服务器技术与系统集成

2020 4 24SXTU INC YW 校园网建设状况自评报告 杨威山西师范大学网络信息中心yangw 网络系统集成与工程设计 编著 杨威王云刘景宜 第6章 人民邮电出版社 2020 4 24SXTU INC YW 本章知识要点 服务器的概念 功能与分类基于CISC和RISC处理器的服务器对称多处理器技术 ECC内存技术SCSI宽带高性能存储技术 控制与管理技术Client Server Browser ServerBrowser Application Server Net与WebService模式服务器的性能与配置网络服务器软硬件产品的选型集群与热备的概念 双机集群的工作模式及原理双机集群和热备技术 服务器整体架构解决方案 第6章服务器技术与系统集成 2020 4 24SXTU INC YW 本章重点 服务器的对称多处理器技术SCSI宽带高性能存储技术服务器应用系统的架构服务器的性能与配置双机集群的工作模式 工作原理 集群和热备技术及方案服务器整体架构 第6章服务器技术与系统集成 本章难点 双机集群与热备的工作模式和原理 2020 4 24SXTU INC YW 6 1 1服务器的产生 6 1服务器概述 超大规模集成电路技术的进步和成本下降计算机软硬件资源共享的需求计算机网络应运而生信息资源共享变革的过程中 服务器 网络信息资源设备 充当了非常重要的角色 所谓服务器 就是计算机网络中一种为客户机提供各种服务的计算机 它在网络操作系统的管理与控制下 与其相连的硬盘 磁带 打印机及专用通信设备提供给网络上的客户机共享 也能为网络用户提供集中计算 数据库管理和Web应用等服务 2020 4 24SXTU INC YW 1 服务器为多个用户提供服务时更可靠服务器可以可靠地处理多个用户的多项任务 服务器在设计上适于同时执行多项任务 易于性能升级 利于保证业务的正常运作 与一般的PC相比 服务器不但具有更快的数据传输和更强大的硬盘驱动器 还可配备多个处理器和大的内存 因此性能达到了最优 6 1 2服务器的功能 2 服务器具有更高的可伸缩性和可用性服务器具有可靠的冗余功能 例如 RAID控制器 可以确保网络始终用于关键业务运作 2020 4 24SXTU INC YW 作为最重要的网络资源设备 服务器的应用先后经历了文件服务器 数据库服务器 Internet Intranet通用服务器和专用功能服务器等多种角色的演进与并存 6 1 3服务器的分类 文件服务器数据库服务器Internet Intranet通用服务器功能服务器 2020 4 24SXTU INC YW 1 RISC的产生和发展 80 20规律 典型程序中80 的语句仅仅使用处理机中20 的指令 执行频度高的简单指令 因复杂指令的存在 执行速度无法提高 RISC ReducedInstructionSetComputer CISC ComplexInstructionSetComputer RISC技术 6 2服务器的结构与技术 2020 4 24SXTU INC YW 指令系统的发展 1 指令系统的发展方向指令系统是伴随着计算机系统结构的完善和性能的提高而发展起来的 指令系统的发展有两种不同的途径和方向 一种是一步增强原有指令的功能以及设置更为复杂的新指令取代原先由软件子程序完成的功能 按此方向发展 指令系统日益庞大和复杂 用这种途径设计成CPU的计算机称为复杂指令系统计算机 ComplexInstructionSetComputer 简称CISC 另一种是通过减少指令种类和简化指令功能来降低硬件设计的复杂度 提高指令的执行速度 按此方向发展 指令系统日益缩小和精简 用这种途径设计成CPU的计算机即为精简指令系统计算机 ReducedInstructionSetComputer 简称RISC 2020 4 24SXTU INC YW RISC的主要特征 选用使用频率较高的一些简单指令复杂指令的功能由简单指令来组合 指令长度固定 只有LOAD STORE指令访存 流水技术一个时钟周期内完成一条指令 组合逻辑实现控制器 多个通用寄存器 采用优化的编译程序 2020 4 24SXTU INC YW CISC和RISC 早期CISC设计风格的主要特点 1 指令系统复杂 具体表现在指令数多 寻址方式多 指令格式多 2 绝大多数指令需要多个时钟周期才能执行完成 3 各种指令都可访问存储器 4 采用微程序控制 5 有专用寄存器 6 难以用优化编译生成高效的目标代码程序 2020 4 24SXTU INC YW RISC的发展 IBM801斯坦福MIPS伯克利SPARCDECAlphaHPPAIBMPowerPC CISC和RISC 2020 4 24SXTU INC YW CISC和RISC RISC技术的主要特征 简化的指令系统 表现在指令数较少 基本寻址方式少 指令格式少 指令字长度一致 以寄存器 寄存器方式工作 以流水方式工作 从而可在一个时钟周期内执行完毕 使用较多的通用寄存器以减少访存 不设置或少设置专用寄存器 采用由阵列逻辑实现的组合电路控制器 不用或少用微程序 采用优化编译技术 保证流水线畅通 对寄存器分配进行优化 2020 4 24SXTU INC YW IntelX86系列处理器和IA 32架构的Pentium Pro PentiumII PentiumIII Xeon 等都属于这种结构 6 2 1基于CISC处理器的服务器 PC服务器的主要优点是通用性好 配置灵活 