第1章 服务器基础知识

第1章服务器基础 1 1网络服务器概述1 2网络服务器主要技术与指标1 3网络服务器产品介绍1 4网络服务器选型小结习题与思考 1 1网络服务器概述 服务器是指在网络环境下运行相应的应用软件 为网上用户提供共享信息资源和各种服务的一种高性能计算机 英文名称叫做Server 说到服务器 就不得不提客户 服务器 Client Server 网络计算机模式 如图1 1所示 其中 客户请求服务 服务器处理和提供服务 服务可以是数据库服务 文件服务 检索服务和其他各种各样的应用服务等 服务器包括服务器硬件和服务器软件 图1 1客户 服务器模式 1 文件服务器通过网络 客户能将文件服务器中的共享文件下载到自己的计算机中 客户也能将自己的文件上传到文件服务器中 在Internet中 文件传输协议 FTP 就是专门提供文件服务的 文件服务是网络中最基本的网络服务 必不可少 例如建立共享文档库 共享程序库 共享图像库 共享视频库 共享音频库等 2 数据库服务器数据库服务器是网络中最重要的组成部分 通过网络 客户能查询数据库服务器中的数据 数据库服务器处理客户的SQL请求 将查询的结果传送给客户 由于数据库系统中存储着大量重要的企业管理数据 如市场 财务 库存 报表等 因此 数据库服务器显得特别重要 3 Web服务器Web服务器广泛应用于Internet Intranet网络中 采用浏览器 服务器 Brower Server 网络计算模式 浏览器 服务器是客户 服务器网络计算机模式的继承和发展 用户通过浏览器 客户 和网络 可浏览Web服务器的信息 文字 图像 视频 音频等 4 电子邮件服务器电子邮件是世界上使用最为广泛的Internet服务 据统计 目前每天约有3000万人发送电子邮件 内容可以是商业备忘和科学研究讨论等 使用电子邮件服务器 客户能有效地交流信息和通信 5 应用服务器根据用户的需求 可设置各种不同的应用服务器 例如 视频服务器 提供视频点播 VoD 服务 音频服务器 提供音频点播 AoD 服务 CAD服务器 提供CAD设计 制图等服务 服务器发展到今天 适应各种不同功能 不同环境的服务器不断地出现 分类标准也多种多样 按应用层次划分 可把服务器分为入门级服务器 工作组级服务器 部门级服务器和企业级服务器四类 按服务器的处理器架构 也就是服务器CPU所采用的指令系统 划分 可把服务器分为CISC架构服务器 RISC架构服务器和VLIW架构服务器三类 按服务器的用途划分 可把服务器分为通用型服务器和专用型服务器两类 按服务器的机箱结构来划分 可把服务器分为台式服务器 机架式服务器 机柜式服务器和刀片式服务器四类 1 2网络服务器主要技术与指标 1 2 1服务器硬件体系结构服务器既然是一种高性能的计算机 它的构成肯定就与我们平常所用的电脑 PC 有很多相似之处 诸如有CPU CenterProcessUnit 中央处理器 内存 硬盘 各种总线等等 只不过它是能够提供各种共享服务 网络 Web应用 数据库 文件 打印等 以及其他方面的高性能应用 它的高性能主要体现在高速度的运算能力 长时间的可靠运行 强大的外部数据吞吐能力等方面 是网络的中枢和信息化的核心 由于服务器是针对具体的网络应用特别制定的 因而服务器又与微机 普通PC 在处理能力 稳定性 可靠性 安全性 可扩展性 可管理性等方面存在很大的区别 而最大的差异就是在多用户多任务环境下的可靠性上 用PC机当作服务器的用户一定都曾经历过突然的停机 意外的网络中断 存储数据不时丢失等事件 这都是因为PC机的设计制造从来没有保证过多用户多任务环境下的可靠性 而一旦发生严重故障 其所带来的经济损失将是难以预料的 但一台服务器所面对的是整个网络的用户 需要每天24小时不间断地工作 所以它必须具有极高的稳定性 另一方面 为了实现高速以满足众多用户的需求 服务器通过采用对称多处理器 SMP 安装 插入大量的高速内存来保证工作 它的主板可以同时安装几个甚至几十 上百个CPU 服务器所用CPU也不是普通的CPU 是厂商专门为服务器开发生产的 内存方面当然也不一样 无论在内存容量 还是性能 技术等方面都有根本的不同 另外 服务器为了保证足够的安全性 还采用了大量普通电脑没有的技术 如冗余技术 系统备份 在线诊断技术 故障预报警技术 内存纠错技术 热插拔技术和远程诊断技术等 使绝大多数故障能够在不停机的情况下得到及时的修复 具有极强的可管理性 Manability 服务器与PC的比较如表1 1所示 表1 1服务器与PC的比较 通常 从所采用的CPU 中央处理器 来看 我们把服务器主要分为两类构架 一类是IA IntelArchitecture Intel架构 架构服务器 又称CISC ComplexInstructionSetComputer 复杂指令集 架构服务器 即通常我们所讲的PC服务器 它是基于PC机体系结构 使用Intel或与其兼容的处理器芯片的服务器 如联想的万全系列服务器 HP 惠普 公司的Netserver系列服务器等 这类以 小 巧 稳 为特点的IA架构服务器凭借可靠的性能 低廉的价格 得到了广泛的应用 在互联网和局域网内更多地完成文件服务 打印服务 通信服务 Web服务 电子邮件服务 数据库服务 应用服务等主要应用 一般应用在中小公司机构或大企业的分支机构 