Dem Trend der Risc-Systeme folgend setzen AMD und Intel in neuen CPU-Generationen Doppelkerne ein. Damit erreichen moderne Uni-Prozessormaschinen plötzlich Leistungen, für die bislang Zwei-Wege-Systeme nötig waren. Wir haben zwei dieser Systeme im Entry-Level-Bereich einem ersten Test unterzogen. Dabei mussten Dells PowerEdge 850 und Suns Fire X2100, beides Rechner im 1-HE-Rackformat, zeigen, was sie in Sachen Leistungsfähigkeit sowie Kompatibilität zu bestehenden Betriebssystemen und Applikationen leisten.
Dells PowerEdge 850 wird wahlweise von einem regulären Pentium-4-Prozessor oder dessen Nachfolger Pentium D mit 64-Bit-EMT und zwei CPU-Kernen angetrieben. Letzterer setzt die Leistungsfähigkeit des Single-CPU-Rechners auf das Niveau einer Doppelprozessormaschine. Das Chipset adressiert maximal 8 GByte Arbeitsspeicher in 4-Dimm-Sockeln über zwei DDR-2-Kanäle, die mit 533 oder 667 MHz arbeiten. Damit weist der vergleichsweise günstige Server mehr Rechen- und I/O-Performance auf als die meisten bisher verfügbaren Dual-Xeon-Maschinen. Auf Wunsch erhält der Kunde eine SCSI- oder S-ATA-Ausstattung. Maximal zwei Platten nimmt das Gehäuse auf, lässt dabei jedoch Hot-Swap-Einschübe vermissen. Den begrenzten Platz im flachen Rackgehäuse nutzt Dell äusserst geschickt aus.
Für den Test entsandte Dell einen 850er mit einer 3-GHz-Pentium-D-CPU, 2 GByte Arbeitsspeicher und zwei 160-GByte-
S-ATA-Platten.
Im Lieferumfang findet sich eine Management-CD, von der sich der Server starten lässt. Dells Management-Utility soll den Administrator bei der Systeminstallation unterstützen und nötige Treiber vor–installieren. Wer solche Tools verschmäht, kann natürlich direkt mit der Installations-CD des jeweiligen Betriebssystems ans Werk gehen. Allerdings funktioniert das derzeit nur mit den gängigen Windows-2003-Betriebssystemen, sowohl in der 32- als auch der 64-Bit-Variante. Probleme ergeben sich jedoch mit Linux. Den meisten aktuellen Distributionen fehlen der S-ATA-Treiber für das neue Intel-Chipset E7230 und ein passender Treiber für die XGI-Grafikkarte.
Über das Management-Utility lässt sich zumindest der Redhat-Enterprise-Server einrichten. Eine geskriptete Installation fügt die nötigen Treiber hinzu. Jedoch empfindet ein Linux-Kenner diese geführte Installation als lästig und langwierig. Die Partitionierung lässt dem Anwender nicht viel Spielraum, und vor der eigentlichen Installation will das Dell-Utility erst einmal alle fünf CDs der Redhat-Enterprise-4-Distribution auf die Platte kopieren.
Für den Test haben wir hauptsächlich den Windows-2003-Server-Standard-x64-Edition eingesetzt. Hier fehlen nach der Erstinstallation des Systems – ohne Dell-Tool – zunächst ein paar Treiber, allen voran für die GBit/s-Ethernet-Interfaces. Diese lassen sich jedoch im Handumdrehen von der Dell-CD nachinstallieren. Dort findet sich ebenfalls ein kleines Systems-Management-Tool mit einer Browser-GUI. Dieses zeigt Details zur Hard- und Softwarekonfiguration der Maschine und macht den Administrator auf Probleme aufmerksam. Die automatische Installation von Windows über das Dell-Setup-Utility fügt alle nötigen Treiber in die Installationsprozedur ein.
Im Test erbringt der Pentium-D rund fünf bis zehn Prozent langsamere Benchmark-Ergebnisse als ein Dual-Core-Opteron 270. Dafür kann das duale DDR-2-Interface mit einer Durchsatzrate von 5 GByte/s gegenüber 4,6 GByte/s auf Opteron-Systemen punkten.
