаратные (ПАК) позволяют оптимизировать не только отдельные операции, но и целые рабочие процессы, состоящие из множества действий.

Определение ПАК

Формально под определение «комплексы программно-аппаратные» подпадает огромное количество различных цифровых систем, начиная от простых персональных компьютеров, заканчивая объемными хранилищами данных и комплексными системами безопасности. Однако среди IT-специалистов есть определённое разделение. Минимальной частью системы является устройство, в зависимости от сложности оснащённое встроенным ПО или просто соединённое с центром обработки сигналов. Несколько устройств, объединённых общей задачей, с единым узлом сбора и обработки информации, уже можно назвать полноценным ПАК. Многопользовательские сети с распределением функций поддержки и управления, постоянным обслуживанием которых занимаются специалисты, называются автоматизированными системами, в состав которых могут входить как ПАК, так и различные устройства с распределением степени доступа.

Сферы применения

IT-специалист способен разработать и развернуть собственный комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих обмениваться и обрабатывать практически любые виды информации для технологических задач, выполнение которых требует автоматизации. Также существуют и готовые решения от различных производителей, активно внедряемые в различные сферы деятельности. Области применения ПАК довольно обширны на сегодняшний день. Перечислим основные из них:

• Управление базами данных. Системы обработки запросов от многочисленных пользователей к общему хранилищу информации могут быть как разработаны работниками IT-отдела, так и приобретены готовыми у производителей.
• Медицинские исследования. Всё больше методов диагностики человеческих заболеваний автоматизируются для повышения скорости и качества обследований. Среди них — и простейший программно-аппаратный комплекс, позволяющий за мгновения получить рентгеновский снимок на экране в кабинете врача, и сложнейшие комплексы ведения огромного количества больничных карт пациентов.
• Производственная сфера. Автоматическое управление широко внедряют во множество производственных станков и аппаратов, это позволяет исключить человеческий фактор и снизить затраты на контроль, который можно осуществлять прямо в процессе изготовления продукции.
• Системы безопасности. Широкий спектр различных решений для осуществления пожарной защиты и прочей охранной деятельности материальных ценностей, а также множество комплексов по защите информации от уничтожения или кражи.

Преимущества и недостатки готовых ПАК перед комплексами собственной сборки

• Готовое оборудование, на развёртывание которого уйдёт минимум времени.
• Все компоненты комплекса проходят многоступенчатое тестирование на совместимость и отказоустойчивость. Специалисты компаний, выпускающих ПАК, используют оригинальное ПО для максимальной оптимизации взаимодействия всех частей комплекса.
• Минимальное количество обслуживающего персонала. Многие ПАК не требуют от пользователя глубоких знаний IT-технологий, а техподдержка от производителей способна помочь в решении большинства типовых проблем без вызова специалиста.
• Гибкость. Готовый комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих выполнять расширенный спектр операций в своей области привлекает покупателей универсальностью.

• Стоимость готовых решений может быть выше, чем разработанные для конкретного процесса комплексы программно-аппаратные от IT-специалистов внутри компании.
• Гибкость сборных ПАК может быть недостаточна для решения определённых задач, где требуется уникальный подход.
• Несанкционированное вмешательство в аппаратную или программную части комплекса зачастую приводит к ограничению гарантийного обслуживания.

Примеры ПАК от специалистов Oracle

Компания Oracle — признанный во всём мире авторитет в вопросах обслуживания баз данных. Начиная с 2008 года компания выпускает Exadata — комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих компьютерам и рабочим станциям пользователей одновременный разноуровневый доступ к определённой информации. Отличительной особенностью Exadata является применение ячеек — отдельных автономных серверов, что позволяет быстрее обрабатывать запросы с большим объёмом информации. Среди других готовых решений от Oracle существует ПАК для быстрого развёртывания системы — Database Appliance, специально предназначенный для минимизирования затрат и времени на установку и настройку необходимого ПО. Также есть комплексы для использования облачных технологий (Private Cloud Appliance), для хранения большого объёма информации (Big Data Appliance) и даже для защиты целостности данных (Zero Data Loss Recovery Appliance).

