服务器详解

时间 : 2018-07-23
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服务器英文名称为“Server”,指的是网络环境下为客户机(Client)提供某种服务的专用计算机,服务器安装有网络操作系统(如Windows 2000 Server、Linux、Unix等)和各种服务器应用系统软件(如Web服务、电子邮件服务)的计算机。这里的“客户机”指安装有DOS、Windows 9x等普通用户使用的操作系统的计算机。 
服务器的处理速度和系统可靠性都要比普通PC要高得多,因为服务器是在网络中一般是连续不断工作的。普通PC死机了大不了重启,数据的丢失损失也仅限于单台电脑。服务器则完全不同,许多重要的数据都保存在服务器上,许多网络服务都在服务器上运行,一旦服务器发生故障,将会丢失大量的数据,造成的损失是难以估计的,而且服务器提供的功能如代理上网、安全验证、电子邮件服务等都将失效,从而造成网络的瘫痪,对服务器可靠性的要求可见一斑。 
服务器的种类 
按照不同的分类标准,服务器分为许多种,主要有按网络规模、按架构(芯片)、按用途、按外观 
1、按网络规模划分 
按网络规模划分,服务器分为工作组级服务器、部门级服务器、企业级服务器。 
工作组级服务器 
用于联网计算机在几十台左右或者对处理速度和系统可靠性要求不高的小型网络,其硬件配置相对比较低,可靠性不是很高。 
部门级服务器 
用于联网计算机在百台左右、对处理速度和系统可靠性中等的中型网络,其硬件配置相对较高,其可靠性居于中等水平。 
企业级服务器 
用于联网计算机在数百台以上、对处理速度和数据安全要求最高的大型网络,硬件配置最高,系统可靠性要求最高。 
需要注意的是,这三种服务器之间的界限并不是绝对的,而是比较模糊的,比如工作组级服务器和部门级服务器的区别就不是太明显,有的干脆统称为“工作组/部门级”服务器。 
2、按架构划分(芯片) 
按照服务器的结构,可以分为CISC(复杂指令集)架构的服务器和RISC(精简指令集)架构的服务器: 
IA架构服务器(Intel Architecture Server)-即通常所讲的PC服务器,采用x86(CISC)芯片并且主要采用Windows NT/Windows2000、Linux、FreeBSD等操作系统的服务器,如Intel PentiumIII(P4)和Intel (P4)Xeon(至强)等。 
RISC架构的服务器指采用非英特尔架构技术的服务器, 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的Alpha芯片、SGI公司的MIPS等; 
由于RISC架构服务器的性能和价格比CISC架构的服务器高得多。近几年来,随着PC技术的迅速发展,IA架构服务器与RISC架构的服务器之间的技术差距已经大大缩小,用户基本上倾向于选择IA架构服务器,但是RISC架构服务器在大型、关键的应用领域中仍然居于非常重要的地位。 
3、按用途划分 
按照使用的用途,服务器又可以分为通用型服务器和专用型(或称“功能型”)服务器,如实达的沧海系列功能服务器。 
通用型服务器是没有为某种特殊服务专门设计的可以提供各种服务功能的服务器,当前大多数服务器是通用型服务器。 
专用型(或称“功能型”)服务器是专门为某一种或某几种功能专门设计的服务器,在某些方面具有与通用型服务器有所不同。如光盘镜像服务器是用来存放光盘镜像的,那么需要配备大容量、高速的硬盘以及光盘镜像软件。 
4、按外观划分 
按照服务器的外观,可以分为台式服务器和机架式服务器以及刀片服务器 
1.台式服务器有的采用大小与立式PC台式机大致相当的机箱,有的采用大容量的机箱,像一个硕大的柜子一样,主要分为单塔式和双塔式,如下图所示。 
2.机架式服务器的外形看起来不像计算机,而是像交换机,有1U(1U=1.75英寸)、2U、4U等规格,如下图所示。机架式服务器安装在标准的19英寸机柜里面。 
刀片服务器 
刀片服务器是一种称之为“HAHD(High Availability High Density,高可用高密度)”的低成本服务器平台,是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的。在结构上它比前面介绍的机架式服务器更紧凑,因为它像刀片一样非常薄,而且可以根据需要选择是否插入整个服务器系统的机柜中,所以称之为“刀片服务器”,如下图。主要应用集群服务。 
硬件知识 
CPU 
Inter公司的产品 
Pentium 4和Celeron是面向个人电脑的,“Xeon(至强)”、“Xeon MP”和“Itanium(安腾)”是面向工作站和服务器的。此外,虽然每个品种的最高工作频率、所支持的FSB以及高速缓存容量等都有一些微小的区别,但内部设计基本相同,确保了软件的兼容性。Pentium 4(或者Celeron)和Xeon的最大区别是对一台机器中安装多个CPU的“多处理器系统”的支持。Pentium 4在整个系统中只能安装一个物理CPU,而Xeon可以集成2个,XeonMP甚至可以集成4个以上。这里要特别提提安腾处理器这类处理器应该说是大多数人不是很了解的处理器之一。因于它是专为要求苛刻的企业和技术应用而设计,是瞄准高端企业市场的,并且相对Intel其他系列的处理器来说,其价格昂贵,即使最便宜的型号价值仍然超过1000美元!安腾处理器是构建在IA-64(Intel Architecture 64)上,64位只是安腾处理器的一个技术特征。最新的安腾2处理器具有6.4GB/秒的系统总线带宽、6MB的集成三级高速缓存和1.5GHz的主频。 