Der PowerEdge 850 liefert eine sehr hohe Performance für einen kompakten Server seiner Klasse, jedoch hängt die Gesamtausstattung des Systems ein wenig schief. CPU- und I/O-Leistung lassen den Server aktuelle Dual-Xeon-Modelle übertreffen, dafür mangelt es dem 1-HE-System an Komponenten für die Betriebssicherheit. Ein Hardware-Raid für die S-ATA-Laufwerke erfordert einen externen PCI-X- oder PCI-e-Controller, Hot-Swap-Aufnahmen für die Platten fehlen und es gibt nur ein Netzteil. Als Edge-Server für Infrastrukturdienste ist der 850 zu stark. Für einen Mail- oder Applikationsserver reicht die Power, doch fehlt es da an Ausfallsicherheit.
Ähnlich stellt sich das Bild bei Suns Entry-Level-Maschine X2100 dar. Je nach Kundenwunsch stattet Sun die Maschine mit einem Single- oder Dual-Core-Opteron der 1xx-Familie aus. Für den Test lieferte Sun ein System mit 4 GByte Arbeitsspeicher sowie einer 175er-Doppelkern-CPU mit 2,2-GHz Taktrate. Anders als in anderen Opteron-Serverdesigns von Sun kommt beim «Aquarius»-Server kein AMD-, sondern ein Nforce-4-Ultra-Chipsatz von Nvidia zum Einsatz. Zudem setzt Sun keinen regulären Opteron 1xx mit einem 940-Pin-Sockel ein. AMD offeriert auch einen günstigeren Opteron 1xx mit Sockel 939. Dieser verfügt nur über einen statt drei Hyper-Transport-Kanäle und arbeitet zudem mit günstigeren, unregistered DDR-400-Speichermodulen.
Der Nforce-4-Pro enthält bereits ein 1-GBit/s-Ethernet-Interface, zwei S-ATA-Kanäle mit Raid-Funktion und ausreichend USB-Schnittstellen. Als zweiten NIC bindet das Sun-System einen Broadcom-Chip über einen internen PCI-e-1x-Link an. Für eine Erweiterungskarte stellt der Rechner einen PCI-e-8x-Slot bereit, reine PCI-Geräte gibt es im X2100 ausser dem integrierten ATI-Rage-128-Grafikchip nicht. Das Nvidia-Chipset übernimmt auch die Steuerung der insgesamt sechs Lüfter im X2100. Dabei reagiert die Temperatursteuerung sehr feinfühlig. Während einer Systeminstallation ändern die Ventilatoren andauernd ihre Drehzahl, je nachdem, wie die CPU gerade belastet wird. Läuft das System unter Volllast, erzeugen die Ventilatoren ein sehr lautes, unangenehm leierndes Laufgeräusch aufgrund der permanenten Regelung.
Im Gegensatz zur Dell-Maschine funktioniert die Linux-Installation einer aktuellen Debian-Distribution auf dem Aquarius ohne jegliche Zwischenfälle. Linux bringt alle Treiber sowohl für beide NIC-Interfaces als auch die integrierten S-ATA-Schnittstellen und die ATI-Grafikkarte mit – ein besonderes Installationsprogramm entfällt. PS2-Schnittstellen für Tastatur und Maus fehlen, diese Geräte müssen über USB oder einen passenden Umsetzer angebunden werden. Auch der Windows-2003-Server läuft in seiner 32- als auch 64-Bit-Variante auf dem X2100 ohne Schwierigkeiten, allerdings bringt das System selbst keine NIC-Treiber mit. Die lassen sich aber über die herstellereigenen Treiber von Nvidia und Broadcom nach–installieren. Um die aktuellen Treiber zu bekommen, sollte der Administrator gleich zu den Webseiten von Nvidia und Broadcom aufbrechen. Auf Suns stellenweise chaotischer Website findet man zwar alles Mögliche zum Download, nur keine Windows-Treiber für den X2100. Zudem läuft natürlich Solaris 10 auf der Maschine – sonst wäre es wohl kein Sun-Server.