Принципы работы ПАК Oracle

Exadata представляет собой программно-аппаратный комплекс предназначенный для централизованного управления базами данных и распределения хранимых файлов между отдельными ячейками. Тогда как основная система работает с большинством запросов, отсеивая ненужную информацию ещё в системе хранения, ячейки могут работать напрямую, передавая значительные объёмы сведений. Данные распределяются на несколько ячеек, что позволяет увеличить производительность запросов. Zero Data Loss Recovery Appliance освобождает ресурсы центральной системы, затрачиваемые на резервное копирование данных. Этот комплекс разработан намеренно для баз данных под управлением приложений Oracle и легко интегрируется для защиты нескольких баз, предоставляя возможности сквозной проверки и защиты критичной информации.

Медицинские ПАК

Наглядно простые комплексы программно-аппаратные можно встретить в специально оборудованных «центрах здоровья». Эти отделения российских поликлиник и больниц открываются для популяризации здорового образа жизни, согласно приказу Минздравсоцразвития с 2009 года. Они позволяют быстро провести общую диагностику здоровья на основе показаний основных параметров тела. Биоимпендансметр АВС-01 «Медасс», входящий в состав ПАК «Здоровье-Экспресс», позволяет за считанные минуты оценить психосоматическое и физическое состояние пациента, вывести результаты на компьютер и назначить рекомендации по улучшению здоровья.

ПАК на производстве

Применение шаговых двигателей позволяет выполнять производственные задания с точностью, недоступной человеческим рукам. Оснащение производственных аппаратов встроенными компьютерами — это и есть применение специализированных ПАК. Принцип действия таких комплексов довольно прост: квалифицированный рабочий задаёт схему изделия, используя встроенное программное обеспечение, после чего станок выполняет заданное количество запланированных действий.

Системы мониторинга и безопасности

Различные анализаторы, тестеры и датчики чаще всего объединены в общую систему мониторинга, в том числе и программно-аппаратный комплекс. Системы видеонаблюдения, контроля доступа, как физического, так и информационного, — всё это примеры применения ПАК. Универсализация протоколов взаимодействия различных приборов позволяет создавать комплексы любой сложности и функциональности. Производители не стоят на месте, предлагая множество готовых решений для организаций и производств.

Выгодны ли ПАК?

Итак, программно-аппаратные комплексы действительно способны сэкономить время и обеспечить надёжную работу в нужной сфере. Может показаться, что необходимость в IT-специалистах отпадает, но разобраться самим во всех тонкостях готовых ПАК не так уж легко. Безусловно, о целесообразности применения любых автоматизированных систем может судить лишь профессионал с достаточной квалификацией. Скорее, ПАК способны значительно ускорить работу специалиста, нежели заменить его совсем.

Источник

Программно-аппаратные комплексы Oracle — открываем тему

Открываем тему — потому что в рамках одной статьи рассказать про восемь различных программно-аппаратных комплексов Oracle можно только в формате «открытия темы». Поэтому сегодня мы «пробежимся» по Exadata, Exalogic, SuperCluster, Exalytics, Database Appliance, Big Data Appliance, Private Cloud Appliance и Zero Data Loss Recovery Appliance, а в других материалах будем обсуждать каждую продуктовую линию отдельно и детально.

На самом деле термин «программно-аппаратные комплексы», которым мы будем пользоваться в этой статье, не вполне корректен, ведь любые вычислительные системы по определению являются программно-аппаратными комплексами. Правильнее говорить об оптимизированных программно-аппаратных комплексах. Потому что каждый программно-аппаратный комплекс — это результат тщательнейшего проектирования, подбора компонентов, настройки программного обеспечения, комплектации решения функциональностью и, конечно, оптимизации.

Аппаратное обеспечение и программное обеспечение проектируются, тестируются и отлаживаются совместно. И если вы знаете, на каком оборудовании будут работать приложения, то вы можете добиться высочайшей производительности, вероятность «сюрпризов» от несовместимости компонентов при этом становится меньше, а оказание поддержки — проще. Заказчикам не приходится подбирать и оптимизировать компоненты — серверы, диски, процессоры, сетевые компоненты, память и т.п. Устанавливать и настраивать программное обеспечение, тестировать работоспособность каждого сервера, заниматься их последующим обновлением и т.п. тоже не нужно. Существенно упрощается обслуживание ИТ-инфраструктуры. Именно в этом заключается идея программно-аппаратных комплексов, которые компания Oracle начала создавать с 2008 г. — самостоятельно разрабатывать программно-аппаратные конфигурации для достижения наивысшей производительности.

