• 1. 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
  • 2. 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。
  • 3. 图1.1 客户/服务器模式
  • 4.   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。
  • 5.   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。
  • 6.   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)。
  • 7.   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。
  • 8.   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。
  • 9.   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。
  • 10. 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(Center Process Unit,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。
  • 11.   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。
  • 12.   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。
  • 13. 表1.1 服务器与PC的比较
  • 14.  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(Intel Architecture,Intel架构)架构服务器,又称CISC(Complex Instruction Set Computer,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。
  • 15.   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80x86系列及现在的Pentium系列。早期的80x86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、Pentium MMX、Pentium Pro、PⅡ、PⅡ Xeon(至强)、PⅢ、PⅢ Xeon、P4 Xeon、Celeron 2(赛扬)等。
  • 16.   另一类是比IA服务器性能更高的服务器,即RISC(Reduced Instruction Set Computer,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。
  • 17. 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。
  • 18.   1)  CISC型CPU   CISC即“复杂指令集”,它是指Intel生产的x86(Intel CPU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-32 CPU。CISC型CPU目前主要有Intel的服务器CPU和AMD的服务器CPU两类。
  • 19.   Intel现在生产的CPU中,Pentium 4(奔腾4)和Celeron(赛扬)是面向PC的,Xeon(至强)、XeonMP(MP即Multi Processing Platform,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。Pentium 4(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Xeon MP可以用4块以上CPU组建系统。P4与Xeon CPU的对比如表1.2所示。
  • 20. 表1.2 P4与Xeon CPU的对比
  • 21.   AMD也生产面向工作站和服务器的Athlon MP处理器。其内部设计与Athlon XP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。
  • 22. 表1.3 AMD的两种版本CPU的对比
  • 23.   2)  RISC型CPU   RISC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)。
  • 24.   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。
  • 25.   (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 μm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 μm的水平,单芯片集成2亿个晶体管,大大提高了运算性能。而1.8 V的低电压操作(原为2.5 V)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。
  • 26.   (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,UltraSPARCⅢ首次亮相。它采用先进的0.18 μm工艺制造,全部采用64位结构和VIS指令集,时钟频率从600 MHz起,可用于高达1000个处理器协同工作的系统上。在64位UltraSPARC Ⅲ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 Ⅳs和UltraSPARC Ⅴs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。
  • 27.   (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180 MHz,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800 MHz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。
  • 28.   (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MIPS64 5Kc。2000年,MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS64 20Kc处理器内核。
  • 29.   (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600 MHz。目前较新的21264芯片主频达到1 GHz,工艺为0.18 μm。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1 GB/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。
  • 30.   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。
  • 31.   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。
  • 32.   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(Parity Check Codes)被广泛地使用在侦错码(Error Detection Codes)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。
  • 33.   ECC的英文全称是Error Checking and Correcting,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。
  • 34.   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。
  • 35.   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。
  • 36.   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。
  • 37.   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IBM Netfinity 5000。
  • 38.   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150 MHz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100 MHz,但133 MHz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133 MHz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。
