Tandem computers

Tandem Computers fut un des premiers constructeurs d'ordinateurs à tolérance aux pannes, destinés aux clients désirant un système capable de ne jamais s'arrêter, même en cas de problème matériel ou de changement logiciel. Ses clients venaient surtout du domaine des finances (Bourses, banques, assurances, distributeurs automatiques), où l'informatique est considérée comme outil de production et non seulement de gestion. Les systèmes Tandem utilisent une architecture appelée NonStop, fondée sur la redondance des processeurs, des disques, et des cartes de réseau et des circuits internes, qui servent alors de système de basculement rapide en cas d'une panne de l'un des composants. Tandem Computers débuta par la conception de ses propres processeurs dans les années 1970 mais migra vers des processeurs plus communs dans les années 1990. La société a été rachetée en 1997 par Compaq, qui désirait une ligne de serveurs haut de gamme. Compaq a été racheté par Hewlett-Packard et la gamme NonStop a été rebaptisée Integrity NonStop.

Le slogan de la société était : « redondance et symétrie », souvent illustré de photographies montrant l'usage courant de redondance associée à la symétrie dans la nature pour banaliser le concept.

Sommaire 1 Histoire 2 Sources 3 Voir aussi 3.1 Liens internes 3.2 Liens externes

Histoire

Tandem Computers a été créé en 1974 par un groupe d'ingénieurs de Hewlett-Packard, dont James Treybig fut le principal instigateur. Leur plan d'affaire s'appuyait sur la création de systèmes informatiques tolérant aux pannes, en passant automatiquement les opérations en cours au moment de la panne, vers le système de secours, de façon transparente pour l'utilisateur et sans interruption de service. Ils désiraient également que ces systèmes rivalisent de prix avec les systèmes n'ayant aucune tolérance aux pannes, car le marché penchait plutôt vers les systèmes moins chers, quitte à développer des solutions propriétaires pour gérer les temps d'interruptions.

Le premier système fut le T/16, plus tard rebaptisé le NonStop I. Le design fut terminé en 1975 et Citibank fut le premier client en 1976. Le NonStop comprenait entre 2 et 16 modules de processeurs, chacun capable de 0.7 MIPS, avec leur mémoire dédiée, des contrôleurs d'E/S et des connexions doubles vers le bus inter-cpu appelé Dynabus. Les modules étaient construits pour qu'en cas de panne, il y ait toujours un bus inter cpu de libre pour continuer les opérations sans interruption totale. Les cpus étaient inspirés du HP3000, et offraient un adressage sur 32 bits, ainsi qu'un stockage des données 16 bits sur pile. En réalité l'adressage ne pouvait occuper la totalité des 32 bits car certains bits étaient réservés pour les signaux. Le cpu NonStop avait également des registres intégrés pour offrir un accès plus rapide que la mémoire ordinaire.

Le NonStop I possédait son propre système d'exploitation, appelé Guardian. Guardian était le noyau permettant la tolérance de panne, car contrairement à ses concurrents, qui relançaient les programmes dans un autre cpu en cas de panne, Guardian tournait en permanence deux copies du même programme sur deux cpus différents (l'original et la copie), la synchronisation entre les deux intervenants lors de points de contrôle définis par le programmeur, ou dans certains cas de manière automatique et transparente via l'utilisation de la pile, et qui permettait alors à la copie de reprendre l'exécution à partir du dernier point de contrôle reçu ou à la dernière instruction exécutée en cas d'arrêt soudain de l'original.

Les systèmes conventionnels de l'époque avaient des taux d'arrêt de l'ordre de quelques jours par an. Les systèmes NonStop visaient à réduire ce taux d'un facteur 100, avec une durée de fonctionnement sans interruption mesurée en années, tout en restant très compétitifs au niveau coût, en proposant un système bi-processeur au prix approximatif du double de celui d'un ordinateur central uniprocesseur (comparé à quatre fois pour les solutions de ses concurrents).

Le NonStop I fut suivi du NonStop II en 1981, qui améliorait un peu la vitesse d'exécution jusqu'à 0.8 MIPS, mais la mémoire passait de 384KB par cpu dans le NonStop I, à 2MB dans le NonStop II, tout en offrant un nouveau système de gestion de mémoire virtuelle, agrandissant ainsi l'espace d'adressage. En 1983 le NonStop TXP doublait la vitesse jusqu'à 2.0 MIPS et la mémoire physique à 8MB. Ces machines se servaient toutes du Dynabus, car il avait été prévu dès son design initial pour ne pas avoir à être modifié à chaque amélioration du matériel.

Avec l'arrivée du TXP, un nouveau système de bus à fibre optique fut introduit: FOX (Fiber Optic X) permettait de relier plusieurs TXP et NonStop II entre eux. Guardian tirait partie de ce réseau, grâce à sa capacité à faire passer des tâches entières d'un système à l'autre.