特别提出的概念: 
xeon XEON DP和MP 
Xeon DP处理器基于P4核心,规格基本与P4相同,但加入了超线程技术HT技术(即可在一个物理CPU上实现二个逻辑运算单元,大大提升服务器的运算能力)和两路SMP的支持。 
XEON DP的改进版-新一代的DP处理器也正式投放市场了,采用0.13微米工艺,配备512K全速二级缓存,使用类似P4 NorthWood核心,性能高于旧式的XEON DP。 
Xeon MP处理器采用了新开发的NetBurst架构及超线程技术。与XEON DP处理器相比,XEON MP具备1M或512K的L3 Cache和256K的L2 Cache。 
XEON DP处理器支持两路SMP,常用在部门级服务器上。XEON MP处理器支持4路或者更多SMP,常用在企业级服务器中。 
AMD的产品 
AMD 从2001年开始在服务器领域跃跃欲试,并于6月推出了支持双处理器的Althlon MP及配套的AMD-760 MP芯片组,支持DDR ECC SDRAM和AGP 4X。该芯片组包括AMD-762系统控制器(北桥)和AMD-766周边总线控制器(南桥),稍显不足的是AMD-762只在33MHz上支持64位PCI。AMD Athlon MP 处理器可与稳定可靠的 AMD Socket A 结构兼容,并可支持 DDR 内存。这款处理器采用 AMD 的 0.13 微米铜导线工艺技术制造,由 AMD 设于德国德累斯顿的 Fab 30 芯片厂负责生产。AMD Athlon MP处理器是AMD Athlon系列处理器的最新型号,可确保多处理器系统能发挥前所未有的高效能。这款处理器是全球首款有如此能力的第七代x86处理器,可支持高效能多处理器平台的服务器及工作站。M 同时MP型的处理器是配置单处理器(1-way)和双处理器(2-way)服务器及工作站平台所必要的组件,尤其适用于商用及企业系统。这款处理器的设计独特,最适合执行多线程序以及负责重要任务的应用软件。 
主板 
说起高端主板的厂商来确实不多,大家能数得出也就那几家,都很熟悉。分别是超微、Intel、泰安。这三家一直以来霸占着高阶主板的绝大部分市场。这三家被称之为老三家,其中超微与泰安两家是专业的高阶主板生产厂,主要生产服务器工作站等高阶主板。与超微有点差别的是泰安在国外也有生产普通的台式机PC主板,不过国内非常少见。Intel则因为是芯片组厂家,对自己的主板产品并不主推。 
硬盘 
现在的硬盘从接口方面分,可分为IDE硬盘与SCSI硬盘还有SATA。 
IDE硬盘即我们日常所用的硬盘,它由于价格便宜而性能也不差,因此在PC上得到了广泛的应用,目前个人电脑上使用的硬盘绝大多数均为此类型硬盘。 
另一类硬盘就是SCSI硬盘了(SCSI即Small Computer System Interface小型计算机系统接口),由于其性能好,因此在服务器上普遍均采用此类硬盘产品,但同时它的价格也不菲,所以在普通PC上不常看到SCSI的踪影。 
传输速率: 
IDE ATA66 最大数据吞吐量为每秒66MB。 
ATA100 类似ATA/66,但是最大数据吞吐量为每秒100MB,主板和硬盘必须同时支持ATA/100,有一些第三方生产的PCI卡可以帮助电脑运行ATA/100驱动。 
SCSI 控制器传统上就比IDE快,数据传输能够达到每秒160MB~320MB。 
Ultra 320 SCSI Ultra 320 SCSI是新的SCSI标准,刚刚开始应用。Ultra SCSI 320使用32 bit PCI槽允许最高传输速度为每秒160 MB,使用64 bit PCI槽的控制器最高传输速度为每秒320 MB。SCSI 320使用16 bit总线,兼容SCSI 160。 
SATA SATA是串行(serial)ATA的缩写 
第一代SATA: 
SATA-1又称作SATA-150,传输速度是150MB/s(或者1.5Gb/s) 
新一代SATA-2 
SATA-2也可以称作SATA-300,符合ATA-7规范,传输速度高达300MB/s(或者3Gb/s) 
为什么采用SATA首先要从ATA的缺点说起(3大缺点): 
1. 信号线长度无法延长 
2. 信号同步性难以保持 
3. 5V信号线耗电较大 
SCSI-320接口的数据线能达到320MB/s的高速是因为它的数据线将一组组的差分信号线两两扭合而成 
SATA 优点:串行I/O传输协议所使用的上行、下行两对差分信号线意味着更简单的信号电缆、更小型化的接口,当然更少的线也就带来了更简单的主板设计、特别是更少的南桥芯片引脚,整个系统的成本也就大大降低 
SATA唯一需要克服的困难就是在比PATA高了数十倍的工作频率下,怎样能工作的稳定。 
内存 