  • 39.   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(Small Computer System Interface(小型计算机系统接口))。
  • 40.   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7200 r/min或10000 r/min,甚至更高;它还配置了较大(一般为2 MB或4 MB)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Ultra Wide SCSI、Ultra2 Wide SCSI、Ultra160 SCSI、Ultra320 SCSI等标准的SCSI硬盘,数据传输率分别可以达到40 MB/s、80 MB/s、160 MB/s、320 MB/s。
  • 41.   (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300 G到1000 G的冲击力。
  • 42.   (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(Hot Swap)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。
  • 43.   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Windows 98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Windows 98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:
  • 44.   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Windows NT 4.0 Server、Windows 2000 Server/Advance Server,以及最新的Windows 2003 Server/Advance Server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Windows 9x/ME/XP等。
  • 45.   在整个Windows网络操作系统中最为成功的是Windows NT 4.0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Windows 2000/2003 Server系统来说,Windows NT 4.0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。
  • 46.   2)  UNIX类   目前常用的UNIX系统版本主要有UNIX SUR4.0、HP-UX 11.0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。
  • 47.   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。
  • 48.   5. 应急管理端口   应急管理端口英文缩写为EMP,全称是Emergency Management Port,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EMP Console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。
  • 49.   6. RAID   RAID是英文Redundant Array of Independent Disks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(Disk Array)。
  • 50.   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(RAID Levels)。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。
  • 51.   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RAID 0~RAID 6七种基本RAID级别。另外,还有一些基本RAID级别的组合形式,如RAID 10(RAID 0与RAID 1的组合),RAID 50(RAID 0与RAID 5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。
  • 52. 表1.4 常用的RAID级别
  • 53.   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RAID 0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RAID 1。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RAID 3或RAID 5。
  • 54.   7. SMP   SMP的全称是Symmetrical Multi-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。
  • 55.   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。
  • 56.   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Enterprise 10000。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。
  • 57.   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。
  • 58.   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。
  • 59. 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。
  • 60.   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。
  • 61.   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Windows NT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。
  • 62.   (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。
  • 63.   (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。
  • 64.   (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:
  • 65.   (1)  AMD Opteron™(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Hyper Transport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。
  • 66.   (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6.4 GB/s。
  • 67.   (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。
  • 68.   (4)  IBM的Power 5。2005年6月,IBM推出了新一代Power 5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。Power 5的一些性能提高归功于多任务功能:Power 5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。
  • 69.   下面向大家推介两款著名品牌的Web服务器产品。   1. HP ProLiant ML370G3系列   HP ML370G3是目前业界最快的二路服务器,采用最为先进的二路Intel Xeon处理器,为企业应用带来了更好的性能。   u   ML370G3系列标配一个Intel Xeon 2.8 GHz,集成512 KB二级缓存,400 MHz前端总线,可扩至二路处理器;  u 6个工业标准64位/100 MHz PCI-X非热插拔插槽;  u集成双通道Wide-Ultra 3 SCSI控制器,可容纳6块通用热插拔硬盘;