目前在IA架构的服务器中绝大部分采用Intel 英特尔 公司生产的CPU 从Intel生产CPU的历史来看 可以划分成两大系列 早期的80 x86系列及现在的Pentium系列 早期的80 x86系列包括8088 8086 80286 80386 80486 自80486之后 Intel对自己的产品进行了重新命名 并进行注册 因此80486以后的产品形成了Pentium 奔腾 系列的CPU Pentium系列的CPU目前包括Pentium PentiumMMX PentiumPro P P Xeon 至强 P P Xeon P4Xeon Celeron2 赛扬 等 另一类是比IA服务器性能更高的服务器 即RISC ReducedInstructionSetComputer 精简指令集 架构服务器 这种RISC型号的服务器在我们日常使用的电脑中是很少看到的 它完全采用了与普通CPU不同的结构 使用RISC芯片并且主要采用UNIX操作系统的服务器 如SUN公司的SPARC HP公司的PA RISC DEC公司的Alpha芯片 SGI公司的MIPS等等 这类服务器通常价格都很昂贵 一般应用在证券 银行 邮电 保险等大公司大企业 作为网络的中枢神经 提供高性能的数据等各种服务 8 2 2服务器的技术指标1 服务器CPU服务器CPU 顾名思义 就是在服务器上使用的CPU 我们知道 服务器是网络中的重要设备 要接受少至几十人 多至成千上万人的访问 因此对服务器具有大数据量的快速吞吐 超强的稳定性 长时间运行等严格要求 CPU是计算机的 大脑 是衡量服务器性能的首要指标 1 CISC型CPUCISC即 复杂指令集 它是指Intel生产的x86 IntelCPU的一种命名规范 系列CPU及其兼容CPU 其他厂商如AMD VIA等生产的CPU 它基于PC机 个人电脑 体系结构 这种CPU一般都是32位的结构 所以我们也把它称为IA 32CPU CISC型CPU目前主要有Intel的服务器CPU和AMD的服务器CPU两类 Intel现在生产的CPU中 Pentium4 奔腾4 和Celeron 赛扬 是面向PC的 Xeon 至强 XeonMP MP即MultiProcessingPlatform 多处理器平台 和Itanium 安腾 是面向工作站和服务器的 其中Itanium是与其他CPU完全不同的64位CPU 设计时并没有考虑用于现有的Windows应用 其他的处理器虽然在最高工作频率 FSB 前端总线频率 和缓存容量等方面各有不同 但内部设计基本相同 同时可保证软件兼容 Pentium4 Celeron 和Xeon 至强 的最大差别是Xeon能构建多处理器系统 而P4不行 P4组建的系统中只能用一个CPU Xeon可以用两块CPU组建双处理器系统 而XeonMP可以用4块以上CPU组建系统 P4与XeonCPU的对比如表1 2所示 表1 2P4与XeonCPU的对比 AMD也生产面向工作站和服务器的AthlonMP处理器 其内部设计与AthlonXP基本相同 但支持双CPU 表1 3所示为AMD的两种版本CPU的对比 表1 3AMD的两种版本CPU的对比 2 RISC型CPURISC即 精简指令集 它是在CISC指令系统基础上发展起来的 有人对CISC机进行测试表明 各种指令的使用频度相当悬殊 最常使用的是一些比较简单的指令 它们仅占指令总数的20 但在程序中出现的频度却占80 复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性 使处理器的研制时间长 成本高 并且复杂指令需要复杂的操作 必然会降低计算机的速度 基于上述原因 20世纪80年代RISC型CPU诞生了 相对于CISC型CPU RISC型CPU不仅精简了指令系统 还采用了超标量和超流水线结构 大大增加了并行处理能力 并行处理是指一台服务器有多个CPU同时进行处理 并行处理能够大大提升服务器的数据处理能力 部门级 企业级的服务器应支持CPU并行处理技术 也就是说 在同等频率下 采用RISC架构的CPU比CISC架构的CPU性能高很多 这是由CPU的技术特征决定的 目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU 特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU RISC指令系统更加适合高档服务器的UNIX操作系统 Linux也属于类似UNIX的操作系统 RISC型CPU与Intel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容 1 PowerPC 20世纪90年代 IBM 国际商用机器公司 Apple 苹果公司 和Motorola 摩托罗拉 公司开发PowerPC芯片成功 并制造出基于PowerPC的多处理器计算机 PowerPC架构的特点是可伸缩性好 方便灵活 第一代PowerPC采用0 6 m的生产工艺 晶体管的集成度达到单芯片300万个 2000年 IBM开始大批推出采用铜芯片的产品 如RS 6000的x80系列产品 铜技术取代了已经沿用了30年的铝技术 使硅芯片多CPU的生产工艺达到了0 20 m的水平 单芯片集成2亿个晶体管 