1、局域网组网技术 第4章 局域网服务器4.1 服务器概述4.2 服务器的分类4.3 服务器的硬件 4.4 服务器技术4.1 服务器概述服务器的英文名称为服务器的英文名称为ServerServer，它指的是在，它指的是在网络环境中为客户机（网络环境中为客户机（ClientClient）提供各种）提供各种服务的、与普通的计算机有所区别的专用服务的、与普通的计算机有所区别的专用计算机。在网络环境中，服务器承担着数计算机。在网络环境中，服务器承担着数据的存储、转发、发布等重要任务，是各据的存储、转发、发布等重要任务，是各类基于客户机服务器（类基于客户机服务器（C CS S）模式或浏）模式或浏览器览器/服
2、务器（服务器（B/SB/S）模式网络中不可缺少）模式网络中不可缺少的重要组成部分。的重要组成部分。4.1.1 服务器的主要特性1.1.服务器的外观特征服务器的外观特征服务器的特殊用途和应用环境，决定了它的硬服务器的特殊用途和应用环境，决定了它的硬件配置与普通的件配置与普通的PCPC有较大的区别。对于初学者有较大的区别。对于初学者来讲服务器的外观可以作为区别服务器的一个来讲服务器的外观可以作为区别服务器的一个基本标准，这些不同的服务器外观中包含着不基本标准，这些不同的服务器外观中包含着不同的硬件配置和性能。以下就是服务器的几个同的硬件配置和性能。以下就是服务器的几个外观上的特点：外观上的特点：（
3、1）机箱大（2）硬盘、内存容量大（3）主板大 4.1.1 服务器的主要特性2.2.服务器的结构特征服务器的结构特征服务器作为网络中为用户提供资源共享的设备，服务器作为网络中为用户提供资源共享的设备，其自身必须具有其自身必须具有可扩展性（Scalability）可用性(Usabiltiy)、可管理性(Manageabiltiy)可利用性(Availability)这几个特性也称为服务器的这几个特性也称为服务器的SUMASUMA。4.1.2 服务器的结构类型为了满足不同用户和应用的需求，服务器出现为了满足不同用户和应用的需求，服务器出现了许多不同的结构类型。目前服务器主要有三了许多不同的结构类型。
4、目前服务器主要有三种结构类型：种结构类型：1塔式服务器塔式服务器是最常见的、也是应用最为普遍的一种服务器结构类型。它的外形与普遍的立式PC机差不多，不同的只是机箱稍微大些，机架多些，如图。4.1.2 服务器的结构类型塔式服务器由于其机箱比较大，所以在服务器塔式服务器由于其机箱比较大，所以在服务器的扩展性和散热方面都具有较高的优势，服务的扩展性和散热方面都具有较高的优势，服务器的配置也可以很高。它可以适用于功能要求器的配置也可以很高。它可以适用于功能要求比较齐全的应用，如最常见的通用服务器通常比较齐全的应用，如最常见的通用服务器通常就是采用塔式结构的，因为功能多，组件和功就是采用塔式结构的，因为
5、功能多，组件和功耗都可能较多，所以在系统散热方面的要求更耗都可能较多，所以在系统散热方面的要求更高，而把机箱扩大些是最有效的措施之一。高，而把机箱扩大些是最有效的措施之一。塔式服务器适用面较广，目前常见的入门级和塔式服务器适用面较广，目前常见的入门级和工作组级服务器基本上都采用这一服务器结构工作组级服务器基本上都采用这一服务器结构类型。类型。4.1.2 服务器的结构类型2 2机架式服务器机架式服务器机架式是一种优化结构类型，它主要是为了尽机架式是一种优化结构类型，它主要是为了尽可能减少服务器空间的占用而设计。机架式服可能减少服务器空间的占用而设计。机架式服务器属于一种比较新型的结构类型服务器，
6、如务器属于一种比较新型的结构类型服务器，如下图所示。下图所示。4.1.2 服务器的结构类型机架式服务器在使用时必须安装在标准机柜（如机架式服务器在使用时必须安装在标准机柜（如下图所示）。机柜的宽度要符合国际通用标准，下图所示）。机柜的宽度要符合国际通用标准，但高度和宽度没有规定，要根据实际情况确定。但高度和宽度没有规定，要根据实际情况确定。机柜的高度通常以机柜的高度通常以U U为单位，为单位，1U1U相当于相当于1.751.75英寸。英寸。常见的机柜高度有常见的机柜高度有24U24U、30U30U、40U40U、42U42U等。等。4.1.2 服务器的结构类型许多网络设备都会采用机架式这种结构