La société essaya de prendre une part du marché des ordinateurs personnels avec l'introduction, en 1985, d'un PC appelé Dynamite et tournant MS-DOS. Malheureusement, en raison d'erreurs de design initial, le PC fut surtout utilisé comme terminal, et fut retiré du marché après une courte vie.

L'année 1986 vit l'introduction du NonStop VLX, l'arrivée d'un nouveau Dynabus augmentant la vitesse de transfert de 13 Mbit/s à 40 Mbit/s (20 Mbits par bus indépendant) et FOX II qui élargissait le rayon d'action de 1Km à 4Km, puis du NonStop CLX, un mini-ordinateur destiné aux installations de tailles moyennes. Le CLX avait en gros la performance d'un TXP, mais à un prix beaucoup plus attrayant. A la fin de sa vie, le CLX n'était que 20% plus lent que le VLX, mais n'offrait pas autant de possibilités d'extension.

Dans la même année, Tandem introduisit la première base de données SQL à tolérance aux fautes: NonStop SQL. NonStop SQL avait la capacité de s'assurer de la validité des données inter-systèmes, la base pouvant être partionnée sur plusieurs disques et plusieurs systèmes en même temps, ce qui donnait une capacité d'expansion supérieure à celle de ses concurrents, souvent limitée à deux cpus. En 1989, la possibilité d'avoir des transactions inter systèmes fut ajoutée, une caractéristique unique pendant un certain temps.

Dès 1991, Tandem computers, souhaitant s'éloigner du design propre à ses cpus, débuta l'utilisation du design des processeurs MIPS R3000, basés sur l'architecture RISC dans ses nouveaux systèmes Cyclone/R et CLX/R. Les programmes déjà écrits pour la plateforme précédente étaient automatiquement interprétés par le code interne, donc ne nécessitant pas de recompilation, mais ils étaient considérablement plus lents que lorsque exécutés sur les machines d'origine. Tandem offrait un certain nombre d'outils pour convertir les programmes existants vers le code MIPS, et les nouveaux systèmes étant particulièrement moins chers que les précédents, la société comptait sur la conversion du code original en code MIPS natif pour attirer les clients vers les nouveaux produits.

En 1997, Tandem annonçait la gamme NonStop Himalaya S Series (du nom de code Sierra). Ces machines furent les premières à modifier l'architecture de la famille NonStop, en remplaçant le bus Dynabus par ServerNet, une sorte de routeur de messages basé sur TCP/IP qui avait la fonction de transférer des données directement d'un périphérique à l'autre sans avoir à transférer les données via le cpu, à des vitesse largement supérieures à FOX et Dynabus. Le R4400 et R10000, de la famille des S Series utilisait toujours des processeurs MIPS R4400 and R10000.

Dans ces systèmes, les circuits ne font pas de vérifications internes quant à leurs résultats, c'est pourquoi, afin de procéder à une sorte d'assurance d'intégrité, les processeurs étaient doublés de deux cpus fonctionnant en synchronisation, et d'un appareil vérifiant chaque donnée sortant de chaque cpu, et décidant d'arrêter le processeur en cas de discordance. Dans ce cas, Guardian prenait le relais et transférait l'exécution vers le processeur de copie, s'assurant qu'aucune donnée erronée ne puisse être introduite lors de ce transfert.

La gamme Integrity fut introduite en 1990, et utilisait une approche différente. Lorsqu'une faute de synchronisation était détectée, le module en faute était automatiquement désactivé et repris par sa copie. Ces systèmes fonctionnaient sous Unix plutôt que Guardian, la plupart des fautes étant gérées par le matériel lui même plutôt que par le logiciel. Integrity fut vraisemblablement introduit sur le marché en réponse à Stratus Technologies, un des principaux concurrents de Tandem Computers. Bien que totalement différents du concept NonStop, les machines Integrity étaient basées sur les processeurs MIPS, puis utilisa ServerNet dans sa gamme Integrity S4000.

Tandem, souvent décrié pour son système d'exploitation propriétaire (Guardian), développa une interface fondée sur POSIX permettant d'accéder au monde Unix et de compiler des programmes Open Source. Unix n'ayant pas de système intégré de tolérance aux pannes, ces programmes ne peuvent pas bénéficier de la tolérance aux fautes logicielles offerte par Guardian. En revanche, ils profitent de la tolérance de panne matérielle.

Après l'acquisition par HP, la ligne NonStop utilise maintenant des processeurs Itanium et a été rebaptisée Integrity NonStop Servers. Les ordinateurs Unix Integrity ont pratiquement disparu, mais HP a adopté Integrity pour nommer ses serveurs basés sur l'Itanium.

Sources

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu d’une traduction de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Tandem computers ».

Voir aussi

Liens internes

• Tolérance aux pannes

Liens externes

• (en) NonStop Computing Home - Nonstop Computing page HP USA
• (en) Tandem Technical Reports - Tandem white papers
• (en) Tandem Systems Review PDFs 1983-1994
• (en) Redundant Fault Tolerant Systems - Présentation Powerpoint sur les stratégies employées par Tandem pour la tolérance de panne.

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