大大提高了运算性能 而1 8V的低电压操作 原为2 5V 大大降低了芯片的功耗 容易散热 从而大大提高了系统的稳定性 2 SPARC 1987年 SUN和TI公司合作开发了RISC微处理器 SPARC SPARC微处理器最突出的特点就是它的可扩展性 这是业界出现的第一款有可扩展性功能的微处理器 SPARC的推出为SUN赢得了高端微处理器市场的领先地位 1999年6月 UltraSPARC 首次亮相 它采用先进的0 18 m工艺制造 全部采用64位结构和VIS指令集 时钟频率从600MHz起 可用于高达1000个处理器协同工作的系统上 在64位UltraSPARC 处理器方面 SUN公司主要有3个系列 首先是可扩展式S系列 主要用于高性能 易扩展的多处理器系统 还有UltraSPARC s和UltraSPARC s等型号 其次是集成式i系列 它将多种系统功能集成在一个处理器上 为单处理器系统提供了更高的效益 3 PA RISC HP公司的RISC芯片PA RISC于1986年问世 第一款芯片的型号为PA 8000 主频为180MHz 后来陆续推出PA 8200 PA 8500和PA 8600等型号 HP公司开发的64位微处理器PA 8700于2001年上半年正式投入服务器和工作站的使用 这种新型处理器的设计主频达到800MHz以上 RA RISC同时也是IA 64的基础 在未来的IA 64芯片中 会继续保持许多PA RISC芯片的重要特性 包括PA RISC的虚拟存储架构 统一数据格式 浮点运算 多媒体和图形加速等 4 MIPS MIPS技术公司是一家设计制造高性能 高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商 在RISC处理器方面占有重要地位 MIPS公司设计RISC处理器始于20世纪80年代初 1986年推出R2000处理器 1988年推出R3000处理器 1991年推出第一款64位商用微处理器R4000 之后又陆续推出R8000 1994年 R10000 1996年 和R12000 1997年 等型号 随后 MIPS公司的战略发生变化 把重点放在嵌入式系统 1999年 MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准 为未来MIPS处理器的开发奠定了基础 新的架构集成了所有原来MIPS指令集 并且增加了许多更强大的功能 MIPS公司陆续开发了高性能 低功耗的32位处理器内核 Core MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS645Kc 2000年 MIPS公司发布了针对MIPS324Kc的版本以及64位MIPS6420Kc处理器内核 5 Alpha Alpha处理器最早由DEC公司设计制造 在Compaq 康柏 公司收购DEC之后 Alpha处理器继续得到发展 并且应用于许多高档的Compaq服务器上 1998年 Compaq推出新型号21264 当时的主频是600MHz 目前较新的21264芯片主频达到1GHz 工艺为0 18 m 该芯片具有完善的指令预测能力和很高的存储系统带宽 超过1GB s 并且其中增加了处理视频信息的功能 其多媒体处理能力得到了增强 21264芯片保持了Alpha处理器可以运行多种操作系统的特点 其中包括Tru64UNIX OpenVMS和Linux等 而在这些系统中 已经有许多成熟的应用程序 这也是Alpha处理器的一个优势 从当前的服务器发展状况看 以 小 巧 稳 为特点的IA架构 CISC架构 的PC服务器凭借可靠的性能 低廉的价格 得到了更为广泛的应用 最后值得注意的一点 虽然CPU是决定服务器性能最重要的因素之一 但是如果没有其他配件的支持和配合 CPU也不能发挥出它应有的性能 2 服务器内存服务器内存 RAM 与普通PC机内存在外观和结构上没有什么明显的实质性区别 主要是在内存上引入了一些新的特有的技术 如ECC ChipKill Register 热插拔技术等 具有极高的稳定性和纠错性能 1 ECC技术在普通的内存上 常常使用一种技术 即Parity 同位检查码 ParityCheckCodes 被广泛地使用在侦错码 ErrorDetectionCodes 上 它们增加一个检查位给每个资料的字元 或字节 并且能够侦测到一个字符中所有奇 偶 位的错误 但Parity有一个缺点 当计算机查到某个Byte有错误时 并不能确定错误在哪一个位 也就无法修正错误 基于上述情况 产生了一种新的内存纠错技术 那就是ECC ECC本身并不是一种内存型号 也不是一种内存专用技术 它广泛应用于各种领域的计算机指令中 是一种指令纠错技术 ECC的英文全称是ErrorCheckingandCorrecting 对应的中文名称为 错误检查和纠正 从这个名称我们就可以看出它的主要功能是发现并纠正错误 它比奇偶校正技术更先进的方面主要在于它不仅能发现错误 而且能纠正这些错误 这些错误纠正之后计算机才能正确执行下面的任务 确保服务器的正常运行 2 ChipKill技术ChipKill技术是IBM公司为了解决目前服务器内存中ECC技术的不足而开发的 是一种新的ECC内存保护标准 我们知道ECC内存只能同时检测和纠正单一比特错误 