mireabulletinRussian Technological JournalRussian Technological Journal2782-32102500-316XRTU MIREA10.32362/2500-316X-2025-13-1-49-58JQICRJmireabulletin-1072Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ИНФОРМАТИКА. ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИINFORMATION SYSTEMS. COMPUTER SCIENCES. ISSUES OF INFORMATION SECURITYТехнико-экономический анализ серверов как вычислительных модулей вычислительных систем класса WSCTechnical and Economic Analysis of Servers as Computing System Modules of the Warehouse Scale Computer Classhttps://orcid.org/0009-0006-0801-429XПетушковГ. В.PetushkovGrigory V.

Петушков Григорий Валерьевич, проректор,

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78. 

Grigory V. Petushkov, Vice-Rector,

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454.

petushkov@mirea.ruСиговА. С.SigovAlexander S.

www.researchgate.net/profile/A_Sigov

Сигов Александр Сергеевич, академик Российской академии наук, д.ф.-м.н., профессор, президент,

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78. 

Scopus AuthorID: 35557510600,

ResearcherID: L-4103-2017, 

www.researchgate.net/profile/A_Sigov 

Alexander S. Sigov, Academician at the Russian Academy of Sciences, Dr. Sci. (Phys.–Math.), Professor, President, 

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454.

sigov@mirea.ruФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет»РоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian Federation2025040220251314958Copyright © Петушков Г.В., Сигов А.С., 20252025Петушков Г.В., Сигов А.С.Petushkov G.V., Sigov A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/1072Цели

Цели. Целью работы является технико-экономический анализ серверов как вычислительных модулей вычислительных систем (ВС) класса WSC (warehouse scale computer).

Методы

Методы. Основные результаты работы получены с использованием методов математического анализа и моделирования.

Результаты

Результаты. Проведен технико-экономический анализ вычислительных модулей или серверов на базе микропроцессоров класса Xeon (Intel, США) и им подобных. Приведен обзор подклассов микропроцессоров с указанием основных областей их использования, а также вариантов организации серверов и их основных составляющих. Надежность – комплексное свойство, которое, в зависимости от назначения объекта и условий его применения, может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств. Для обеспечения максимальной надежности сервера используют как резервирующие элементы – массивы дисков и блоков питания, так и резервные серверы, и специальные решения: использование горячей замены и подключения, методы повышения надежности оперативной памяти Error Checking and Correction для коррекции ошибок модулей оперативной памяти, контроль температурных режимов отсеков сервера.

Выводы

Выводы. Проведенный обзор вариантов организации серверов и их основных составляющих позволяет сделать вывод о достаточно высокой надежности их функционирования. От серверов, объединенных в ВС класса WSC, как от системы, требуется непрерывность функционирования в режиме 24/7 в течение длительного времени. Это требует разработки методик оценки надежности таких высоконадежных систем, включающих резервные элементы, по отношению к отказам аппаратуры и программного обеспечения, а также методик прогнозирования отказов и мер борьбы с их последствиями.

Objectives

Objectives. The work set out to technically and economically analyze servers as computing modules of computing systems of the warehouse scale computer (WSC) class.

Methods

Methods. The research was carried out using the methods of mathematical analysis and modeling.

Results

Results. The article provides a technical and economic analysis of computing modules or servers. Servers are created on the basis of Xeon (Intel) class microprocessors and the like. An overview of the microprocessor subclasses is given along with an indication of server organization options, as well as their main components and primary areas of use. Server reliability is a complex property that may include durability, maintainability and persistence, or certain combinations of these properties depending on the purpose of the object and the conditions of its use. To ensure maximum reliability, backup elements, including arrays of disks and power supplies, as well as backup servers, are used alongside special solutions, including the use of hot swapping and connection, checking and correction of random access memory errors, and temperature control of server compartments.