  • 70.   u   通过扩展热插拔硬盘笼子,最多可支持8块硬盘;   u   6个内存插槽,标配512 MB PC2100 DDR 内存,最大可扩充至12 GB,支持内存在线备用Online Spare技术;   u   集成一个NC7781 10/100/1000千兆以太网卡,支持在线唤醒(WOL);   u   1个500 W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48X CDROM和1.44 M软驱等;   u   配备iPlanet Web Server服务器系统软件。
  • 71.   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。
  • 72.   2. Apple Xserver   Xserver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。
  • 73.   Xserver服务器系列可以选择具有1颗或2颗1.33 GHz PowerPC G4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2 GB容量的333 MHz DDR SDRAM 内存、2个64 bit 66 MHz PCI插槽(另加一个PCI/AGP两用插槽)、2组Gigabit以太网络、FireWire 800连接端口、USB连接端口以及4组共能容纳720 GB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Xserver RAID产品能容纳14部可以热插拔的苹果磁盘驱动器模块(Apple Drive Module),在最适合机架环境的包装之中,提供总计2.52 TB的惊人空间。
  • 74.   Xserver包含了一个最新优化的Apache Web 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Apache Server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WebBench 4.1(网站压力测试工具)中运行5000次/秒以上的点击。
  • 75.   Xserver服务器具有强健的、针对服务器优化的Java 2实施环境,以及对JSPs、Java Servlets、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、Object Request Brokers(ORBs)和Enterprise JavaBeans(EJB)。对Secure Sockets Layer(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。
  • 76.   Mac OS X Server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。Mac OS X Server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、QuickTime Streaming Server流媒体服务器、DNS与DHCP服务器等等。
  • 77. 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。
  • 78.   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。
  • 79.   (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。
  • 80. 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。
  • 81.   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。
  • 82.   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。
  • 83.   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。
  • 84.   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。Windows NT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。
  • 85.   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,向用户提供的可用性就越高。提高服务器可用性有两个方式:减少硬件的平均故障间隔时间和利用专用功能机制。该机制可在出现故障时自动执行系统或部件切换以免或减少意外停机。然而不管采用哪种方式,都离不开系统或部件冗余,当然这也提高了系统成本。
  • 86.   4) 可扩展性   服务器的可扩展性是PC服务器的重要性能之一。服务器在工作中之所以具有升级的特点,是因为工作站或客户的数量增加是随机的。为了保持服务器工作的稳定性和安全性,就必须充分考虑服务器的可扩展性能。首先,在机架上要为硬盘和电源的增加留有充分余地,一般PC服务器的机箱内都留有3个以上的硬驱动器间隔,可容纳4~6个硬盘可热插拔驱动器,甚至更多。若3个驱动器间隔全部占用,则至少可容纳18个内置的驱动器。另外还支持3个以上可热插拔的负载平衡电源UPS。其次,在主机板上的插槽不但种类齐全,而且有一定数量。一般的PC服务器都有64位PCI和32位PCI插槽2~6条,有1~2条PCI和ISA共享插槽,有ISA插槽2条左右。
  • 87.   5) 安全性   安全性是网络的生命,而PC服务器的安全就是网络的安全。为了提高服务器的安全性,服务器部件冗余就显得非常重要。因为服务器冗余性是消除系统错误、保证系统安全和维护系统稳定的有效方法,所以冗余是衡量服务器安全性的重要标准。某些服务器在电源、网卡、SCSI卡、硬盘、PCI通道都实现设备完全冗余,同时还支持PCI网卡的自动切换功能,大大优化了服务器的安全性能。当然,设备部件冗余需要两套完全相同的部件,也大大提高了系统的造价。   以上几方面是所有类型的用户在选购PC服务器时通常要重点考虑的因素。此外,品牌、价格、服务、厂商实力等也是要重点考虑的因素。
  • 88.   3. ISP/ICP选购的特殊性    ISP/ICP主要属于部门级应用和企业级应用。在性能方面,则必须根据ISP/ICP的业务特性来决定必须突出某个或某几个方面。   (1) 可管理性:这是涉及到系统本身的维护、资源开发,以及用户资源管理与支持的最关键的性能。可管理性涉及到远程管理、软件管理、硬件资产管理等。
  • 89.   (2) 可用性:由于网络服务器在网络中的核心地位,通过提高可用性,最大程度地减少停机时间,有利于保护关键性数据及提高生产率,这一点对于ISP/ICP至关重要,稍有疏忽就会给自己和用户造成业务中断,从而造成巨大损失。   (3) 占用空间:由于主机托管已成为ISP/ICP的主要业务之一,因此如何在有限的空间中为用户提供尽可能多的服务器设备,就成为ISP/ICP扩大业务规模的重要基础。所以,如何在保证性能、质量的情况下,使PC服务器的占用空间尽量减小,也就成为ISP/ICP用户应该重点考虑的因素之一。
  • 90.   4. 慎重选择服务器硬盘   随着大量关键业务数据都存放在了服务器的硬盘上,硬盘理所当然就成为网络服务器的数据存储核心,硬盘的可靠性成了保证数据安全的主要因素。企业决策部门究竟应该怎样去选择可靠的硬盘呢?选择与服务器品牌一致的硬盘,还是选择兼容的硬盘呢?这恐怕也是他们最大的困惑所在。首先,企业用户要求硬盘在设计上必须非常坚固耐用。其次,对硬盘的各项指标包括数据的安全性、错误恢复以及机械结构等都要进行严格的把关测试。
  • 91.   可管理软件是使硬盘性能正常发挥的强力支柱,是保证硬盘可管理性的先决条件。它用于配置、管理和监控服务器。运行管理软件,可对所有硬盘驱动器和接口的固件进行一致的受控更新,或者执行低级磁盘格式化。同时,能够自动持续地监视主要环境事件和关键系统组件,可实地进行硬盘的监控,随时随地了解硬盘的性能,从而可以使IT经理们灵活地掌握企业数据的存储情况。
  • 92.   购买厂商的硬盘,用户总是或多或少要做一些简单的集成工作,例如配套电缆和SCSI ID的设置等,但也不一定能保证系统的良好运行。目前,部分厂商提供给购买者与系统相连的所有电缆、SCSI ID设置及相关文本都是完全就绪的,所需的硬件、软件和安装指南都一应俱全,以确保硬盘与服务器的无缝集成。   在选购硬盘时,除了要参考以上的标准,用户还需要根据实际情况来做决定,尤其是整体拥有成本是购买的关键。
  • 93. 小 结   本章主要介绍了网络服务器的种类及其体系结构。服务器在结构上与PC相比有相似的地方,但也有很多部件在性能上有很大的差别。本章重点介绍了CPU、内存、硬盘、RAID等方面的知识。另外,还介绍了有关服务器的选型。服务器的不断应用和发展,尤其是64位CPU、采用双核处理器的服务器有望成为市场主流,从而把服务器性能提升到一个全新水平。
  • 94. 习 题 与 思 考   1. 从网络所提供的应用服务来划分,服务器可分为哪些类型?   2. 简述CISC和RISC的区别。   3. 服务器与普通PC有何不同?   4. 简述内存中的ECC、ChipKill技术。   5. 本地服务器市场服务器销量情况怎样?中小企业对何种服务器需求量较大?   6. 中小企业网络操作系统中,何种操作系统使用量较多?