性价比高及第三方支持的应用软件丰富 缺点是CPU运算处理能力稍差 I O吞吐能力不及RISC服务器 当承担密集数据库应用和高并发度应用时显得有些吃力 2020 4 24SXTU INC YW 6 2 2基于RISC处理器的服务器 主流RISC架构服务器一览表 2020 4 24SXTU INC YW 对称多处理 SMP SymmetricMulti Processing 是指在一个计算机上汇集了一组处理器 多CPU 各CPU之间共享内存子系统以及总线结构 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 6 2 3对称多处理器技术 PC服务器中常用的对称多处理系统通常采用2路 4路 6路或8路处理器 与此对应 操作系统也要支持多路处理 例如 Windows2000Server支持4个SMP Windows2000AdvancedServer支持8个SMP Windows2000DataCenterServer支持32个SMP UNIX服务器可支持最多64 128个SMP的系统 如Sun公司的Enterprise10000和Solaris10最多支持64个SMP 2020 4 24SXTU INC YW 2020 4 24SXTU INC YW IBMOpenPower的服务器 P X I 2020 4 24SXTU INC YW POWER芯片路线图 AllstatementsregardingIBM sfuturedirectionandintentaresubjecttochangeorwithdrawalwithoutnotice andrepresentgoalsandobjectivesonly 2020 4 24SXTU INC YW SIMD SingleInstructionMultipleData单指令多数据 VMX VectorMultimediaeXtension isaSIMDinstructionsetdesignedandownedbyIBM MotorolaandAppleImplementedonthePowerPCprocessorfamily Motorola sG4andIBM sPPC970 2020 4 24SXTU INC YW SimultaneousMulti threading SMT 并行多线程 Thread1active Thread0active Legend NoThreadactive Executionunitsutilization POWER5 SimultaneousMulti threaded POWER4 SingleThreaded Executionunitsutilization 2020 4 24SXTU INC YW 2020 4 24SXTU INC YW Chip Chip SIMD 单指令多数据SMT Simultaneousmulti threadingMicro PartitioninghardwaresupportSub processorallocationEnhancedmemorysubsystemLargerL3cache 36MBMemorycontrolleron chip POWER5芯片架构 2020 4 24SXTU INC YW MCM MultiChipModule DCM DualChipModule Power5封装 2020 4 24SXTU INC YW 硬件主控管理器 HMC 2020 4 24SXTU INC YW LINUX上POWER5的专有硬件优势 SIMD 单指令多数据 SMT 并行多线程 Linux内核充分利用了POWER5的虚拟能力 分区 微分区 动态分区 虚拟IO 虚拟LAN 虚拟存储为高性能商业应用而设计专为快速度lock而设计的指令 加速数据库性能Linux内核利用了POWER5的RAS特点 例如FFDC FirstFailureDataCapture IBMLTC LinuxTechnologyCenter 贡献了IBM源码作为开放软件 2020 4 24SXTU INC YW EntryTowers EntryRack Midrange High end IBM p5全系列AIX Linux家族 2020 4 24SXTU INC YW p系列服务器比较 2020 4 24SXTU INC YW 规格 OpenPower710 Linux专用服务器 1Entry 1processor 512MBmem 136GBSCSIdrive configured 4processors 8GBmem 136GBSCSIdrive USListPricesasofAugust3 2004 Pricearesubjecttochangewithoutnotice Resellerpricesmayvary 2Urackortower1 2wayPower5最大内存1 32GBperprocessorcard4 4DASD HotPlug OptionalonboardRAID10 100 10002PortEthernet3yearpartsandlaborwarrantyandsupport20DynamicLPARRedundantPower CoolingSoftwaresupportSLES9fromNovellSUSELINUXRHELAS3fromRedHatOpenPowerVirtualizationoption