但如果同时检测出两个以上比特的数据有错误 则一般无能为力 目前ECC技术之所以在服务器内存中广泛采用 一则是因为在这以前其他新的内存技术还不成熟 再则在目前的服务器中一般来说同时出现多比特错误的现象很少发生 正因为这样才使得ECC技术得到了充分的认可和应用 使得ECC内存技术成为几乎所有服务器上的内存标准 但随着基于Intel处理器架构的服务器的CPU性能在以几何级的倍数提高 而硬盘驱动器的性能同期只提高了少数的倍数 因此为了获得足够的性能 服务器需要大量的内存来临时保存CPU上需要读取的数据 这样大的数据访问量就导致单一内存芯片上每次访问时通常要提供4 32位 或8 64位 比特以上的数据 一次性读取这么多数据 出现多位数据错误的可能性会大大地提高 而ECC又不能纠正双比特以上的错误 这样就很可能造成全部比特数据的丢失 系统会很快崩溃 IBM的ChipKill技术是利用内存的子结构方法来解决这一难题 内存子系统的设计原理是这样的 单一芯片 无论数据宽度是多少 只对应于一个给定的ECC识别码 它的影响最多为一比特 举个例子来说明 如果使用4比特宽的DRAM 4比特中的每一位的奇偶性将分别组成不同的ECC识别码 这个ECC识别码是用单独一个数据位来保存的 也就是说保存在不同的内存空间地址 因此 即使整个内存芯片出了故障 每个ECC识别码也将最多出现1比特坏数据 而这种情况完全可以通过ECC逻辑修复 从而保证内存子系统的容错性 保证了服务器在出现故障时有强大的自我恢复能力 采用这种内存技术的内存可以同时检查并修复4个错误数据位 服务器的可靠性和稳定性得到了更加充分的保障 3 Register技术Register即寄存器或目录寄存器 在内存上的作用我们可以把它理解成书的目录 有了它 当内存接到读 写指令时 会先检索此目录 然后再进行读 写操作 这将大大提高服务器内存的工作效率 带有Register的内存一定带有Buffer 缓冲 并且目前能见到的Register内存也都具有ECC功能 其主要应用在中高端服务器及图形工作站上 如IBMNetfinity5000 由于服务器内存在各种技术上相对兼容机来说要严格得多 它强调的不仅是内存的速度 还有它的内在纠错技术能力和稳定性 所以在外频上目前来说只能是紧跟兼容机或普通台式内存之后 目前 台式机的外频一般来说已到了150MHz以上的时代 但133外频仍是主流 而服务器由于受到整个配件外频和高稳定性的要求制约 主流外频还是100MHz 但133MHz以上外频已逐步在各档次服务器中推行 在选购服务器时当然最好选择133MHz以上的外频 内存 其他配件也一样 要尽量同步进行 否则就会影响整个服务器的性能 目前主要的服务器内存品牌有Kingmax 现代 三星 Kingstone IBM VIKING NEC等 但主要以前面几种在市面上较为常见 而且质量也能得到较好的保障 3 服务器硬盘对用户来说 存储在服务器上的硬盘数据是最宝贵的 因此硬盘的可靠性是非常重要的 为了使硬盘能够适应大数据量 超长工作时间的工作环境 服务器一般采用高速 稳定 安全的SCSI硬盘 SmallComputerSystemInterface 小型计算机系统接口 同普通PC机的硬盘相比 服务器上使用的硬盘具有如下四个特点 1 速度快 服务器使用的硬盘转速快 可以达到7200r min或10000r min 甚至更高 它还配置了较大 一般为2MB或4MB 的回写式缓存 平均访问时间比较短 外部传输率和内部传输率更高 采用UltraWideSCSI Ultra2WideSCSI Ultra160SCSI Ultra320SCSI等标准的SCSI硬盘 数据传输率分别可以达到40MB s 80MB s 160MB s 320MB s 2 可靠性高 因为服务器硬盘几乎是24小时不停地运转 承受着巨大的工作量 可以说 如果硬盘出了问题 后果不堪设想 所以 现在的硬盘都采用了SMART技术 自监测 分析和报告技术 同时硬盘厂商都采用了各自独有的先进技术来保证数据的安全 为了避免意外的损失 服务器硬盘一般都能承受300G到1000G的冲击力 3 多使用SCSI接口 多数服务器采用了数据吞吐量大 CPU占有率极低的SCSI硬盘 SCSI硬盘必须通过SCSI接口才能使用 有的服务器主板集成了SCSI接口 有的安有专用的SCSI接口卡 一块SCSI接口卡可以接7个SCSI设备 这是IDE接口所不能比拟的 4 可支持热插拔 热插拔 HotSwap 是一些服务器支持的硬盘安装方式 可以在服务器不停机的情况下 拔出或插入一块硬盘 操作系统能自动识别硬盘的改动 这种技术对于24小时不间断运行的服务器来说 是非常必要的 4 服务器操作系统服务器操作系统也叫网络操作系统 网络操作系统与运行在工作站上的单用户操作系统 如Windows98等 或多用户操作系统由于提供的服务类型不同而有差别 一般情况下 网络操作系统是以使网络相关特性最佳为目的的 如共享数据文件 软件应用以及共享硬盘 打印机 调制解调器 扫描仪和传真机等 一般计算机的操作系统 如DOS和Windows98等 其目的是让用户与系统及在此操作系统上运行的各种应用之间的交互作用最佳 目前主要存在以下几类网络操作系统 1 Windows类微软公司的Windows系统不仅在个人操作系统中占有绝对优势 