Exadata

Машины Exadata были дебютом Oracle в жанре программно-аппаратных комплексов. Exadata — это машина, предназначенная исключительно для выполнения СУБД Oracle. Она используется для OLTP-нагрузок, для хранилищ данных, для смешанных нагрузок, для консолидации приложений на базе Oracle Database. На аппаратном уровне Exadata в зависимости от конфигурации — это и быстрая дисковая подсистема и 40-гигабитная сеть Infiniband, а также многотерабайтная оперативная память и FLASH-память на десятки терабайт. То есть, с аппаратной точки зрения — это очень быстрые и мощные машины.

Но важнейшей особенностью архитектуры Exadata являются так называемые ячейки (рис. 1). Каждая ячейка Exadata — это самостоятельный сервер с 12 дисками и специальным ПО Exadata Software. Ячейки Exadata — это не просто серверы хранения, они умеют выполнять множество операций самостоятельно. Это операции, которые в традиционной архитектуре делает сама СУБД Oracle — тем самым серверы баз данных разгружаются для других операций. Не всегда очевидный, но очень важный момент — многие ресурсоемкие запросы требуют перекачки больших объемов данных с дисков по сети на сервера СУБД Oracle для обработки. В случае использования ячеек, зачастую удается отфильтровать заведомо ненужные данные прямо на системе хранения, чтобы передавать в СУБД требовалось только ничтожную часть первоначального объема данных. Это позволяет в некоторых случаях увеличивать производитльность запросов в десятки и сотни раз. Ячейки не связаны между собой непосредственно, что позволяет распараллеливать запросы без накладных расходов. Количество ячеек в системе неограниченно, при этом данные «размазаны» между многими ячейками Exadata.

Важно понимать, что даже если самостоятельно собрать похожий аппаратный комплекс на оборудовании Oracle или других производителей, создать на его основе систему, аналогичную Exadata не получится. Дело в том, что программное обеспечение Exadata, которое отвечает за большую часть преимуществ Exadata, включая гибридно-колоночную компрессию, индексы хранения, работа c FLASH-картами и т.д., поставляется только с Exadata. Благодаря оптимизации, которую проходят комплексы Exadata и использованию Exadata Software, система в целом работает в разы быстрее, чем любые аналогичные, но обычные, неоптимизированные конфигурации.

Database Appliance

Oracle Database Appliance — это программно-аппаратный комплекс, который изначально был ориентирован на малый и средний бизнес, как его понимают в США. Упор сделан на простоту использования. Пользователи Database Appliance – это те, кому необходимо быстро и легко развернуть СУБД Oracle в отказоустойчивой конфигурации и при этом минимизировать затраты на ее обслуживание. После того, как заказчик приобретает Database Appliance, система сама закачивает с сайта Oracle программное обеспечение, устанавливает и настраивает его. В результате пользователь получает готовый отказоустойчивый кластер, который на текущий момент (конфигурация X5-2) состоит из двух узлов, на каждом из которых установлено по два 18-ядерных процессора и 256 ГБ оперативной памяти (при желании можно расширить то 768 ГБ). В ODA также входит дисковая полка с шестнадцатью 4-терабайтными дисками (суммарно 64 ТБ «сырого» пространства) плюс дополнительные SSD-диски для хранения часто запрашиваемых данных и логов. Также можно докупить еще одну дисковую полку.

Как вы понимаете, на такой конфигурации могут работать довольно серьезные базы данных, так что малый бизнес для Database Appliance — далеко не предел. С другой стороны, если для вашего бизнеса 72 процессорных ядра много, то не нужно платить сразу за все — можно для начала лицензировать меньшее количество ядер (минимально два ядра), все остальные будут временно заблокированы. Когда с течением времени вашему бизнесу потребуются дополнительные вычислительные мощности, можно приобрести лицензию на необходимое количество ядер — и они будут активизированы. Так Database Appliance оптимизирует затраты клиентов.