requiresHMC 2020 4 24SXTU INC YW 规格 OpenPower720 Linux专用服务器 1Entry 1processor 512MBmem 136GBSCSIdrive configured 4processors 8GBmem 136GBSCSIdrive USListPricesasofAugust3 2004 Pricearesubjecttochangewithoutnotice Resellerpricesmayvary 4UrackortowerTwospeedsorts 1 65and1 5GHz 5models1p1 5SCM2p 4p1 5DCM2p 4p1 65DCM最大内存64GB 32GBperprocessorcard5PCI Xslots 10 100 10002PortEthernetDVDROMorDVDRAMincludedinbaseconfigurationOptionalonboardRAID3yearpartsandlaborwarrantyandsupportSoftwaresupportSLES9fromNovellSUSELINUXRHELAS3fromRedHatOpenPowerVirtualizationoption requiresHMC 2020 4 24SXTU INC YW POWER4 1 2way system1 1 45GHzMemory 1GB 16GBRAMIntegratedSCSIIntegratedEthernet 10 100 10 100 10004bays6PCI Xslots Power图形工作站 2020 4 24SXTU INC YW 2020 4 24SXTU INC YW 最快的五台超级计算机 截止到2003 06 1 IBM Seaborg 6080个CPU最大平均速度7 304TF 1012 2020 4 24SXTU INC YW 2 IBM ASCIWhite 8192个CPU最大平均速度7 304TF 1012 最快的五台超级计算机 截止到2003 06 2020 4 24SXTU INC YW 3 LinuxNetworX MCRLinuxCluster 最快的五台超级计算机 截止到2003 06 2304个CPU最大平均速度7 634TF 1012 2020 4 24SXTU INC YW 最快的五台超级计算机 截止到2003 06 4 HP ASCIQ 4096个CPU最大平均速度13 88TF 1012 2020 4 24SXTU INC YW 最快的五台超级计算机 截止到2003 06 5 NEC EarthSimulator 5120个CPU最大平均速度35 86TF 1012 2020 4 24SXTU INC YW 6 2 4内存技术 TCP IP起源于美国国防部高级研究规划署 DARPA 的一项研究计划 实现若干台主机的相互通信 2020 4 24SXTU INC YW 内存条由内存芯片 SPD 系列参数预置检测 芯片 少量电阻等辅助元件以及印刷电路板 PCB 组装而成 内存条的结构 2020 4 24SXTU INC YW 内存芯片俗称内存颗粒 内存芯片是内存条的关键元件 它的性能决定了内存条的性能 芯片类型取决于内存芯片的工作方式 常用的内存芯片类型有以下几种 EDODRAMSDRAMRDRAMDDRSDRAM 内存芯片 2020 4 24SXTU INC YW SDRAM SynchronousDRAM 的中文名字是 同步动态随机存储器 这就是著名的PC100和PC133规范所广泛使用的内存类型 它的带宽为64bit 3 3V电压 目前产品的最高速度可达5ns 它是与CPU使用相同的时钟频率进行数据交换 它的工作频率是与CPU的外频同步的 不存在延迟或等待时间 SDRAM 2020 4 24SXTU INC YW Rambus内存 Rambus内存 也就是RDRAM内存 DirectRambusDRAM DRDRAM 接口动态随机存储器 是由美国Rambus公司研发的高速DRAM技术 它将RISC 精简指令集 引入其中 依靠高时钟频率来简化每个时钟周期的数据量 它具有相对SDRAM较高的工作频率 不低于300MHz 但其数据通道接口带宽较低 只有16bit 当工作时钟为400MHz时 Rambus利用时钟的上沿和下沿分别传输数据 因此它的数据传输率能达到400 x16x2 8 1 6GB S 若是两个通道 就是3 2GB S 2020 4 24SXTU INC YW DDRSDRAM DualdaterateSDRSM 又简称DDR 是 双倍速率SDRAM 的意思 由于它可以在时钟触发沿的上 下沿都能进行数据传输 所以即使在133MHz的总线频率下的带宽也能达到2 128GB S DDR不支持3 3V电压的LVTTL 而是支持2 5V的SSTL2标准 它仍然可以沿用现有SDRAM的生产体系 制造成本比SDRAM略高一些 约为10 左右 但仍要远小于RAMBUS的价格 DDRSDRAM内存 2020 4 24SXTU INC YW 几种常见内存带宽比较 2020 4 24SXTU INC YW 常用内存接口类型 SIMM和DIMM是最常用内存接口类型 SIMM是Single InLineMemoryMedule的简写 