它在网络操作系统中也具有非常强劲的力量 这类操作系统配置在整个局域网中是最常见的 但由于它对服务器的硬件要求较高 且稳定性能不是很高 因此微软的网络操作系统一般只是用在中低档服务器中 高端服务器通常采用UNIX Linux等非Windows操作系统 在局域网中 微软的网络操作系统主要有WindowsNT4 0Server Windows2000Server AdvanceServer 以及最新的Windows2003Server AdvanceServer等 工作站系统可以采用任意Windows或非Windows操作系统 包括个人操作系统 如Windows9x ME XP等 在整个Windows网络操作系统中最为成功的是WindowsNT4 0这一套系统 它几乎成为中 小型企业局域网的标准操作系统 一则是它继承了Windows家族统一的界面 使用户学习 使用起来更加容易 二则是它的功能也的确比较强大 基本上能满足所有中 小型企业的各项网络需求 虽然相比Windows2000 2003Server系统来说 WindowsNT4 0在功能上要逊色许多 但它对服务器的硬件配置要求要低许多 可以更大程度上满足许多中 小企业的PC服务器配置需求 2 UNIX类目前常用的UNIX系统版本主要有UNIXSUR4 0 HP UX11 0等 UNIX系统支持网络文件系统服务 提供数据等应用 功能强大 这种网络操作系统稳定和安全性能非常好 但由于它多数是以命令方式来进行操作的 对初级用户来说不易掌握 因此 小型局域网基本不使用UNIX作为网络操作系统 UNIX一般用于大型的网站或大型的企 事业局域网中 UNIX网络操作系统历史悠久 拥有丰富的应用软件的支持 其良好的网络管理功能已为广大网络用户所接受 UNIX本是针对小型机的主机环境开发的操作系统 是一种集中式分时多用户体系结构 因其体系结构不够合理 UNIX的市场占有率已呈下降趋势 3 Linux类Linux是一种新型的网络操作系统 它最大的特点就是源代码开放 可以免费得到许多应用程序 目前也有中文版本的Linux 如REDHAT 红帽子 红旗Linux等 Linux在国内得到了用户的充分肯定 主要体现在它的安全性和稳定性方面 它与UNIX有许多类似之处 但目前这类操作系统主要应用于中 高档服务器中 5 应急管理端口应急管理端口英文缩写为EMP 全称是EmergencyManagementPort 是服务器主板上所带的一个用于远程管理服务器的接口 远程控制机可以通过Modem 调制解调器 与服务器相连 控制软件安装于控制机上 远程控制机通过EMPConsole控制界面可以对服务器进行下列工作 1 打开或关闭服务器的电源 2 重新设置服务器 甚至包括主板BIOS和CMOS的参数 3 监测服务器内部情况 如温度 电压 风扇情况等 6 RAIDRAID是英文RedundantArrayofIndependentDisks的缩写 翻译成中文意思是 独立磁盘冗余阵列 有时也简称磁盘阵列 DiskArray 简单地说 RAID是一种把多块独立的硬盘 物理硬盘 按不同的方式组合起来形成一个硬盘组 逻辑硬盘 从而提供比单个硬盘更高的存储性能 同时能提供数据备份技术 组成磁盘阵列的不同方式称为RAID级别 RAIDLevels 数据备份的功能是在用户数据一旦损坏后 利用备份信息可以使损坏数据得以恢复 从而保障了用户数据的安全性 在用户看来 组成的磁盘组就像是一个硬盘 可以对它进行分区 格式化等 总之 对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样 不同的是 磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多 而且可以提供自动数据备份 RAID技术具有两大特点 一是速度 二是安全 RAID技术经过不断地发展 现在已拥有了RAID0 RAID6七种基本RAID级别 另外 还有一些基本RAID级别的组合形式 如RAID10 RAID0与RAID1的组合 RAID50 RAID0与RAID5的组合 等 不同的RAID级别代表着不同的存储性能 数据安全性和存储成本 表1 4所示为常用的几种RAID级别 表1 4常用的RAID级别 RAID级别的选择有三个主要因素 可用性 数据冗余 性能和成本 如果不要求可用性 选择RAID0以获得最佳性能 如果可用性和性能是重要的而成本不是一个主要因素 则根据硬盘数量选择RAID1 如果可用性 成本和性能都同样重要 则根据一般的数据传输和硬盘的数量选择RAID3或RAID5 7 SMPSMP的全称是SymmetricalMulti Processing 即对称多处理技术 是指在一个计算机上汇集了一组处理器 多个CPU 各CPU之间共享内存子系统以及总线结构 它是相对非对称多处理技术而言的 应用十分广泛的并行技术 在这种架构中 一台电脑不再由单个CPU组成 而同时由多个处理器运行操作系统的单一复本 并共享内存和一台计算机的其他资源 虽然同时使用多个CPU 但是从管理的角度来看 它们的表现就像一台单机一样 系统将任务队列对称地分布于多个CPU之上 从而极大地提高了整个系统的数据处理能力 所有的处理器都可以平等地访问内存 I O和外部中断 