Conclusions

Conclusions. The review of options for organizing servers and their main components allows permits the conclusion that their operation is sufficiently reliable. However, servers integrated into the WSC class have special requirements, namely, continuity of operation in 24/7 mode for long periods of time. This requires the development of methods for assessing the reliability of such highly reliable systems, including backup elements, in relation to hardware and software failures, as well as methods for predicting failures and measures to combat their consequences.

надежностьрезервирующие элементыподклассы микропроцессоровerror checking and correctionкоррекция ошибокмассив дисковкласс WSCreliabilitybackup elementsMP subclasseserror checking and correctionerror correctiondisk arrayWSC classReferencesХенесси Д.Л., Паттерсон Д.А. Компьютерная архитектура. Количественный подход. 5-е изд. М.: Техносфера; 2016. 936 с.Henessey J.L., Patterson D.A. Komp’yuternaya arkhitektura. Kolichestvennyi podkhod (Computer Architecture. A Quantitative Approach): transl. from Engl. 5th ed. Moscow: Tekhnosfera; 2016. 936 p. (in Russ.). [Henessey J.L., Patterson D.A. Computer Architecture. A Quantitative Approach. 5th ed. Morgan Kaufmann; 2011. 856 p.]Сугак Е.В. Прикладная теория надежности. Практикум. М.: Лань; 2023. 312 с. ISBN 978-5-507-47014-3Sugak E.V. Prikladnaya teoriya nadezhnosti. Praktikum (Applied Reliability Theory. The Workshop. Textbook). Moscow: Lan; 2023. 312 p. (in Russ.). ISBN 978-5-507-47014-3Тенгайкин Е.И. Организация сетевого администрирования. Сетевые операционные системы, серверы, службы и протоколы. Практические работы. СПб.: Лань; 2022. 100 с. ISBN 978-5-8114-9783-6Tengaikin E.I. Organizatsiya setevogo administrirovaniya. Setevye operatsionnye sistemy, servery, sluzhby i protokoly. Prakticheskie raboty (Organization of Network Administration. Network Operating Systems, Servers, Services and Protocols. Practical Work). St. Petersburg: Lan; 2022. 100 p. (in Russ.). ISBN 978-5-8114-9783-6Коваленко С.М., Платонова О.В. Анализ задачи эффективной эксплуатации комплексов систем автоматизации и расчеты надежности на основе непрерывных моделей. Известия вузов. Машиностроение. 2014;8(653):75–89. http://doi.org/10.18698/0536-1044-2014-8-75-79Kovalenko S.M., Platonova O.V. Analysis of the operational efficiency of complex automation systems and the calculation of their reliability on the basis of continuous models. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Mashinostroenie = BMSTU J. Mechanical Engineering. 2014;8(653):75–89 (in Russ.). http://doi.org/10.18698/0536-1044-2014-8-75-79Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. СПб.: БХВ-Петербург; 2002. 608 с.Voevodin V.V., Voevodin Vl.V. Parallel’nye vychisleniya (Parallel Computing). St. Petersburg: BHV-Petersburg; 2002. 608 p. (in Russ.).Орлов С.А., Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем. СПб.: Питер; 2016. 688 с.Orlov S.A., Tsil’ker B.Ya. Organizatsiya EVM i system (Organization of Computers and Systems). St. Petersburg: Piter; 2016. 688 p. (in Russ.).Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. СПб.: БХВ-Петербург; 2006. 702 с. ISBN 5-94157-541-6Polovko A.M., Gurov S.V. Osnovy teorii nadezhnosti (Fundamentals of Reliability Theory). St. Petersburg: BHV-Petersburg; 2006. 702 p. (in Russ.). ISBN 5-94157-541-6Черкесов Г.