即单边接触内存模组 这是5X86及其较早的PC机中常用的内存接口方式 DIMM是英语 DualIn LineMemoryModule 的缩写 双边接触内存模组 也就是说这种类型接口内存的插板两边都有数据接口触片 这种接口模式的内存广泛应用于现在的计算机中 通常为84针 由于是双边的 所以共有84 2 168线接触 所以人们常把这种内存称为168线内存 2020 4 24SXTU INC YW 有关内存的规范及参数 PC 的含义在SDRAM和RDRAM内存条的技术规范中 PC 中的 代表内存条正常运行的工作频率 例如SDRAM内存有 PC 100 或 PC 133 等 RDRAM内存条则有 PC 600 或 PC 800 等 DDRSDRAM型内存技术规范中的 含义与SDRAM和RDRAM不同 它代表DDRSDRAM内存所能达到的数据传输最高速率 例如符合 PC 1600 规范的DDRSDRAM DDR200芯片 内存条数据传输最高速率为1 6GB 2020 4 24SXTU INC YW 内存条的数据位内存条的数据位数是指内存条 金手指 所同时联接的数据总线位数 例如常用的168和184线内存条的数据位宽度都是64位 而586和686级电脑CPU和内存之间交换数据的数据总线也是64位 不包括ECC校验位 因此电脑使用168或184线的DIMM内存条时可以只装一根 如果使用数据位只有32位的SIMM 72线 内存条时就必须同时安装两根才能使电脑正常工作 RIMM RambusDRAM 内存条的数据位只有16位 工作方式与传统的SIMM和DIMM内存不同 使用RIMM内存时主板上内存插槽不能有空槽 如果内存条不够需加装无内存芯片的替代条 有关内存的规范及参数 2020 4 24SXTU INC YW CASLatency 参数在SDRAM内存条中还有一个 CASLatency 参数 它表示电脑对内存发出相关列地址的寻址信号后还需等待多长时间 用工作时钟频率的周期作单位 才能读出数据 因此CASLatency周期数越少越好 CASLatency根据具体内存条的技术规范而定 例如按技术规范要求PC 133内存条的 CASLatency 应该 3 如果实际使用时可在 CMOS 将内存条的 CASLatency 设为 2 的前提下正常运行则表明该内存条质量不错 超频性能好 有关内存的规范及参数 2020 4 24SXTU INC YW 6 2 5高性能存储技术 1 SCSI接口SCSI适配器通常使用主机的DMA 直接内存取 通道把数据传送到内存 可以降低系统I O操作时的CPU占用率 SCSI接口可以连接硬盘 光驱 磁带机和扫描仪等外设 外设通过专用线缆和终端电阻与SCSI适配卡相连 SCSI线缆把SCSI设备串联成菊花链 SCSI总线支持数据的快速传输 最近几年主要采用的是80Mbps和160Mbps传输率的U1tra2和U1tra3标准 2020 4 24SXTU INC YW 表6 2目前常用的SCSI系列 2020 4 24SXTU INC YW 6 2 5高性能存储技术 2 RAID 独立磁盘冗余阵列 RAID RedundantArrayofIndependentDisks 技术是将若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体 整个磁盘阵列由阵列控制器管理 磁盘阵列有许多特点 首先 提高了存储容量 其次 多台磁盘驱动器可并行工作 提高了数据传输率 第三 采用校验技术 提高了可靠性 2020 4 24SXTU INC YW 表6 3RAID技术目前常用的系列 2020 4 24SXTU INC YW 6 2 5高性能存储技术 3 可伸缩的网络连接存储技术创建独立的可伸缩网络数据存储主要有两种方法 网络附加存储 NAS NetworkAttachedStorage 和存储区域网络 SAN StorageAreaNetwork 有关NAS和SAN的内容将在第7章详细介绍 2020 4 24SXTU INC YW 6 2 6控制与管理技术 1 ISC服务器控制技术ISC IntelServerControl 是一种网络监控技术 只适用于使用Intel架构的带有集成管理功能主板的服务器 采用这种技术后 用户在一台普通的客户机上 就可以监测网络上所有使用Intel主板的服务器 监控和判断服务器是否 健康 2020 4 24SXTU INC YW 6 2 6控制与管理技术 2 EMP应急管理端口EMP 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 2020 4 24SXTU INC YW 6 2 6控制与管理技术 3 智能输入 输出 I2O 技术EMP 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 2020 4 24SXTU INC YW 6 2 7机箱技术 1 立式机立式机箱的高度通常为18到27英寸 微型立式机箱大约有14英寸高 中型立式机箱通常是16英寸左右 2020 4 24SXTU INC YW 6 2 7机箱技术 2 基座式能够提供更灵活的配置选择和扩充能力 并且通常可以提供热插拔和磁盘阵列功能 2020 4 24SXTU INC YW 6 2 7机箱技术 3 机架安装式机架系统可由显示器 磁盘驱动器 不间断电源 UPS 网络组件和服务器组成 