在对称多处理系统中 系统资源被系统中所有CPU共享 工作负载能够均匀地分配到所有可用处理器之上 随着用户应用水平的提高 只使用单个处理器确实已经很难满足实际应用的需求 因而各服务器厂商纷纷通过采用对称多处理系统来解决这一矛盾 在国内市场上这类机型的处理器一般以4个或8个为主 有少数是16个处理器 但是一般来讲 SMP结构的机器可扩展性较差 很难做到100个以上多处理器 常规的一般是8 16个 不过这对于多数用户来说已经够用了 这种机器的好处在于它的使用方式与微机或工作站的区别不大 编程的变化相对来说比较小 原来用微机工作站编写的程序如果要移植到SMP机器上使用 改动起来也相对容易 SMP结构的机型可用性比较差 因为4个或8个处理器共享一个操作系统和一个存储器 一旦操作系统出现了问题 整个机器就完全瘫痪了 而且这种机器的可扩展性较差 不容易保护用户的投资 但是这类机型的技术比较成熟 相应的软件也比较多 因此现在国内市场上推出的并行机大多是这一种 PC服务器中最常见的对称多处理系统通常采用2路 4路 6路或8路处理器 目前 UNIX服务器可支持最多64个CPU的系统 如SUN公司的产品Enterprise10000 SMP系统中最关键的技术是如何更好地解决多个处理器的相互通信和协调问题 8 容错技术所谓容错是指在硬件或软件出现故障时 仍能完成处理和运算 不降低系统性能 即用冗余的资源使计算机具有容忍故障的能力 这可以通过硬件和软件方法来实现 1 软件容错方法软件容错通常是采用多处理器和特别设计具有容错功能的操作系统来实现容错的 该方法提供以检查点为基本的恢复机能 每个运行中的进程都在另一个处理机上具有完全相同但并不活动的后备进程 如运行的进程内发现不能恢复的故障 则用后备进程替换 若操作系统发现原进程故障 则启动后备进程 后备进程从最后一个检查点开始恢复计算 2 硬件容错方法由于硬件成本不断下降 而软件成本不断升高 因此硬件容错技术的应用越来越普遍 通常 硬件容错系统应具有以下特性 1 使用双总线体系结构 确保系统的某一部分发生故障时仍能运行 不降低系统性能 2 冗余CPU 内存 通信子系统 磁盘 电源等 确保这些关键部件的可靠性 3 自动故障检测 故障部件隔离和联机更换故障部件 1 3网络服务器产品介绍 现在市面上的网络服务器可以分为两大类 一类是IA服务器 主要以Intel的CPU为主 大多运行Windows或Linux等操作系统 使用较为普遍 另一类是比IA服务器性能更高的机器 如RISC UNIX服务器等 大多采用Mainframe UNIX架构 多为专业用途 如银行 大型制造业 物流业 证券等行业使用 一般人较少有机会接触到 本节主要介绍常见的PC服务器 PC服务器在IA的范围之内 是PC与服务器相结合的新产物 PC服务器在外型设计 内部结构 基本配置 操作界面 操作方式及价格上与高档PC相仿 其中 显著的优点之一是具有和PC一样的兼容性 如配置显示器和硬盘等部件时与PC一样 基本上可以任意选择 这一点是UNIX服务器所不可比拟的 其实 PC服务器与PC一样 也是基于Wintel Windows Intel 的产品 是通用的开放体系结构 但PC是专为提高单用户个人电脑数据计算能力与信息处理效率而设计制造的产品 与网络系统的应用设计和优化相距甚远 与PC相比 PC服务器的软硬件都是用于优化和管理服务器的专用产品 除了在保证应有速度和性能的前提下的高扩充性 高可用性 高稳定性 以及独有的容错能力和冗余结构区别PC之外 还在磁盘空间 监测功能 工具软件和管理软件等方面与PC有较大区别 从应用领域来看 PC服务器大致可分为入门级应用 工作组级应用 部门级应用和企业级应用四类 1 入门级应用PC服务器主要是针对基于WindowsNT或NetWare网络操作系统的用户 可以充分满足办公室型的中小型网络用户的文件共享 数据处理 Internet接入及简单数据库应用的需求 2 工作组级应用PC服务器是支持单CPU结构的应用服务器 可支持大容量的ECC内存和增强服务器管理功能的SM总线 功能全面 可管理性强 且易于维护 可以满足中小型网络用户的数据处理 文件共享 Internet接入及简单数据库应用的需求 3 部门级应用PC服务器一般都是双CPU结构 集成了大量的监测及管理电路 具有全面的服务器管理能力 可监测如温度 电压 风扇 机箱等状态参数 结合标准服务器管理软件 使管理人员及时了解服务器的工作状况 同时 大多数部门级应用PC服务器具有优良的系统扩展性 能够满足用户在业务量迅速增大时及时在线升级系统 充分保护了用户的投资 它是企业网络中分散的各基层数据采集单位与最高层的数据中心保持顺利连通的必要环节 可用于金融 邮电等行业 4 企业级应用PC服务器是高档服务器 普遍采用2 4个CPU结构 拥有独立的双PCI通道和内存扩展板设计 具有高内存带宽 大容量热插拔硬盘和热插拔电源 具有超强的数据处理能力 这类产品具有高度的容错能力及优良的扩展性能 可作为替代传统小型机的大型企业级网络的数据库服务器 企业级应用PC服务器适合运行在需要处理大量数据 高处理速度和对可靠性要求极高的金融 证券 交通 邮电 通信等行业 目前 几乎所有主流的服务器厂商都在主推64位服务器 但是采用的处理器及平台技术不尽相同 用户在选择时 一定要结合自己的使用环境 