Изначально Oracle Database Appliance задумывали, как машину для базы данных Oracle, но затем заказчики получили возможность устанавливать на эту конфигурацию виртуальную машину Oracle и разворачивать на ней полноценные решения — со слоями приложений, базы данных и т.д. А поскольку виртуальная машина Oracle поддерживает частичное лицензирование, можно лицензировать одни процессорные ядра только для виртуальной машины и серверов приложений, другие — только для слоя базы данных и т.д.

Exalogic

Oracle Exalogic — это Exadata «наоборот», аналогичная машина, оптимизированная для выполнения слоя приложений Oracle. Exalogic, построенная на архитектуре Intel, предлагает высочайшую производительность для Oracle Fusion Middleware, приложений Oracle (таких как Oracle E-Business Suite, Utilities, Siebel и т.д.) и виртуальных машин, она оптимизирована для приложений WebLogic.

Exalogic — это очень мощная машина. У нее до 30 вычислительных узлов, до 1080 ядер Xeon, встроенное хранилище для огромных объемов данных — дисковый массив ZFS на 80 ТБ. Конечно, заказчик может создать подобную конфигурацию сам, но тогда у него не будет главного — флажка «Enable Exalogic Optimizations» на панели администратора (рис. 2). А он включает многочисленные оптимизации и специальныое ПО, которое позволяет, как и в случае Exadata, значительно ускорить систему, по сравнению с обычными конфигурациями.

SuperCluster

Oracle SuperCluster — это машина, которая сочетает в себе возможности Exadata и Exalogic на платформе SPARC. Фактически это машина для консолидации — на нее можно установить базу данных, слой приложений и настроить все это для совместной работы с использованием всех преимуществ SPARC-платформы, включая виртуализацию, отказоустойчивость и т.д. При этом на SuperCluster используются ячейки Exadata для ускорения работы базы данных. Но самое большое преимущество можно получить, когда на одном SuperCluster разворачивается целиком целая система, например, система Oracle E-Business Suite, или система SAP, которая состоит из серверов приложений и базы данных Oracle.

Сейчас существуют две продуктовые линии SuperCluster: одна на процессоре Т5, вторая — на процессорах М6. На рис. 3 приведено сравнение конфигураций SuperCluster Т5-8 и М6-32. Одно из основных преимуществ SuperCluster М6-32 — это огромный объем оперативной памяти, до 32 ТБ, а также 384 процессорных ядра. Если ваша бизнес-система требовательна к количеству процессоров, к объему оперативной памяти и, возможно, не слишком хорошо приспособлена для работы в кластере, то SuperCluster М6-32 закроет все потребности даже такой «капризной» системы.

Exalytics

Машина Oracle Exalytics предназначена для ускорения слоя бизнес-аналитики. Ее главные возможности — это ускорение работы Oracle Business Intelligence и Oracle Essbase благодаря использованию большого объема оперативной памяти, интеграция с Exadata, ускорение отчетов и задач планирования и бюджетирования, поддержка большого количества пользователей, использование технологий In-Memory технологий: Oracle TimesTen или Oracle Database с опцией ln-Memory.

Exalytics версии X5-4 имеет до 3 ТБ оперативной памяти, 72 процессорных ядра Intel, FLASH-хранилище объемом 4,8 ТБ и жесткие диски суммарным объемом 7,2 ТБ. Exalytics версии T5-8 — еще более «богатая» машина, у нее 4 ТБ оперативной памяти, 128 процессорных ядер SPARC T5 и 3,2 ТБ FLASH-памяти. Эту огромную вычислительную мощь имеет смысл использовать с огромным количеством одновременно работающих пользователей аналитической системы, в том числе для поддержки хранилищ данных, работающих на альтернативных платформах, и испытывающих проблемы с производительностью.

Private Cloud Appliance

Oracle Private Cloud Appliance — это инфраструктура для быстрого развертывания виртуальных машин на базе Oracle VM. Это удобный в использовании комплекс, который позволяет вам очень быстро развертывать виртуальные машины и управлять ими. Виртуальные машины создаются вручную из ISO-образов или из шаблонов Oracle VM. В Private Cloud Appliance, можно, например, создать простую виртуальную машину вроде Oracle Linux VM или Solaris VM за одну минуту, а 16-узловой кластер Oracle RAC — примерно за 45 минут. Кроме того, в OPCA используется относительно недавно приобретенная Oracle система SDN (Software Define Network) для быстрого создания и управления виртуальными сетями.

