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[精华] 学习集群需要对服务器了解1
Author: ttii    Posted: 2002-07-26 10:01    Length: 7,247 byte(s)
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为了初学者能够很快上手,请看看我发着这几片有关服务器知识的帖子

1 目前服务器的技术热点主要有:IRISC与CISC技术、处理器技术、多处理器技术(AMP技术、SMP技术、MPP技术、COMA技术、集群技术和NUMA技术)、SCSI接口技术、智能I/O技术、容错技术、磁盘阵列技术、热插拔技术、双机热备份。

服务器在网络中承担传输和处理大量数据的任务,要具备高可伸缩性、高可靠性、高可用性和高可管理性。IA-64体系将带动服务器技术特性的提高,如高性能CPU、多处理器技术、总线和内存技术、容错技术、群集技术、硬件管理接口、均衡服务器平台技术等。

智能输入/输出(Intelligent I/O)技术

随着处理器性能的飞速提高,服务器系统的作用越来越大,一旦作为网络中心设备后,其数据传输量会大大增加,因而I/O数据传输经常会成为整个系统的瓶颈。智能输入/输出(I2O)技术把任务分配给智能I/O系统,在这些子系统中,专用的I/O处理器将负责中断处理、缓冲存取以及数据传输等繁琐的任务,这样,系统的吞吐能力就得到了提高,服务器的主处理器也能被解放出来去处理更为重要的任务。因此,依据I2O技术规范实现的PC服务器在硬件规模不变的情况下能处理更多的任务,作为中小型网络核心的低端PC服务器可以从中获得更多的性能提高。

智能监控管理技术

目前的高性能服务器普遍采用专用的服务处理器(Serivce Processor)来对系统的整体运行情况进行监控。系统中的一些关键部件的工作情况都通过一条称为I2C总线的串行通信接口,传送到服务处理器并通过专用的监控软件监视各个部件的工作状态。服务处理器可以对服务器的所有部件进行集中管理,可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数,增加了系统的安全性,方便了管理。智能监控管理技术正逐渐由单CPU向多处理器方向发展,服务器系统中的重要部件都会由独立的专用监控处理器进行管理,再通过I2C总线将各个监控处理器连接在一起,形成一个独立于系统的智能监控网络,即使在服务器系统瘫痪时,系统管理员也可以通过服务处理器恢复系统。服务处理器还可以实现系统故障分析预测以及协助进行性能优化,消除系统性能瓶颈等。服务器智能监控管理技术的发展适应了现代服务器技术向高可用性、易于管理方向发展的潮流,作为服务器设计技术的一个重要组成部分将会发挥更大的作用。

铜芯片技术

铜芯片的问世可以说开创了服务器技术的一个新的历史纪元。铜的采用使单位面积硅片具有更高的集成度、更小的功耗、更高的工作频率。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。单片可集成2亿个晶体管,大大提高了运算性能。而1.85V的低电压操作,大大降低了芯片的功耗,发热量小,从而大大提高了系统的稳定性。

热插拔(Hot Swap)技术

热插拔技术指在不关闭系统和不停止服务的前提下更换系统中出现故障的部件,达到提高服务器系统可用性的目的。目前的热插拔技术已经可以支持硬盘、电源、扩展板卡的热插拔。而系统中更为关键的CPU和内存的热插拔技术也已日渐成熟。未来热插拔技术的发展将会促使服务器系统的结构朝着模块化的方向发展,大量的部件都是可以通过热插拔的方式进行在线更换的。

群集(Cluster)技术

群集(Cluster)技术是近几年兴起的发展高性能计算机的一项技术。它是一组相互独立的计算机,利用高速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。一个群集包含多台拥有共享数据存储空间的服务器,各服务器通过内部局域网相互通信。当一台服务器发生故障时,它所运行的应用程序将由其他服务器自动接管。在大多数模式下,群集中所有的计算机拥有一个共同的名称,群集内的任一系统上运行的服务都可被所有的网络客户所使用。