选择合适的处理器平台和操作系统平台 PC服务器中的64位处理器主要有以下几种 1 AMDOpteron 皓龙 面向服务器端的Opteron由于使用户可在同一个芯片上运行32位和64位x86应用程序 为用户提供了逐步迁移到64位世界的灵活性 因而赢得了大家的注意 同时 这种芯片还包含可以提高32位应用性能的架构上的变化 Opteron的一个技术特点是HyperTransport技术 这项技术直接将CPU与内存连接在一起 消除了对总线的需要 减少了延迟 提高了处理速度 同时 内部集成的双倍数据传输率 DDR 内存控制器改变了Opteron处理器读写主内存的方式 缩短了SMP服务器系统的内存读写延迟 提高了性能 超大的内存寻址空间可以将大型数据集中在内存中处理 2 Intel新至强 Intel带有扩展内存64位技术 EM64T 的新至强系统 在原x86指令集的基础上 增加了64位扩展 把寄存器也扩展到了64位 64位扩展包括64位模式和兼容32 64位模式 同时采用了全新的LDT 闪电数据传输总线 把LDT控制器建于北桥芯片 再把所有PCI控制器移入南桥芯片 这种设计可以使北桥芯片和南桥芯片之间的数据带宽达到6 4GB s 3 Itanium安腾系统 安腾处理器具有64位运算能力 64位寻址空间和64位数据通路 在数据的处理能力 系统的稳定性 安全性 可用性 可管理性等方面都获得了突破性的提高 安腾采用EPIC 显示并行运算指令集 架构 支持长指令集及超长指令集 但是 安腾不兼容32位应用 在32位环境中采用Itanium技术时 需要把数据分成两个32位的数据块 计算后又转化为原来的64位模式 因此性能有所下降 而目前大部分IA架构的用户应用的都是32位的 所以安腾近几年的发展速度比较缓慢 但是 Intel对于安腾的投入目前来说还是非常大 而且路线图也制定得比较长线 如果未来用户的应用都过渡到真正的64位计算环境 安腾平台也是一个值得考虑的选择 4 IBM的Power5 2005年6月 IBM推出了新一代Power5处理器 其亮点包括新的并发多线程技术和更好的服务器分区功能 Power5的一些性能提高归功于多任务功能 Power5处理器支持多线程 即1个处理器发挥两个处理器的作用 使一个芯片可运行同一个应用的多个线程 IBM实现多线程的方法是将更多的芯片区域用于多线程特性 这种做法更复杂却能更好地优化线程 使服务器的性能提高了35 左右 下面向大家推介两款著名品牌的Web服务器产品 1 HPProLiantML370G3系列HPML370G3是目前业界最快的二路服务器 采用最为先进的二路IntelXeon处理器 为企业应用带来了更好的性能 uML370G3系列标配一个IntelXeon2 8GHz 集成512KB二级缓存 400MHz前端总线 可扩至二路处理器 u6个工业标准64位 100MHzPCI X非热插拔插槽 u集成双通道Wide Ultra3SCSI控制器 可容纳6块通用热插拔硬盘 u通过扩展热插拔硬盘笼子 最多可支持8块硬盘 u6个内存插槽 标配512MBPC2100DDR内存 最大可扩充至12GB 支持内存在线备用OnlineSpare技术 u集成一个NC778110 100 1000千兆以太网卡 支持在线唤醒 WOL u1个500W热插拔电源 支持冗余热插拔电源 风扇 u集成远程控制管理端口iLO u塔式5U u带有48XCDROM和1 44M软驱等 u配备iPlanetWebServer服务器系统软件 如果用户企业网站规模不大 可以考虑惠普低端的ML110 DL140 ML150服务器 也可以使用ML330 ML350服务器为小型企业构建浏览服务器 如果用户的企业规模中等 并要求使用数据库作为后台的网上交易使用 可以使用ML370 DL380以及ML530服务器 如果企业规模比较大 需要使用比较复杂的和较高安全级别的应用来作为企业信息发布 网络交易 安全通信等应用 可以考虑使用更高级别的服务器 升级服务器可选DL560 ML570以及DL580 2 AppleXserverXserver系列服务器装备了强壮的优化服务器硬件 一个基于UNIX的操作系统 并支持最新的Internet与安全标准 它能够处理很多的事情 从支持动态主机的 高访问量的网站到运行三层网络应用程序和数据库驱动的网络服务 产品仅1U高 属标准1U 1Unit 4 445cm 架构 Xserver服务器系列可以选择具有1颗或2颗1 33GHzPowerPCG4处理器 新发布了G5处理器 据称是世界上最快的处理器 的Xserver服务器 配备最多2GB容量的333MHzDDRSDRAM内存 2个64bit66MHzPCI插槽 另加一个PCI AGP两用插槽 2组Gigabit以太网络 FireWire800连接端口 USB连接端口以及4组共能容纳720GB资料的ATA 133独立硬盘扩充槽 如果您还需要更大的存储容量 苹果的全新XserverRAID产品能容纳14部可以热插拔的苹果磁盘驱动器模块 AppleDriveModule 在最适合机架环境的包装之中 提供总计2 52TB的惊人空间 Xserver包含了一个最新优化的ApacheWeb服务器 可用于运行安全的 高性能的网站 一个功能强大的前端超高速缓存系统能够加速ApacheServer对静态内容的传输 