如今常用的服务器内存主要有SDRAM和DDR二类,还有另一种RAMBUS内存,是一种高性能、芯片对芯片接口技术的新一代存储产品。 现在刚兴起的DDR2,也逐渐延伸到服务器内存。现代Hynix在去年六月份已经开始量产供服务器和工作站使用的DDR2内存了。 
而从技术层面来说,之所以与普通内存有着区别,都是因为ECC。这是 ErrorChecking and Correcting的简写。它广泛应用于各种领域的计算机指令中。ECC和奇偶校验(Parity)类似。然而,在那些Parity只能检测到错误的地方,ECC实际上可以纠正绝大多数错误。经过内存的纠错,计算机的操作指令才可以继续执行。这在无形中也就保证了服务器系统的稳定可靠。但ECC技术只能纠正单比特的内存错误, 当有多比特错误发生的时候,ECC内存会生成一个不可隐藏(non-maskable interrupt)的中断 (NMI),系统将会自动中止运行。 
RAID 
RAID 是英文 Redundant Array of Inexpensive Disks 的缩写,翻译成中文即为廉价磁盘冗余阵列,或简称磁盘阵列。简单地说, RAID 是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同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和提供数据冗余的技术。组成磁盘阵列的不同方式成为 RAID 级别( RAID Levels ),可分为JBOD(Just Bundle Of Disks) ,0,1,5,10,50等不同的级别: 
JBOD ( Just Bundle Of Disks )译成中文可以是“简单磁盘捆绑”,通常又称为 Span 。 JBOD 不是标准的 RAID 级别,它只是在近几年才被一些厂家提出,并被广泛采用。但是实际上JBOD是控制器将机器上每颗硬盘都当作单独的硬盘处理,因此每颗硬盘都被当作单颗独立的逻辑碟使用。此外,JBOD并不提供资料备余的功能。 
RAID 0 Disk Stripping without parity (常用) 
又称数据分块,即把数据分成若干相等大小的小块,并把它们写到阵列上不同的硬盘上,这种技术又称“Stripping”(即将数据条带化),这种把数据分布在多个盘上,在读写时是以并行的方式对各硬盘同时进行操作。从理论上讲,其容量和数据传输率是单个硬盘的N倍。N为构成RAID0的硬盘总数。当然,若阵列控制器有多个硬盘通道时,对多个通道上的硬盘进行RAID0操作,I/O性能会更高。因此常用于图象,视频等领域,RAID0 I/O传输率较高,但平均故障时间MTTF只有单盘的N分之一,因此RAID0可靠性最差。常用于图形、图像等方面的领域。 
RAID 1 Disk Mirroring(较常用) 
又称镜像。即每个工作盘都有一个镜像盘,每次写数据时必须同时写入镜像盘,读数据时只从工作盘读出,一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘,从镜像盘中读出数据。当更换故障盘后,数据可以重构,恢复工作盘正确数据,这种阵列可靠性很高,但其有效容量减小到总容量一半以下,因此RAID1常用于对容错要求极严的应用场合,如财政、金融等领域。 
RAID 5 Striping with floating parity drive(最常用) 
是一种旋转奇偶校验独立存取的阵列方式,也就是没有固定的校验盘,而是按某种规则把奇偶校验信息均匀地分布在阵列所属的硬盘上,所以在每块硬盘上,既有数据信息也有校验信息。这一改变解决了争用校验盘的问题,使得在同一组内并发进行多个写操作。所以RAID5即适用于大数据量的操作,也适用于各种事务处理,它是一种快速、大容量和容错分布合理的磁盘阵列。当有N块阵列盘时,用户空间为N-1块盘容量。 RAID5中,在一块硬盘发生故障后,RAID组从ONLINE变为DEGRADED方式,但I/O读写不受影响,直到故障盘恢复。但如果DEGRADED状态下,又有第二块盘故障,整个RAID组的数据将丢失。 
RAID 10/50 
逻辑驱动器跨越阵列而组成的。 
RAID 技术的应用 
DAS --direct access storage device直接访问存储设备 
DAS是磁盘存储设备的术语,以前被用在大、中型机上。使用在PC机上还包括硬盘设备DAS的最新形式是RAID。“直接访问”指访问所有数据的时间是相同的。 
NAS --Network Attached Storage 网络附加存储设备 
一种特殊目的的服务器,它具有嵌入式的软件系统,可以通过网络对个种的系统平台提供文件共享服务。 
SAN --Storage Area Networks 存储区域网 
一种高速的专用网络,用于建立服务器、磁盘阵列和磁带库之间的一种直接联接。它如同扩展的存储器总线,将专用的集线器、交换器以及网关或桥路互相连接在一起。 SAN 常使用光纤通道。一个 SAN 可以是本地的或者是远程的,也可以是共享的或者是专用的。SAN 打破了存储器与服务器之间的束缚,允许你独立地选择最佳的存储器或者是最佳的服务器,从而提高可扩性和灵活性。

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