7、，如交许多网络设备都会采用机架式这种结构，如交换机、路由器、防火墙，甚至换机、路由器、防火墙，甚至ModemModem等。之所等。之所以这些设备都有这样一种结构类型，是因为这以这些设备都有这样一种结构类型，是因为这些设备按国际机柜标准进行结构设计后，就可些设备按国际机柜标准进行结构设计后，就可把所有这些网络设备统一地安装在一个大型的把所有这些网络设备统一地安装在一个大型的标准机柜中。这样一方面可以使设备占用最小标准机柜中。这样一方面可以使设备占用最小的空间，另一方面也便于与其它网络设备进行的空间，另一方面也便于与其它网络设备进行连接和管理，还可使机房更加美观、整洁。连接和管理，还可使机房更加美
8、观、整洁。在扩展性方面，机架式服务器因为机箱空间小，在扩展性方面，机架式服务器因为机箱空间小，所以机箱内的扩展性能较差，但它可通过服务所以机箱内的扩展性能较差，但它可通过服务器群集，或者外接扩展柜的方式实现性能的扩器群集，或者外接扩展柜的方式实现性能的扩展。展。4.1.2 服务器的结构类型3 3刀片服务器刀片服务器刀片服务器是一种称之为刀片服务器是一种称之为“HAHDHAHD（High AvailabilHigh Availability High Densityity High Density，高可用高密度），高可用高密度）”的低成本服务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
9、环器平台，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，因为它像刀片一样薄，可以根据需要选择更紧凑，因为它像刀片一样薄，可以根据需要选择是否插入整个服务器系统的机柜，所以称之为是否插入整个服务器系统的机柜，所以称之为“刀刀片服务器片服务器”。4.1.2 服务器的结构类型刀片服务器与机架式服务器一样，也可安装在刀片服务器与机架式服务器一样，也可安装在标准的机柜中。它可以是单独一个刀片服务器，标准的机柜中。它可以是单独一个刀片服务器，也可以是包括多个相对独立的也可以是包括多个相对独立的“刀片刀片”的服务的服务器系
10、统，每一块器系统，每一块“刀片刀片”实际上就是一块系统实际上就是一块系统主板。它们可以通过本地硬盘启动自己的操作主板。它们可以通过本地硬盘启动自己的操作系统，类似于一个个独立的服务器。不过系统，类似于一个个独立的服务器。不过也也可可以用系统软件将这些主板集合成一个服务器群以用系统软件将这些主板集合成一个服务器群集。在群集模式下，所有的主板可以连接起来集。在群集模式下，所有的主板可以连接起来提供高速的网络环境，可以共享资源，为相同提供高速的网络环境，可以共享资源，为相同的用户群服务。的用户群服务。4.1.2 服务器的结构类型在群集中插入新的在群集中插入新的“刀片刀片”，就可以提高整体，就可以提高
11、整体性能。而由于每块性能。而由于每块“刀片刀片”都是热插拔的，所都是热插拔的，所以，系统可以轻松地进行替换，并且将维护时以，系统可以轻松地进行替换，并且将维护时间减少到最小。在有多个间减少到最小。在有多个“刀片刀片”的服务器系的服务器系统中，每个刀片的统中，每个刀片的CPUCPU可以配置成为不同的子可以配置成为不同的子系统。整个机架中的服务器可以通过新型的智系统。整个机架中的服务器可以通过新型的智能能KVMKVM转换板共享一套光驱、软驱、键盘、显转换板共享一套光驱、软驱、键盘、显示器和鼠标，以访问多台服务器，从而便于进示器和鼠标，以访问多台服务器，从而便于进行升级、维护和访问服务器上的文件。由
12、此可行升级、维护和访问服务器上的文件。由此可知，刀片服务器在扩展性能和可管理性方面比知，刀片服务器在扩展性能和可管理性方面比起机架式服务器更具优势。起机架式服务器更具优势。4.1.2 服务器的结构类型性能比较：塔式服务器可具有非常复杂的功能，单机价格塔式服务器可具有非常复杂的功能，单机价格最便宜，所以性价比最高。但整体性能和扩展最便宜，所以性价比最高。但整体性能和扩展性能都稍差，属通用服务器类型。性能都稍差，属通用服务器类型。机架式和刀片式服务器两者在空间占用上相比机架式和刀片式服务器两者在空间占用上相比塔式服务器来说具有较大优势，特别是刀片服塔式服务器来说具有较大优势，特别是刀片服务器；而且