机架机箱的扩展概念是将服务器分成若干个独立的部分 它们通过一个服务器子网络进行通信 2020 4 24SXTU INC YW 6 3服务器应用系统的架构 6 3 1Client Server模式客户机 服务器 C S Client Server 是一种基于服务器的网络 在这种模式中 其中一台或几台较大的计算机集中进行共享数据库的管理和存取 称为服务器 而将其它的应用处理工作分散到网络中客户端去做 构成分布式的处理系统 2020 4 24SXTU INC YW 6 3 2Browser Server模式 在Browser Server模式中 一般可分为 表示层 Presentation 功能层 BusinessLogic 数据层 DataService 等三个相对独立的单元 如图6 2所示 图6 2Browser Server三层体系结构 2020 4 24SXTU INC YW 6 3 3Browser Application Server模式 如图6 3所示 系统的主要功能和业务逻辑在应用服务器层进行处理 应用服务器 图6 3中的箭头表示使用关系 又划分成五个层次 数据实体层 数据的表示方式 实体控制层 数据的存取方式 数据访问层 提供对数据库的访问 业务规则层 业务逻辑的组织方式 和业务外观层 业务服务的提供方式 2020 4 24SXTU INC YW 6 3 3Browser Application Server模式 图6 3Browser Application Server四层体系结构图 2020 4 24SXTU INC YW 6 3 3Browser Application Server模式 这种模式显著提高了系统的运行效率和安全性 应用程序使用组件可以共享与数据库的连接 使数据库不再和每个活动客户保持连接 而是若干个客户通过共享组件和数据库连接 降低了数据库的负担 提高了系统性能 此外 客户通过组件访问数据库时 应用服务器的安全管理机制可以按权限将特定组件授给不同的用户组 使商务活动的安全性和系统结构有机地结合在一起 2020 4 24SXTU INC YW 6 3 4 Net与WebService的网格模式 Microsoft Net的目标是让分布在不同区域的计算机 设备一起工作 为用户提供各种各样的服务 人们可以控制在什么时候 获取什么信息以及怎样获取信息 而不必像现在这样 用户在无数个信息孤岛中找来找去 寻找着自己需要的信息 XML和SOAP SimpleObjectAccessprotocol 简单对象访问协议 是核心技术 简单地说 Net主要由两大部分组成 一是Net平台 包括 Net基础框架 工具和核心服务等 二是Net产品和服务 包括Windows Net MSN Net Office Net VisualStudio Net以及bCentralfor Net 2020 4 24SXTU INC YW 6 3 4 Net与WebService的网格模式 WebService是由应用程序完成的服务 通过Internet标准 可以和其他WebService集成 它是一个URL服务资源 客户端可以通过编程方式请求得到它返回的信息 图6 4显示了怎样将WebServices连接在一起 建立分布式的Web应用 图6 4WebServices的应用模型 2020 4 24SXTU INC YW 6 4网络资源设备与软件选型 6 4 1服务器的性能与配置1 运算处理能力 1 选择既能满足当前需求又能满足未来需求的处理器 满足当前需求的处理器性能 处理器的GHz级别是衡量处理器计算速度的关键指标 满足未来需求的处理器可扩展性 增强系统故障承受能力的多处理器特性 多个处理器一起使用可以增强系统的可用性及性能 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 1服务器的性能与配置 1 运算处理能力 2 CPU主频 CPU数量 L2Cache与服务器性能 CPU主频与服务器性能 CPU主频与性能有这样一种关系 若CPU1主频为M1 CPU2主频为M2 CPU1和CPU2采用的是相同技术 M2 M1 且M2 M1 200MHz 则配置CPU2较配置CPU1性能提升 M2 M1 M1 50 通常称之为CPU的50 定律 通常 两CPU主频越接近 越符合此50 定律 CPU数量与服务器性能 SMP即对称多处理 指的是系统中的多个CPU对称地访问系统的所有硬件资源 如内存 I O总线和中断 Xeon 至强 系列CPU可支持大于2路的SMP系统 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 1服务器的性能与配置 1 运算处理能力 3 IA64体系结构提高处理器的性能主要有两种途径 一是不断提高CPU的时钟频率和内部并行工作的流水线数量 使CPU在单位时间内进行更多的操作 二是开发处理器指令级的并行性 为了使流水线高效地工作 采用分支预测 顺序执行等技术 但是这些技术都多少存在一些缺点 为此Intel公司和HP公司联合开发了一种称为 清晰并行指令计算 EPIC 的全新系统架构技术IA64 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 1服务器的性能与配置 1 运算处理能力 4 内存 最大内存扩展能力升级内存是提高系统性能的一个非常好的方式 成本不高 效果很好 例如 