比如HTML页面和图像 这也相应地使Xserver能够在WebBench4 1 网站压力测试工具 中运行5000次 秒以上的点击 Xserver服务器具有强健的 针对服务器优化的Java2实施环境 以及对JSPs JavaServlets SOAP和XML RPC的完全支持 苹果公司功能强大的三层架构J2SE应用服务器WebObjects提供了一个灵活的应用程序实施平台 它支持流行的J2EE技术 包括Servlets ObjectRequestBrokers ORBs 和EnterpriseJavaBeans EJB 对SecureSocketsLayer SSL 的综合支持能够确保安全高级别加密和处理事项验证 为用户提供了电子商务网站需要的坚不可摧的安全性 而且最好的一点是 苹果公司已经为Apache添加了一个直觉用户界面 使它成为设置 调用和监控用户的网站的最便捷的途径 MacOSXServer非常适合使用在各种跨平台的应用环境之中 无论用户端使用的是Mac Windows UNIX Linux或是这些操作系统的组合 MacOSXServer内建了支持跨平台操作的文件共享功能 以及Apache网页服务器与WebDAV服务器 POP与IMAP电子邮件服务器 FTP文件传输 QuickTimeStreamingServer流媒体服务器 DNS与DHCP服务器等等 1 4网络服务器选型 1 4 1用户网络服务器性能要求分析在网络中 服务器承担着数据的存储 转发 发布等关键任务 是各类基于客户机 服务器 C S 模式网络中不可缺少的重要组成部分 其实对于服务器硬件并没有一个硬性的规定 特别是在中 小型企业 它们的服务器可能就是一台性能较好的PC机 不同的只是其中安装了专门的服务器操作系统而已 俗称其为PC服务器 归纳起来 服务器性能方面的特点可以总结为 四性 即可扩展性 Scalability 可用性 Usability 可管理性 Manageability 和可利用性 Availability 也就是我们常见到的服务器的 SUMA 1 可扩展性 因为网络不可能长久不变 如果服务器没有一定的可扩展性 当用户一旦增多或是网络需要扩充设备时 它就不能胜任了 2 可用性 作为一台服务器的首要要求就是它必须可靠 因为服务器所面对的是整个网络的用户 而不是本机登录用户 只要网络中有用户 服务器就不能断 3 可管理性 为了保持高的可扩展性 通常需要在服务器上具备一定的可扩展空间和冗余件 如磁盘矩阵位 PCI和内存条插槽位等 同时服务器还必须具备一定的自动报警 并配有相应的冗余 备份 在线诊断和恢复系统等 以备出现故障时及时恢复服务器的运作 4 可利用性 服务器要为整个网络的用户提供服务 没有高的连接和运算性能是无法承受的 1 4 2服务器选购指南1 选购策略用户在选择PC服务器的时候首先应该从自己的实际需求出发 预测自己在一两年后的需求变化并做出清楚的需求分析 然后再从以下几个方面做出选择 首先确定选择品牌 通过对两三家厂商同等档次的产品比较做出选择 应从产品特点 MAP 产品质量 服务质量 厂商信誉等几个方面比较 由于激烈的市场竞争 一般来说厂商之间的价格差异不会太大 并且由于产品除主要配置外 附件及扩展能力方面也会影响价格 所以不能一味追求价格低 确定品牌及型号后 接下来应选择经销商 一般来说 从厂商认证的二级经销商中选择经销商比较保险 因为如果有问题 厂商可协助解决 产品及部件质量也有保障 在比较不同经销商的报价时 要首先确定经销商可以提供什么增值服务 因为有些时候 经销商能提供厂商标准服务以外更周到的服务 在谈定价格的时候应该明确所有细节问题 综上所述 用户在选择PC服务器产品时 必须认真考虑以下几个因素 系统最好是业界著名的品牌 必须有规格齐全的产品系列 整个系统应该具备优秀的可管理性 在数据保护方面应该具备先进的技术 售后服务和技术支持体系必须完善 2 PC服务器选购标准1 可靠性服务器的可靠性是指服务器可提供的持续非故障时间 故障时间越少 服务器的可靠性越高 如果客户应用服务器来实现文件共享和打印功能 只要求服务器在用户工作时间段内不出现停机故障 并不要求服务器每天24小时无故障运转 PC服务器中的低端产品就完全可以胜任 对于银行 电信 航空之类的关键业务 即便是短暂的系统故障 也会造成难以挽回的损失 可以说 可靠性是服务器的灵魂 其性能和质量直接关系到整个网络的系统可靠性 所以 用户在选购时必须把服务器的可靠性放在首位 2 可管理性服务器的可管理性是PC服务器的标准性能 也是PC服务器优于UNIX服务器的重要区别 WindowsNT不但工作界面与其他Windows操作系统保持一致 而且还与各类基于Windows系统的应用软件兼容 这些都为PC服务器在可管理性方面提供了极大方便 同时PC服务器还为系统提供了大量的管理工具软件 特别是安装软件为管理员安装服务器或扩容 增加硬盘 内存等 服务器所提供的方便就像安装PC一样简单 3 可用性关键的企业应用都追求高可用性服务器 希望系统每天24小时不停机 无故障地运行 有些服务器厂商采用服务器全年停机时间占整个年度时间的百分比来描述服务器的可用性 一般来说 服务器的可用性是指在一段时间内服务器可供用户正常使用的时间的百分比 服务器的故障处理技术越成熟 向用户提供