13、机架式和刀片式服务器的扩展性能务器；而且机架式和刀片式服务器的扩展性能非常优越，可以在某一应用领域提供非常强大非常优越，可以在某一应用领域提供非常强大的性能支持，特别适用于特殊行业，或者特殊的性能支持，特别适用于特殊行业，或者特殊应用采用。应用采用。4.1.2 服务器的结构类型性能比较：机架式服务器与刀片式服务器相比，刀片式服务器的冗余性和可升级性能更加强大，同时总体拥有成本也有所降低，所以总体上来说，刀片服务器比机架式服务器的性价比更高些，但相对塔式服务器来说性价比又稍有欠缺，在整个三个服务器结构类型中，处于中等位置。4.2 服务器的分类4.2.1 4.2.1 按应用层次分类按应用层次分类按
14、应用层次划分通常也称为按应用层次划分通常也称为“按服务器档次划按服务器档次划分分”或或“按网络规模按网络规模”分，是服务器最为普遍分，是服务器最为普遍的一种划分方法，它主要根据服务器在网络中的一种划分方法，它主要根据服务器在网络中应用的层次来划分的。按这种划分方法，服务应用的层次来划分的。按这种划分方法，服务器可分为：器可分为：入门级服务器工作组级服务器部门级服务器企业级服务器4.2.1 按应用层次分类1 1入门级服务器入门级服务器这类服务器是最基础的一类服务器，也是这类服务器是最基础的一类服务器，也是最低档的服务器。包含的服务器特性并不最低档的服务器。包含的服务器特性并不是很多，通常只具备以
15、下几方面特性：是很多，通常只具备以下几方面特性：有一些基本硬件的冗余，但不是必须的；有一些基本硬件的冗余，但不是必须的；通常采用通常采用SCSISCSI接口硬盘；接口硬盘；部分部件支持热插拨；部分部件支持热插拨；通常只有一个通常只有一个CPUCPU：内存容量也不会很大：内存容量也不会很大：4.2.1 按应用层次分类这类服务器主要采用这类服务器主要采用WindowsWindows或者或者NetWareNetWare网网络操作系统，可以充分满足办公室型的中小型络操作系统，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、网络用户的文件共享、数据处理、InternetInternet接入接入
16、及简单数据库应用的需求。所连的终端比较有及简单数据库应用的需求。所连的终端比较有限（通常为限（通常为2020台台3030台左右），而且在稳定性、台左右），而且在稳定性、可扩展性以及容错冗余性能较差，仅适用于没可扩展性以及容错冗余性能较差，仅适用于没有大型数据库数据交换、日常工作网络流量不有大型数据库数据交换、日常工作网络流量不大，无需长期不间断开机的小型企业。大，无需长期不间断开机的小型企业。4.2.1 按应用层次分类2 2工作组服务器工作组服务器 比入门级高一个层次，但也属于低档服务器之类。比入门级高一个层次，但也属于低档服务器之类。工作组服务器一般只能连接一个工作组（工作组服务器一般只能连
17、接一个工作组（5050台台6 60 0台左右）那么多用户，网络规模较小，服务器的台左右）那么多用户，网络规模较小，服务器的稳定性也不像后面将要介绍的企业级服务器那样高，稳定性也不像后面将要介绍的企业级服务器那样高，在其它性能方面的要求也相应要低一些。工作组服在其它性能方面的要求也相应要低一些。工作组服务器具有以下几方面的主要特点：务器具有以下几方面的主要特点：通常仅支持单个或双个通常仅支持单个或双个CPUCPU结构的应用服务器结构的应用服务器可支持大容量的可支持大容量的ECCECC内存和增强服务器管理功能的内存和增强服务器管理功能的S SMM总线；总线；功能较全面、可管理性强，且易于维护；功能
18、较全面、可管理性强，且易于维护；采用采用IntelIntel服务器服务器CPUCPU和和WindowsWindowsNetWareNetWare网络操网络操作系统作系统4.2.1 按应用层次分类3 3部门级服务器部门级服务器 这类服务器是属于中档服务器之列，一般都是支持双这类服务器是属于中档服务器之列，一般都是支持双C CPUPU以上的对称处理器结构，具备比较完全的硬件配置。以上的对称处理器结构，具备比较完全的硬件配置。部门级服务器的最大特点就是，除了具有工作组服务部门级服务器的最大特点就是，除了具有工作组服务器全部服务器特点外，还集成了大量的监测及管理电器全部服务器特点外，还集成了大量的监测