向DELLPowerEdge服务器添加内存获得的性能提高与升级处理器差不多 甚至更好 针对PowerEdge1400SC的测试表明把内存从128MB升级到256MB 文件 打印环境下的系统性能最高可提高44 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 1服务器的性能与配置 2 磁盘驱动器的性能指标 1 主轴转速 主轴转速是决定硬盘内部传输速度和持续传输速度的第一决定因素 硬盘的转速多为7200rpm 10000rpm和15000rpm 从目前的情况来看 10000rpm及以上的SCSI硬盘具有性价比高的优势 是目前硬盘的主流 2 内部传输率 内部传输率的高低是评价一个硬盘整体性能的决定性因素 外部传输率内部传输率 通常称外部传输率为突发数据传输率 BurstdataTransferRate 或接口传输率 指从硬盘的缓存中向外输出数据的速度 目前采用Ultra320SCSI技术的外部传输率已经达到了320Mbps 内部传输率也称最大或最小持续传输率 SustainedTransferRate 是指硬盘在盘片上读写数据的速度 现在的主流硬盘大多在30Mbps到60Mbps之间 由于硬盘的内部传输率要小于外部传输率 所以只有内部传输率才可以作为衡量硬盘性能的真正标准 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 1服务器的性能与配置 2 磁盘驱动器的性能指标 3 单碟容量 除了对于容量增长的贡献之外 单碟容量的另一个重要意义在于提升硬盘的数据传输速度 单碟容量的提高得益于磁道数的增加和磁道内线性磁密度的增加 4 平均寻道时间 平均寻道时间是指磁头移动到数据所在磁道需要的时间 这是衡量硬盘机械性能的重要指标 一般在3ms 13ms之间 建议平均寻道时间大于8ms的SCSI硬盘不要考虑 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 1服务器的性能与配置 2 磁盘驱动器的性能指标 5 缓存 提高硬盘高速缓存的容量也是一条提高硬盘整体性能的捷径 因为硬盘内部数据传输速度和外部传输速度不同 因此需要缓存来做一个速度适配器 缓存的大小对于硬盘的持续数据传输速度有着极大的影响 它的容量有512KB 2MB 4MB 甚至8MB或16MB 对于视频捕捉 影像编辑等要求大量磁盘输入 输出的工作 大的硬盘缓存是非常理想的选择 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 1服务器的性能与配置 3 系统可用性系统的可用性表示 系统可用性 MTBF MTBF MTBR 平均无故障工作时间 平均修复时间 要提高系统的可用性必须从硬件和软件两个方面入手 对于硬件产品而言 其故障发生的概率与其投入运行的时间成正比 运行的时间越长则出现故障的概率越大 提高硬件系统的可用性 必须要在故障出现时能够保证系统继续服务 硬件冗余技术可以很好地解决这一问题 对于软件系统而言 故障的产生难以进行有效的预测 于是如何减少软件恢复的时间是提高系统可用性的一个重要课题 通过快速地恢复软件系统降低平均修复时间 MTBM 也可以达到提高可用性的目的 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 1服务器的性能与配置 4 服务器硬件的冗余在系统设计中对关键部件进行冗余设计 可以大大提高系统的可用性 冗余技术的基础是合理有效地对系统的运行状态进行监控 在及时发现故障的前提下启动冗余部件 1 磁盘冗余 2 电源冗余 3 网卡冗余 4 冷却冗余 5 双机冗余 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 1服务器的性能与配置 5 数据吞吐能力服务器对I O的要求表现在总线带宽 I O插槽数量等几个方面 总线带宽是指系统事务处理的快慢 而I O插槽数量则表现在其扩展能力上 PC服务器的I O标准主要有两种 一是FutureI O技术 一是NGIO技术 现在两者已统一成SYSTEMI O 这种I O技术的宗旨是提高服务器CPU向网卡或存储磁盘阵列传输数据的速度和可靠性 一般采用SF SwitchedFabric 方法 就像微型网络一样交换信息 其最大优点是系统内单一部件失效不会导致整台计算机瘫痪 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 1服务器的性能与配置 6 可管理性良好的可管理性主要包括人性化的管理界面 硬盘 内存 电源 处理器等主要部件便于拆装 维护和升级 具有方便的远程管理和监控功能和具有较强的安全保护措施等 7 可扩展性 可伸缩性可扩展性主要包括处理器和内存的扩展能力 8 易用性主要表现在是否包括详细 全面而又易于查阅的各类文档 是否具有在线查询的用户导航软件 是否容易获得系统运行状态的各种信息 是否预装有可以对整个系统运行状况进行监控和报警的管理软件 是否具有可使用户易于对系统进行维护的详细指导资料等 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 2网络服务器产品的选型 1 文件服务器 FTP 和通信服务器 News E mail 快速的I O是这类应用的关键 硬盘I O吞吐能力是主要瓶颈 2 数据库及应用服务器对于大中型企业 