Aufgrund des DDR-1-400-Speichers ist die Memory-Bandbreite des Aquarius leicht geringer als die des PowerEdge 850, dafür schneidet die CPU spürbar
besser ab.
Auch dem X2100 fehlen wichtige Redundanzmodule wie duale Netzteile. Dafür setzt Sun zwei Hot-Swap-fähige S-ATA-Einschübe für die Laufwerke und den im Nforce-4 integrierten S-ATA-Raid-1-Controller ein. Im Gegensatz zum Dell-Rechner stellt sich die Sun-Hardware kompatibler dar bei der Installation von Linux. Zudem ist der Rechner bei vergleichbarer Ausstattung etwas günstiger.
Im direkten Vergleich schneiden beide Systeme recht gut ab. Dells PowerEdge liefert eine insgesamt sehr hohe Performance für einen kompakten Server seiner Klasse. Probleme gibt es hingegen bei der Installation von Linux. Die Sun-Maschine bietet zwar etwas weniger Memory-Bandbreite als der Dell-Server, dafür schneidet die CPU besser ab. Ausserdem ist die Sun-Hardware kompatibler, insbesondere bei der Linux-
Installation. Suns Fire X2100 gewinnt deshalb die Auszeichnung «Testsieger», wenn auch nur mit geringem Vorsprung. Dazu beigetragen hat nicht zuletzt auch der etwas günstigere Preis (bei vergleichbarer Ausstattung).
Die Testkandidaten im Vergleich
Die High-end-Serverschmieden waren mit ihren Risc-Prozessoren den PC-Servern einen grossen Schritt voraus. HP, IBM und Sun führten bereits vor Jahren Mehrkern-Prozessoren auf einem einzigen Prozessormodul ein. Die Multi-Kern-Technologie hält jetzt auch Einzug bei Server- und Desktop-CPUs mit x86-64-Technologie. Als Wegbereiter für die Doppelkern-Technik kann man Intels Hyperthreading ansehen: Ein Prozessorkern verarbeitete zwei Instruktionen simultan und stellte sich dem System als Dual-CPU-System dar. Zwar konnten Hyperthreading-CPUs keine enormen Geschwindigkeitsvorteile erzielen. Jedoch bereiteten sie die Anwendungen und Betriebssysteme darauf vor, verstärkt mit Multithreading zu arbeiten und damit die kommenden echten Multikern-CPUs effizient zu unterstützen.
Dual Core ist hauptsächlich wegen des Preises ein Thema: Wer mit einem Dual-CPU-Server zurechtkommt, kann sich ab sofort mit einem Single-CPU-Server mit zwei Cores begnügen. Die Maschine kostet weniger, liefert jedoch eine vergleichbare Leistung. Anwender mit hohen Anforderungen an die Serverleistung erhalten für das gleiche Geld eine Maschine mit der doppelten CPU-Kern-Anzahl und damit fast die doppelte Leistung. Eine wesentliche Neuerung stellt das Speicher-Interface dar, das mit der grösseren Zahl an Adressleitungen mehr als 4 GByte RAM adressieren kann, wovon speicherhungrige Anwendungen profitieren. Die 64-Bit-Instruktionen zur reinen Datenbearbeitung oder parallelen Arithmetik (SSE2 & 3) nutzen Server noch wenig.
Trotz Softwarekompatibilität gehen AMD und Intel das Dual-Core-Thema mit verschiedenen Architekturen an. AMDs Opteron integriert einen Dual-Channel-DDR-1-Speichercontroller und drei Hyper-Transport-Links. Über diese 64 Bit breiten und mit 1 GHz getakteten HT-Kanäle unterhält sich die CPU mit anderen Prozessoren oder der Peripherie. AMD offeriert den Prozessor in drei Familien: 1xx, 2xx und 8xx. Der Unterschied besteht in der Zahl der HT-Links, die mit Kohärenzprotokoll arbeiten. Nur kohärente HT-Kanäle können CPUs miteinander verbinden und die CPU-Caches abgleichen. Die 2xx-CPUs besitzen einen kohärenten Kanal (für Dual-CPU-Server), die 1xx keinen (Single-CPU), und bei den 8xx-Modellen arbeiten alle HT-Kanäle kohärent (bis acht CPUs). Einfache HT-Kanäle binden Chipsätze wie HT-to-PCI-e- oder HT-to-PCI-X-Bridges an und kommunizieren darüber mit der Peripherie. Diese Architektur verzichtet auf den klassischen externen Memory Control Hub (auch als «Northbridge» bekannt). Damit braucht AMD kein teures Serverchipset.