19、及管理电路，具有全面的服务器管理能力。同时，大多数部门路，具有全面的服务器管理能力。同时，大多数部门级服务器具有优良的系统扩展性，能够满足用户在业级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能够及时在线升级系统。务量迅速增大时能够及时在线升级系统。部门级服务器可连接部门级服务器可连接100100个左右的计算机用户、适用于个左右的计算机用户、适用于对处理速度和系统可靠性高一些的中小型企业网络，对处理速度和系统可靠性高一些的中小型企业网络，其硬件配置相对较高，其可靠性也比工作组级服务器其硬件配置相对较高，其可靠性也比工作组级服务器要高一些。要高一些。4.2.1 按应用层次分类4 4
20、企业级服务器企业级服务器 企业级服务器是属于高档服务器。企业级服务器最起企业级服务器是属于高档服务器。企业级服务器最起码是采用码是采用4 4个以上个以上CPUCPU的对称处理器结构，有的高达几的对称处理器结构，有的高达几十个。一般还具有独立的双十个。一般还具有独立的双PCIPCI通道和内存扩展板设计，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、具有高内存带宽、大容量热插拔硬盘和热插拔电源、超强的数据处理能力和群集性能等。超强的数据处理能力和群集性能等。企业级服务器最大的特点就是它还具有高度的容错能企业级服务器最大的特点就是它还具有高度的容错能力、优良的扩展性能、故障预报
21、警功能、在线诊断和力、优良的扩展性能、故障预报警功能、在线诊断和R RAMAM、PCIPCI、CPUCPU等具有热插拨性能。等具有热插拨性能。企业级服务器用于联网计算机在数百台以上、对处理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非常高的大型网络。速度和数据安全要求非常高的大型网络。4.2.2 按指令执行方式分类按服务器的按服务器的CPUCPU所采用的指令系统进行划分把所采用的指令系统进行划分把服务器分为：服务器分为：CISC架构服务器RISC架构服务器VLIW架构服务器三种。4.2.2 按指令执行方式分类1 1CISCCISC架构服务器架构服务器CISCCISC的英文全
22、称为的英文全称为Complex Instruction Set CoComplex Instruction Set Computer,mputer,即即“复杂指令系统计算机复杂指令系统计算机”，从计算机，从计算机诞生以来，人们一直沿用诞生以来，人们一直沿用CISCCISC指令集方式。在指令集方式。在CISCCISC微处理器中，程序的各条指令是按顺序串微处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。串行执行的。CISCCISC架构的服务器主要以架构的服务器主要以IA-32IA-32架架构为主，而且多数为中低档服务器所
23、采用。构为主，而且多数为中低档服务器所采用。4.2.2 按指令执行方式分类2 2RISCRISC架构服务器架构服务器RISCRISC的英文全称为的英文全称为“Reduced Instruction Set CReduced Instruction Set Computing”omputing”，中文即，中文即“精简指令集精简指令集”，它的指，它的指令系统相对简单，它只要求硬件执行很有限且令系统相对简单，它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分指令，大部分复杂的操作则使最常用的那部分指令，大部分复杂的操作则使用成熟的编译技术，由简单指令合成。目前在用成熟的编译技术，由简单指令合成。目前在中高档服务