重要行业 政府关键部门等应用领域 如金融 证券 ISP ICP等用户的后端数据库服务器 数据中心 企业ERP等领域 可选用集群服务器的硬件平台 3 Web应用服务器Web服务器的典型功能有两个 第一 仅储存用于响应客户机HTTP请求的静态HTML文件 第二 用CGI程序或ASP脚本程序 Java等服务端应用和ISAPI库 动态地生成HTML代码 或作为数据库中间服务器 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 2网络服务器产品的选型 4 部门办公服务器服务器的主要作用是完成文件和打印服务 5 按照用户数量选型对于中小企业而言 选择服务器时考虑的问题又有所不同 首先 中小企业正处在创业和发展的关键时期 有限的资源必须充分和高效地利用 应该从实际出发选择满足目前信息化建设的需要 又不投入太多资源的解决方案 其次 由于中小企业发展速度较快 快速增长的业务不断对服务器的性能提出新的要求 为了减少更新服务器带来的额外开销和对业务的影响 服务器应当具有较高的可扩展性 可以及时调整配置来适应企业的发展 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 3网络操作系统选型 网络操作系统分为两大类 一类是采用英特尔处理器 IA IntelArchitecture 架构的PC服务器的操作系统家族 WindowsServer Linux 另一类是采用SUN IBM HP等公司的标准64位处理器架构的UNIX主机操作系统家族 在同一个网络系统中不需要采用同一种网络操作系统 选择时可结合Windows2000 2003Server Linux和UNIX的特点 在网络中混合使用 通常WWW FTP OA及管理信息系统服务器上可采用Windows2000 2003Server平台 E mail DNS Proxy等Internet应用可使用Linux UNIX 这样 既可以享受到Windows2000 2003Server应用丰富 界面直观 使用方便的优点 又可以享受到Linux UNIX稳定 高效的好处 2020 4 24SXTU INC YW 6 4 4网络数据库选型 目前比较流行的网络数据库有 Oracle9i MicrosoftSQLServer2000 MySQL IBMDB2等服务器产品 一般情况下 Oracle9i在UNIX系统下使用 MySQL在Linux系统下使用MicrosoftSQLServer2000 2002在Windows2000 2003Server系统下使用 2020 4 24SXTU INC YW 6 5服务器双机集群与热备 6 5 1集群与热备的相关概念1 集群系统集群 Cluster 技术是近几年新兴起的一项高性能计算技术 它将一组相互独立的计算机通过高速的通信网络组成一个单一的计算机系统 并以单一系统的模式加以管理 其出发点是提供高可靠性 可扩充性和抗灾难性 集群中所有的计算机都拥有一个共同的名称 集群系统内任意一台服务器都可被所有的网络用户所使用 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 1集群与热备的相关概念 2 热备和容错根据功能 双机系统和集群系统又可细分为双机热备 双机容错 集群热备和集群容错 热备是热备份 HotStandby 也译为 热备用 的简称 它与容错 FaultTolerance 的主要区别在于热备系统只能监控服务器的CPU 是硬件级的监控 而容错系统监控服务器的应用 实行软件加硬件级的监控 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 2双机集群的工作模式 双机集群系统有两种工作模式 一种是主从模式 另一种是双工模式 1 主从模式主从 Active Standby 模式 一般为两台服务器同时运行 一台服务器被指定为进行关键性操作的主服务器 另一服务器作为备用的服务器 在主服务器工作时 从服务器处于监控准备状态 除了监控主服务器状态 不进行其他操作 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 2双机集群的工作模式 2 双工模式双工方式 Active Active 又称对等模式 在正常情况下 两台服务器同时运行各自的服务 且相互监测对方的情况 以太网 客户机 客户机 客户机 Windows Windows Oracle数据库服务器 DS6107磁盘阵列 7x73GB360GB Oracle数据库服务器 RAID5 Spare 200GB 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 3双机集群工作原理 一个典型的两接点的集群系统配置 如图6 5所示 图6 5一个典型的两节点的集群系统配置 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 3双机集群工作原理 双机集群工作原理如下 1 心跳工作过程通过IP做心跳检测时 主机和备机会通过此心跳路径 周期性地发出相互检测的测试包 如果此时主机出现故障 备机在连续丢失设定数目的检测包后 会认为主机出现故障 这时备机会自动检测设置中是否有第二种心跳 如果没有第二种心跳的话 备机则根据已设定的规则 启动备机的相关服务 完成双机热备的切换 