Die bisherigen Opteron-Modelle mit den Typenbezeichnungen x40 bis x54 integrieren einen CPU-Kern und arbeiten mit Geschwindigkeiten bis 2,8 GHz. Mit zwei Kernen laufen die Modelle x65 bis x80 bei Geschwindigkeiten zwischen 1,8 und 2,4 GHz. Das Besondere an den Dual-Core-Prozessoren ist, dass sie nicht mehr Strom als ihre Ein-Kern-Vorgänger brauchen und in den gleichen Sockel passen. Laut AMD kann daher jedes Opteron-Board auch DC-Prozessoren betreiben, der Anwender muss im Zweifelsfall ein Bios-Update des Boardherstellers einspielen.
Neben den Standard-Prozessormodellen mit einer maximalen Stromaufnahme von 90 Watt offeriert AMD besondere HE- und EE-Prozessoren, die sich mit 55 und 30 Watt zufriedengeben, dafür aber langsamer laufen. Im Lauf des kommenden Jahres wird AMD eine neue Opteron-Modellreihe auf den Markt bringen, die nicht mehr sockelkompatibel zu der aktuellen arbeitet. Diese neuen Prozessoren werden dann DDR-2-Speicher-Interfaces enthalten und eventuell auch einen schnelleren HT-Link verwenden. Auf der längerfristigen Roadmap stehen CPUs mit vier und mehr Kernen und Erweiterungen wie Kerne, die sich auf Chip-Ebene umprogrammieren lassen.
Intel führt Doppelkerne ebenfalls in drei Familien ein: Desktop, Entry-Level- und Midrange-Server. Der Pentium-4-Nachfolger Pentium D – wobei «D» für Desktop, nicht für Dual Core steht – integriert zwei 64-Bit-Kerne, kann aber nur als Einzel-CPU arbeiten. Zum Pentium D gibt es verschiedene Chipsätze für Desktops (945, 955) und einen Serverchipsatz für Einsteigerserver E7230. Dieser Chip integriert einen Dual-Channel DDR-2-Speichercontroller bis 667 MHz, den S-ATA-Controller sowie PCI-e-Busse. Für High-end-Workstations und Mittelklasseserver fertigt Intel den neuen Xeon DP (Dual-Processor, Code–name «Paxville DP») mit zwei Kernen und 64 Bit. Dazu gibt es noch das Serverchipset «Lindenhurst». Einen Schritt weiter mit dem Chipsatz, aber nicht der CPU, ist Intel bei seinen Mehrwegesystemen. Das «Twincastle»-Chipset spricht vier Xeon-MP-CPUs über zwei Frontside-Busse an und adressiert vier DDR-2-Speicherkanäle sowie mehrere PCI-e-Busse. In der ersten Jahreshälfte 2006 folgt ein Chipset «Blackford» für die DP-Plattform. Das stellt dann jeder CPU einen eigenen Frontside-Bus zur Verfügung, so dass sich nur zwei Kerne einen FSB-Kanal teilen müssen. Noch 2006 will Intel ein neues Core-Design, das die besten Eigenschaften der «Netburst»- und «Pentium-M»-Architektur vereint, auf denMarkt bringen. Zur Zeit liefert ein Intel-Xeon-Prozessor bei 3 GHz etwa so viel Leistung wie ein AMD Opteron bei 2 GHz. Die «Woodcrest»-Architektur soll das ändern und damit langsamer getaktete CPUs mit höherer Leistung schaffen. Für einen Zeitrahmen nach 2006 peilt Intel mit «Whitefield» eine Architektur an, die mehr als zwei Cores pro Prozessor verwendet.