24、器中普遍采用这一指令系统的中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPUCPU，特别是高档服务器全都采用特别是高档服务器全都采用RISCRISC指令系统的指令系统的CPCPU U。4.2.2 按指令执行方式分类3 3VLIWVLIW架构服务器架构服务器VLIW是Very Long Instruction Word的缩写，中文意思是“超长指令集架构”，VLIW架构采用了先进的EPIC设计，通常也把这种构架叫做“IA-64架构”。VLIW的最大优点是简化了处理器的结构，删除了处理器内部许多复杂的控制电路，这些电路通常是超标量芯片协调并行工作时必须使用的，VLIW的结构简单，也能够使其芯片制造成本降低，
25、价格低廉，能耗少，而且性能也要比超标量芯片高得多。4.2.3 按用途分类服务器按用途划分为通用型服务器和专用型服服务器按用途划分为通用型服务器和专用型服务器两类。务器两类。1 1通用型服务器通用型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。2 2专用型服务器专用型服务器专用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。4.3 服务器的硬件4.3.1 4.3.1 服务器的服务器的CPUCPU服务器作为网络中的重要设备，需要接受少至几十人、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、长时间运行等方
26、面的要求。而服务器CPU则是服务器的“大脑”，是衡量服务器性能的首要指标。目前，服务器的CPU仍按CPU的指令系统来区分，通常分为CISC型CPU和RISC型CPU两类，后来又出现了一种64位的VLIM指令系统的CPU。4.3.1 服务器的CPU1 1CISCCISC型型CPUCPUCISCCISC是英文是英文Complex Instruction Set ComputerComplex Instruction Set Computer的缩写，中文意思是的缩写，中文意思是“复杂指令集复杂指令集”，它是指，它是指英特尔生产的英特尔生产的x86x86系列系列CPUCPU及其兼容及其兼容CPUCPU
27、，它，它基于基于PCPC的体系结构。这种的体系结构。这种CPUCPU一般都是一般都是3232位的位的结构，所以通常也把称为结构，所以通常也把称为IA-32 CPUIA-32 CPU。CISCCISC型型CPUCPU目前主要有目前主要有INTELINTEL的服务器的服务器CPUCPU和和A AMDMD的服务器的服务器CPUCPU两类。两类。4.3.1 服务器的CPU2 2RISCRISC型型CPUCPURISCRISC是英文是英文Reduced Instruction Set ComputingReduced Instruction Set Computing的缩的缩写，中文意思是写，中文意思是
28、“精简指令集精简指令集”。相对于。相对于CISCCISC型型CPCPU,RISCU,RISC型型CPUCPU不仅精简了指令系统，还采用了一种不仅精简了指令系统，还采用了一种叫做叫做“超标量和超流水线结构超标量和超流水线结构”，大大增加了并行处，大大增加了并行处理能力。在中高档服务器采用理能力。在中高档服务器采用RISCRISC指令的指令的CPUCPU主要有主要有以下几类：以下几类：(1)PowerPC处理器(2)SPARC处理器(3)PA-RISC处理器(4)MIPS处理器(5)Alpha处理器4.3.2 服务器的主板服务器主板，也就是专门为满足服务器对高稳服务器主板，也就是专门为满足服务器对
29、高稳定性，高性能，高兼容性的应用需求而开发的定性，高性能，高兼容性的应用需求而开发的主机板。与普通主机板。与普通PCPC所用的主板不同的是，这类所用的主板不同的是，这类主板对稳定性的苛刻要求远超过对性能的要求。主板对稳定性的苛刻要求远超过对性能的要求。服务器主板对性能方面的要求则更多的是体现服务器主板对性能方面的要求则更多的是体现在对数据吞吐量的要求上。一般来说，服务器在对数据吞吐量的要求上。一般来说，服务器主板应具备高内存带宽、支持超多数量的内存、主板应具备高内存带宽、支持超多数量的内存、PCI-XPCI-X插槽、板载插槽、板载SCSISCSI接口或者接口或者RAIDRAID接口。接口。4.