Инфраструктура предназначена для работы с Intel-ориентированными виртуальными машинами (Linux, Solaris, Windows). Можно приобрести минимальную двухузловую конфигурацию и наращивать ее до 25 узлов. Число процессорных ядер в такой максимальной конфигурации составит 900 (по 36 на узел), объем памяти — 6,4 ТБ (по 256 ГБ на узел). У системы есть небольшое собственное хранилище (ZFS Storage), но предполагается, что виртуальные машины будут использовать системы хранения, которыми располагает заказчик.

Zero Data Loss Recovery Appliance

Oracle Zero Data Loss Recovery Appliance — это первый в мире программно-аппаратный комплекс, созданный специально для защиты баз данных Oracle. Recovery Appliance обеспечивает непрерывную защиту бизнес-критичных баз данных, выполняя всю обработку процессов резервного копирования, чтобы минимизировать нагрузку на производственные сервера. Оно исключает риск потери данных и резко снижает накладные расходы, связанные с защитой данных на производственных серверах. Кроме того, Recovery Appliance масштабируется для защиты тысяч баз данных, гарантирует сквозную проверку достоверности данных, а также реализует полный жизненный цикл защиты данных, включая резервное копирование на диск, резервное копирование на магнитную ленту и дистанционную репликацию.

Новые возможности Oracle Zero Data Loss Recovery Appliance тесно интегрируются с функциями СУБД Oracle и утилитой Recovery Manager (RMAN) для резервного копирования. Recovery Appliance реализует архитектуру только инкрементного (incremental forever) резервного копирования, чтобы минимизировать нагрузку на производственные системы.

Основная цель Recovery Appliance — исключить потери критически важной информации в базе данных. Передача журналов транзакций Redo в режиме реального времени на резервную БД была впервые реализована в технологии Oracle Data Guard. Recovery Appliance распространяет эту технологию на все базы данных простым и экономически эффективным способом. Recovery Appliance предлагает такой же уровень защиты данных, как и Data Guard, для баз данных, где не требуется быстрое переключение на резервную БД.

Система Recovery Appliance «понимает» внутренние форматы блоков СУБД Oracle, что позволяет производить проверку целостности данных на глубоком уровне. Целостность данных во всех резервных копиях и блоках Redo автоматически проверяется при их получении системой Recovery Appliance.

Recovery Appliance автоматизирует и принимает на себя управление всеми процессами полного и инкрементного резервного копирования на ленты. В качестве опции в программно-аппаратном комплексе Recovery Appliance могут быть установлены адаптеры Fibre Channel 16 Гбит/с для пересылки данных непосредственно из Recovery Appliance на ленточные библиотеки с использованием входящего в комплект поставки высоко интегрированного ПО Oracle Secure Backup для управления.

Big Data Appliance

Oracle Big Data Appliance — это (в максимальной конфигурации) 18-узловой кластер с объемом оперативной памяти до768 Гбайт, 36 процессорными ядрами Intel и дисковым хранилищем 48 ТБ на каждом узле, предназначенный для работы Hadoop или Oracle NoSQL Database. В отличие от остальных программно-аппаратных комплексов Oracle, эта система разработана совместно с компанией Cloudera, одним из ведущих поставщиков дистрибутива Hadoop.

Сегодня с потребностью обработки гигантских объемов данных сталкиваются многие компании, которые должны заниматься глубоким анализом поведения клиентов, планировать высокоточную рекламу, объединять и анализировать данные из многих источников, в том числе неструктурированных, бороться с мошенничествами и т.д.

И последнее на сегодня. Пожалуйста, не пользуйтесь калькой с английского, и не называйте программно-аппаратные комплексы «инженерными системами». Это неправильно, потому что в русском языке под инженерными системами понимают совсем другое — системы электро-, тепло- и газоснабжения, водоснабжения и канализации, вентиляции и кондиционирования, освещения и связи. Вот почему наши оптимизированные программно-аппаратные комплексы достойны того, чтобы называть их своим именем — ведь они могут управлять целыми городами инженерных систем.

Источник