可用性(Availability)技术

系统硬件的可用性在很大程度上取决于那些MTBF值较低而能对系统正常运行造成重大影响的部件,如硬盘、风扇、电源等。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。 如磁盘系统冗余技术。通过配置热插拔硬盘并使用RAID系统,可以完全避免由于硬盘损坏造成的系统故障;如电源系统冗余技术。热插拔冗余电源正常工作时,两台电源各输出一半功率,从而使每一台电源都工作在轻负载状态,利于电源稳定工作。当其中一台发生故障,短时由另一台接替其工作并报警。系统管理员可在不关闭系统的情况下更换损坏的电源。采用热插拔冗余电源可以避免系统由于电源损坏而造成的停机;如网络系统冗余技术。采用自动控制的冗余网卡,当系统正常时多网卡自动分摊网络流量,使系统网络通信带宽提高,而在有网卡损坏或出现线路故障时,其工作自动切换到其他网卡。不会由于网络通道故障或网卡故障影响正常服务;如冷却系统冗余技术。自动切换的冗余风扇对风扇转速进行实时监测,发现故障时自动报警并启动备用风扇。系统工作正常时,主风扇工作,备份风扇不工作,当主风扇出现故障或转速低于规定转速时自动启动备用风扇。由于备用风扇平时处于停止状态,所以可以保证在工作风扇损坏时马上接替服务,不会造成由于系统风扇损坏导致的系统内部温度升高而产生的工作不稳定或停机现象;如系统冗余技术。

双机热备份高可用(HA,High Availability)系统,通过对关键部件的冗余设计,可以保证系统硬件具有很高的可用性,对于一般非关键应用场合,其硬件系统的可用性可以达到99.99%。但在一些极其关键的应用场合,可以采用双机热备份的高可用系统,使系统可用性达到99.999%。正常工作时,两台服务器同时工作,通过以太网和RS232口互相进行监测,并不断完成同步操作,数据保存在共享磁盘阵列中。当任何一台服务器出现故障,另一台服务器将快速接管服务。其切换时间仅需1-2分钟。由操作系统和应用软件故障而引起的系统停机具有较大的不确定性,很难进行有效的管理和预测,因而快速恢复软件系统、缩短系统停止服务的时间就变得十分重要。通常处理由操作系统和应用软件造成的系统性能降低或瘫痪最好的办法是重装系统,但重装和配置系统所花费的时间相当长,无法适应高可用性的要求,采用操作系统和应用程序备份恢复系统,可以大幅度降低系统恢复的时间,在软件系统出现故障后迅速恢复,使停机时间减到最低。还有就是操作系统和应用软件备份。备份恢复系统支持操作系统和应用软件的备份和自动恢复功能。在系统管理员认为系统运行状态良好时进行备份,备份过程相当简单,当操作系统或应用软件工作正常且性能良好时,系统管理员只需进入备份程序并在程序验证用户身份后即可进行备份操作。当系统发生软件故障时,通过类似方法可在短时间内使系统恢复到备份时的状态(包括系统配置,用户信息,应用软件),免去了重装系统的烦恼,降低了系统停止服务时间和费用。

系统的可用性是服务器厂商不断追求的目标,随着网络发展的不断深入,大量的信息将通过服务器来进行存储和交换,高可用的服务器系统必将成为市场竞争的热点,发展PC服务器的可用性技术提高市场竞争力对服务器厂商而言具有十分重要的意义

SCSI(Small Computer Systems Interface)接口

当前硬盘的制造技术得到了高速发展,已经制造出平均寻道时间小于5ms、盘片转速达每分钟15000转的硬盘。同时性能也获得了大幅度提升,硬盘性能在服务器上的瓶颈效应逐渐减轻,而服务器的存储容量需求也大幅度提高,I/O性能成为评价服务器总体性能的重要指标。目前工作组级以上的服务器基本上采用SCSI总线的存储设备,SCSI总线是一种小型计算机系统接口,经过多年的改进已经成为服务器I/O系统最主要的标准,几乎所有服务器和外设制造商都在开发与SCSI接口连接相关的设备。

SCSI适配器通常使用主机的DMA(直接内存存取)通道把数据传送到内存,可以降低系统I/O操作时的CPU占有率。SCSI接口可以连接硬盘、光驱、磁带机、扫描仪等常见的外设,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标准明显的缺点是对连接的设备有物理距离和设备数目的限制,同时总线式结构也带来了一些问题,例如难以实现在多主机情况下的数据交换和共享。

SCSI总线支持数据的快速传输,目前主要采用的是80MB/s和160MB/s传输率的Ultra2和Ultra3标准,由于采用了低压差分信号传输技术,使传输线长度从3米增加到10米以上。在2001年SCSI总线传输率将会达到320MB/s,而在不久的将来640MB/s的SCSI总线也会被采用。

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