30、3.3 服务器的硬盘服务器硬盘，就是服务器上使用的硬盘。如果服务器硬盘，就是服务器上使用的硬盘。如果说服务器是网络数据的核心，那么服务器硬盘说服务器是网络数据的核心，那么服务器硬盘就是这个核心的数据仓库，所有的软件和用户就是这个核心的数据仓库，所有的软件和用户数据都存储在这里。为了使硬盘能够适应大数数据都存储在这里。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、安全的采用高速、稳定、安全的SCSISCSI硬盘。硬盘。现在的硬盘从接口方面分，可分为现在的硬盘从接口方面分，可分为IDEIDE硬盘与硬盘与S SCSICSI硬盘。
31、硬盘。IDEIDE硬盘是最常用的硬盘，在硬盘是最常用的硬盘，在PCPC上得上得到了广泛的应用。另一类硬盘就是到了广泛的应用。另一类硬盘就是SCSISCSI硬盘了，硬盘了，服务器上普遍均采用此类硬盘产品，但同时它服务器上普遍均采用此类硬盘产品，但同时它的价格也比的价格也比IDEIDE硬盘要高得多。硬盘要高得多。4.3.3 服务器的硬盘同普通同普通PCPC的硬盘相比，服务器上使用的硬盘具的硬盘相比，服务器上使用的硬盘具有如下四个特点。有如下四个特点。1速度快2可靠性高3多使用SCSI接口4可支持热插拔4.3.4 服务器的内存服务器的内存与普通服务器的内存与普通PCPC机内存在外观和结构上机内存在外
32、观和结构上没有什么实质性的区别，主要是在内存上引入没有什么实质性的区别，主要是在内存上引入了一些新的特有的技术，如了一些新的特有的技术，如ECCECC、ChipKillChipKill、热、热插拔技术等，具有极高的稳定性和纠错性能。插拔技术等，具有极高的稳定性和纠错性能。服务器内存的主要技术有以下几种：服务器内存的主要技术有以下几种：1ECC2Chipkill3Register4FB-DIMM4.4 服务器技术服务器在网络中承担传输和处理大量数据的任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、高可用性务，要具备高可伸缩性、高可靠性、高可用性和高可管理性。目前服务器的
33、技术主要有和高可管理性。目前服务器的技术主要有IRISCIRISC与与CISCCISC技术、处理器技术、多处理器技术、技术、处理器技术、多处理器技术、SCSCSI SI接口技术、智能接口技术、智能I/OI/O技术、容错技术、磁盘阵技术、容错技术、磁盘阵列技术、热插拔技术、双机热备份等等。列技术、热插拔技术、双机热备份等等。4.4.1 基本服务器技术1 1集群（集群（ClusterCluster）技术）技术群集（群集（ClusterCluster）技术是发展高性能计算机的一）技术是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
34、个单一的计算机系统，并以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。器通过内部局域网相互通信。4.4.1 基本服务器技术2 2冗余技术冗余技术系统硬件的可用性在很大程度上取决于那些系统硬件的可用性在很大程度上取决于那些MTMTBFBF值较低而能对系统正常运行造成重大影响的值较低而能对系统正常运行造成重大影响的部件。在系统设计中对关键部件
35、进行冗余设计，部件。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。可以大大提高系统的可用性。可用性的基础是合理有效地对系统运行状态进可用性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行监控，在及时发现故障的前提下启动冗余部件。冗余技术技术主要有以下几种：件。冗余技术技术主要有以下几种：（1）磁盘系统冗余技术。（2）电源系统冗余技术。（3）网络系统冗余技术。（4）冷却系统冗余技术。4.4.1 基本服务器技术3 3SCSI(SmallSCSI(Small Computer Systems Interface)Computer Systems Inter
36、face)接口接口SCSISCSI总线是一种小型计算机系统接口，经过多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年的改进已经成为服务器I/OI/O。SCSISCSI适配器通常使用主机的适配器通常使用主机的DMADMA通道把数据传通道把数据传送到内存，可以降低系统送到内存，可以降低系统I/OI/O操作时的操作时的CPUCPU占有占有率。率。SCSISCSI接口可以连接硬盘、光驱、磁带机、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扫描仪等常见的外设，外设通过专用线缆和终端电阻与端电阻与SCSISCSI适配卡相连，适配卡相连，SCSISCSI线缆把线缆把