Н. Надежность аппаратно-программных комплексов. СПб.: Питер; 2005. 479 с. ISBN 5-469-00102-4Cherkesov G.N. Nadezhnost’ apparatno-programmnykh kompleksov (Reliability of Hardware and Software Complexes). St. Petersburg: Piter; 2005. 479 p. (in Russ.). ISBN 5-469-00102-4Сапожников В.В., Сапожников В.В., Ефанов Д.В. Основы теории надежности и технической диагностики. СПб.: Лань; 2019. 588 с. ISBN 978-5-8114-3453-4Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov V.V., Efanov D.V. Osnovy teorii nadezhnosti i tekhnicheskoi diagnostiki (Fundamentals of Reliability Theory and Technical Diagnostics). St. Petersburg: Lan; 2019. 588 p. (in Russ.). ISBN 978-5-8114-3453-4Podgorny Y.V., Antonovich A.N., Petrushin A.A., Sigov A.S., Vorotilov K.A. Effect of metal electrodes on the steady-state leakage current in PZT thin film capacitors. J. Electroceram. 2022;49:15–21. https://doi.org/10.1007/s10832-022-00288-5Podgorny Y.V., Antonovich A.N., Petrushin A.A., Sigov A.S., Vorotilov K.A. Effect of metal electrodes on the steady-state leakage current in PZT thin film capacitors. J. Electroceram. 2022;49:15–21. https://doi.org/10.1007/s10832-022-00288-5Абдуллаев Д.А., Милованов Р.А., Волков Р.Л., Боргардт Н.И., Ланцев А.Н., Воротилов К.А., Сигов А.С. Сегнетоэлектрическая память: современное производство и исследования. Российский технологический журнал. 2020;8(5):44–67. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2020-8-5-44-67Abdullaev D.A., Milovanov R.A., Volkov R.L., Borgardt N.I., Lantsev A.N., Vorotilov K.A., Sigov A.S. Ferroelectric memory: state-of-the-art manufacturing and research. Rossiiskii tekhnologicheskii zhurnal. 2020;8(5):44–67 (in Russ.). https://doi.org/10.32362/2500-316X-2020-8-5-44-67Конюхова О.В., Кравцова Э.А., Лукьянов П.В. Техническое и программное обеспечение вычислительных машин и систем. М., Вологда: Инфра-Инженерия; 2023. 200 с. ISBN 978-5-9729-1186-8Konyukhova O.V., Kravtsova E.A., Lukyanov P.V. Tekhnicheskoe i programmnoe obespechenie vychislitel’nykh mashin i system (Technical and Software Support of Computers and Systems). Moscow, Vologda: Infra-Inzheneriya; 2023. 200 p. (in Russ.). ISBN 978-5-9729-1186-8Журавлев А.А. Организация и архитектура ЭВМ. Вычислительные системы. СПб.: Лань; 2022. 144 с. ISBN 978-5-507-48089-0Zhuravlev A.A. Organizatsiya i arkhitektura EVM. Vychislitel’nye sistemy (Organization and Architecture of Computers. Computer Systems). St. Petersburg: Lan; 2022. 144 p. (in Russ.). ISBN 978-5-507-48089-0Гельбух С.А. Сети ЭВМ и телекоммуникации. Архитектура и организация. СПб.: Лань; 2019. 208 с. ISBN 978-58114-3474-9Gelbukh C.A. Seti EVM i telekommunikatsii. Arkhitektura i organizatsiya (Computer Networks and Telecommunications. Architecture and Organization). St. Petersburg: Lan; 2019. 208 p. (in Russ.). ISBN 978-5-8114-3474-9Андреев А.М., Можаров Г.П., Сюзев В.В. Многопроцессорные вычислительные системы. Теоретический анализ, математические модели и применение. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана; 2011. 336 с. ISBN 978-5-70383439-6Andreev A.M., Mozharov G.P., Syuzev V.V. Mnogoprotsessornye vychislitel’nye sistemy. Teoreticheskii analiz, matematicheskie modeli i primenenie (Multiprocessor Computing Systems. Theoretical Analysis, Mathematical Models and Applications). Moscow: Bauman Press; 2011. 336 p. (in Russ.). ISBN 978-5-7038-3439-6

The authors declare that there are no conflicts of interest present.