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 3双机集群工作原理 2 IP工作过程主机 备机的IP地址采用虚拟IP地址实现 主要原理如图6 6所示 图6 6IP地址转换 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 3双机集群工作原理 3 应用及网络故障切换过程 1 双机系统中 当检测到主机操作系统的故障时 可及时将服务切到备用服务器 2 在主服务器操作系统正常的情况下 数据库系统出现意外故障时 双机容错软件可以及时发现并将其切到备用服务器 使服务不致于停止 3 在主服务器操作系统和数据库系统全都正常的情况下 主服务器网络出现故障时 双机热备软件可以将系统切到正常的备用服务器上 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 4双机集群的软件及技术 Steeleye www S 是一家致力于业务持续和灾难恢复的可靠性解决方案的软件公司 该公司的LifeKeeper是典型的集群软件 1 LifeKeeper软件的功能LifeKeeper保护的资源包括卷 IP地址 共享文件 局域网管理器 服务器名称 应用程序 定义的用户等 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 4双机集群的软件及技术 2 心跳故障检测HeartbeatLifeKeeper在集群节点间保持着间歇的通信信号 也叫做心跳信号 是错误检测的一个机制 即通过每一个通信路径 在两个对等系统之间进行周期性的握手 如果连续没有收到的心跳信号到了一定的数目 LifeKeeper就把这条路径标示为失效 红色 如果只定义了一条通信路径 当LifeKeeper把这条唯一的通信路径标示为失效时 LifeKeeper便立即开始恢复过程 然而 如果有冗余路径 LifeKeeper能够通过第二条路径确定是系统故障还是通信路径有问题 如果LifeKeeper开启优先级第二的通信路径并收到了心跳信号 它就不开始failover恢复 只需要把第一条通信路径标成红色 失效 作为信号告诉用户需要修理有故障的路径 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 4双机集群的软件及技术 3 通信路径LifeKeeper支持在节点之间和心跳通讯中 使用如下通讯路径 1 Socket 即套接字 任何能够支持TCP IP通讯协议的网络硬件接口均可使用 这样的硬件包括 快速以太网 千兆以太网 令牌环网以及FDDI等 2 串行口 在LifeKeeper配置中 应当配置有一个串行口通信路径 串口通信路径需要利用RS232的线路来与LifeKeeper系统相连接 3 共享磁盘 可以定义一个共享磁盘分区来作为LifeKeeper的通讯中介 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 5双机热备的软件及技术 ROSEHA是美国ROSEDatasystemInc 出品的新一代双机热备软件 ROSEHA根据不同行业的需求可支持多种双机热备模式 弹性地适应用户选择最佳的组合 ROSEHA系统在正常的运作情形下 双服务器之间透过冗余侦测线路互相侦测 当任一服务器有错误产生时 ROSEHA提供严谨的判断与分析 确认服务器出错之后 才完全启动备援接管动作 2020 4 24SXTU INC YW 6 5 5双机热备的软件及技术 ROSEHA支持众多的操作系统平台 例如 UNIX平台的服务器 IBM DEC HP NCR SUN SGI NEC SIEMENS等 Windows平台和Linux平台的PC服务器 支持各种数据库 如MS SQL Oracle Informix Sysbase Excheng Lotus Nose DB2等 ROSEHA热备接管动作包括 文件系统 数据库 IP地址 应用程序 系统环境 ROSEHA所检查的项目有 服务器的CPU和周边 服务器网络 操作系统 数据库引擎及其它应用程序 服务器与磁盘阵列连线等 2020 4 24SXTU INC YW 6 6服务器系统集成案例 6 6 1服务器需求分析 一卡通服务器 数据库服务器 高校应用系统类型 数据库服务器 VOD服务器 计费服务器 计费服务器 MIS服务器 FTP服务器 邮件服务器 Web服务器 数据库服务器 电子图书服务器 电子期刊服务器 图书管理服务器 Web服务器 素材库 资源库 课件PPT 课件多媒体 基础网络应用 管理信息系统 校园一卡通系统 数字图书馆系统 电子资源库 网络教育 千兆以太网 2020 4 24SXTU INC YW 6 6服务器系统集成案例 6 6 1服务器需求分析服务器系统应用特点 在线率高 访问量峰谷差大 数据更新 交换频繁 存储空间需要有好的扩充能力 任务并发数量大 24小时不间断服务 易受病毒和黑客的破坏 因此 服务器系统必须具有高可用性 高安全性 高管理性和可扩展性 2020 4 24SXTU INC YW 6 6 2服务器选型与配置1 服务器硬件选型与配置 2020 4 24SXTU INC YW 6 6 2服务器选型与配置 2 服务器软件选型与配置 1 Windows2000AdvancedServer 利用Windows2000AdvancedServer的Web服务 可以开