37、SCSISCSI设备设备串联成菊花链。串联成菊花链。SCSISCSI标准明显的缺点是对连接的设备有物理距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离和设备数目的限制，同时总线式结构也带来了一些问题。了一些问题。4.4.2 服务器容错技术1 1容错技术概述容错技术概述网络服务器在很多情况下处理的是关键性任务，任务网络服务器在很多情况下处理的是关键性任务，任务信息的丢失和破坏以及服务器的异常停机都会产生重信息的丢失和破坏以及服务器的异常停机都会产生重大影响。因此，要求网络服务有容错能力和连续运行大影响。因此，要求网络服务有容错能力和连续运行的能力，即具有高可用性。
38、提高服务器可用性的策略的能力，即具有高可用性。提高服务器可用性的策略有两种：一种是通过完全的硬件电路冗余来实现，但有两种：一种是通过完全的硬件电路冗余来实现，但价格昂贵；另一种是在出现故障时自动执行系统或部价格昂贵；另一种是在出现故障时自动执行系统或部件切换，以避免或减少意外停机。件切换，以避免或减少意外停机。硬盘出错是一种常见的故障。硬盘的故障将直接导致硬盘出错是一种常见的故障。硬盘的故障将直接导致数据的丢失和破坏，因此，硬盘的容错是服务器容错数据的丢失和破坏，因此，硬盘的容错是服务器容错的重要组成部分。目前，硬盘容错广泛采用的是的重要组成部分。目前，硬盘容错广泛采用的是RAIDRAID(廉
39、价磁盘冗余阵列廉价磁盘冗余阵列)技术。技术。4.4.2 服务器容错技术2 2RAIDRAID技术技术美国加州大学伯克莱分校美国加州大学伯克莱分校PattersonPatterson教授于教授于19881988年首先提出年首先提出RAIDRAID技术，并提出了技术，并提出了RAID 0RAID 0至至RAIRAID 5D 5共共6 6种不同级别种不同级别(0(05 5级级)的定义。研制的定义。研制RAIDRAID的目的是：的目的是：(1)把I/O负载均衡分配到各磁盘上，以提高I/O性能。(2)采用冗余数据方式，使单个硬盘故障时不影响正常的数据访问。(3)将廉价的数块小容量硬盘组合成一块逻辑大硬盘
40、，以替代昂贵的单块大容量硬盘，降低数字存储费用 4.4.2 服务器容错技术RAIDRAID技术提供用户数据存储方面的高可用性和技术提供用户数据存储方面的高可用性和容错特性，在故障处理过程中，不会影响系统容错特性，在故障处理过程中，不会影响系统正常运行和数据访问。目前，市场上使用较多正常运行和数据访问。目前，市场上使用较多的是的是0 0，1 1，0+10+1，3 3，5 5等级别，功能特点和适等级别，功能特点和适用范围如下：用范围如下：0级：无校验的条带阵列。1级：磁盘镜像。0+1级：带镜像的条带阵列。3级：带校验的并行阵列。5级：带分布校验的条带阵列。4.4.2 服务器容错技术3 3双机容错技
41、术双机容错技术双机容错技术是指双机容错技术是指2 2台服务器通过网络链路和台服务器通过网络链路和通信链路联接起来，一台是主服务器，另一台通信链路联接起来，一台是主服务器，另一台是从服务器，从服务器作为主服务器的热备份。是从服务器，从服务器作为主服务器的热备份。正常时，主服务器担任全部工作，一旦主服务正常时，主服务器担任全部工作，一旦主服务器发生故障，从服务器立即自动接管主服务器器发生故障，从服务器立即自动接管主服务器的全部工作。的全部工作。4.4.2 服务器容错技术几种典型的双机容错方案。几种典型的双机容错方案。(1)NetWare SFT-(1)NetWare SFT-是基于是基于NetWa
42、re SFT-NetWare SFT-网络操作系统网络操作系统的的3 3级系统容错。级系统容错。NetWare SFT-NetWare SFT-是指是指2 2台品牌、配置完台品牌、配置完全相同的服务器通过专门的通信链路联接起来，实时镜全相同的服务器通过专门的通信链路联接起来，实时镜像硬盘和内存，保证双方存储内容的动态一致。工作站像硬盘和内存，保证双方存储内容的动态一致。工作站平时与主机通信，一旦主服务器出现故障，另一台服务平时与主机通信，一旦主服务器出现故障，另一台服务器便自动切换主服务器。整个过程瞬间完成，不影响工器便自动切换主服务器。整个过程瞬间完成，不影响工作站的程序执行和网络服务。作站
43、的程序执行和网络服务。NetWare SFT-NetWare SFT-提供了最提供了最高级别的容错能力，其联接方式如图所示。高级别的容错能力，其联接方式如图所示。4.4.2 服务器容错技术(2)Standby Server for NetWare(2)Standby Server for NetWare。该方案采用。该方案采用2 2块网卡块网卡和和1 1条条UTPUTP五类线组成高速镜像数据通道，此通道称五类线组成高速镜像数据通道，此通道称为为VincaVinca Link Link，用来联接，用来联接2 2台服务器。主服务器运行台服务器。主服务器运行NNetWareetWare，从服务器运行
44、，从服务器运行Standby ServerStandby Server软件。从服务软件。从服务器实时镜像主服务器的器实时镜像主服务器的NetWareNetWare分区，并监控主服务分区，并监控主服务器和器和VincaVinca Link Link的运行状态。一旦发现主服务器出故的运行状态。一旦发现主服务器出故障，从服务器自动切换为主服务器，启动本地的障，从服务器自动切换为主服务器，启动本地的NetNetWareWare，利用镜像数据恢复网络服务，其联接方式如，利用镜像数据恢复网络服务，其联接方式如图所示。图所示。4.4.2 服务器容错技术(3)Standby Server for Window
45、s NT(3)Standby Server for Windows NT。主从服务。主从服务器的品牌、配置无需一致，相互之间用器的品牌、配置无需一致，相互之间用VincaVinca Li Linknk联接。连接方式与为联接。连接方式与为NetWareNetWare提供的方案一提供的方案一样。不同的是样。不同的是Standby ServerStandby Server上至少应有上至少应有2 2块硬块硬盘，一块盘，一块NTNT本身用，另一块用作镜像。主服务本身用，另一块用作镜像。主服务器正常工作时，器正常工作时，Standby ServerStandby Server实时镜像主服务实时镜像主服务器
46、的器的NTFSNTFS分区。当主服务器出现故障时，分区。当主服务器出现故障时，StanStandby Serverdby Server自动启动本机的自动启动本机的NTNT，并利用镜像数，并利用镜像数据恢复网络服务。切换发生时，使用据恢复网络服务。切换发生时，使用LAN ManLAN Managerager和和NT WorkstationNT Workstation的用户无需重新登录便的用户无需重新登录便可继续工作。可继续工作。4.4.2 服务器容错技术(4)DataWare for Unix(4)DataWare for Unix。目前，。目前，UnixUnix仍然是关仍然是关键应用的首选平台
47、，其可靠性深受用户信赖。键应用的首选平台，其可靠性深受用户信赖。DataWareDataWare for Unix for Unix是是ProWareProWare公司推出的基于公司推出的基于RAIDRAID的双机容错软件，联接方式如图所示。的双机容错软件，联接方式如图所示。4.4.2 服务器容错技术DataWareDataWare的一种主要应用方式是的一种主要应用方式是“Hot Standby”Hot Standby”。2 2台服务器通过台服务器通过TCP/IPTCP/IP以太网相联，并通过以太网相联，并通过SCSISCSI电缆电缆分别接到容错磁盘阵列柜上。磁盘阵列柜作为分别接到容错磁盘阵列
48、柜上。磁盘阵列柜作为2 2台服台服务器的共享数据存储设备。在务器的共享数据存储设备。在2 2台服务器上都安装数台服务器上都安装数据库，但从服务器上数据库并不启动，作为备机，处据库，但从服务器上数据库并不启动，作为备机，处于于“Hot Standby”Hot Standby”状态。应用的数据安装在磁盘阵状态。应用的数据安装在磁盘阵列柜中。列柜中。4.4.2 服务器容错技术正常工作时，主服务器运行数据库应用，从服正常工作时，主服务器运行数据库应用，从服务器处于热备份。通过网络、务器处于热备份。通过网络、RS-232RS-232串口及串口及SCSCSI SI信号电缆相互监测工作状态。当主服务器发信号
49、电缆相互监测工作状态。当主服务器发生故障时，处于生故障时，处于“Hot Standby”Hot Standby”状态的服务器状态的服务器自动接管故障服务器的网络节点名、自动接管故障服务器的网络节点名、IPIP地址、地址、数据及应用进程。整个过程在容错磁盘阵列和数据及应用进程。整个过程在容错磁盘阵列和DataWareDataWare的支持下，自动在线完成。的支持下，自动在线完成。4.4.2 服务器容错技术从上面介绍的几个双机容错方案中可以看出，从上面介绍的几个双机容错方案中可以看出，网络服务器获取高可用性的代价是：主从服务网络服务器获取高可用性的代价是：主从服务器资源完全冗余。正常工作时，主服务
50、器承担器资源完全冗余。正常工作时，主服务器承担全部任务，从服务器处于热备份。尽管有的方全部任务，从服务器处于热备份。尽管有的方案中备用系统可以是一个规模小一些、性能低案中备用系统可以是一个规模小一些、性能低一些的系统，但是，当主服务器失败时，它必一些的系统，但是，当主服务器失败时，它必须有保证资源可达性的处理能力，因从服务器须有保证资源可达性的处理能力，因从服务器的资源很少被利用，故浪费较大。的资源很少被利用，故浪费较大。4.4.3 服务器监控技术服务器监测技术最初出现在早期的大型主机上，服务器监测技术最初出现在早期的大型主机上，面对占地如篮球场般大小的主机，系统管理员面对占地如篮球场般大小的
