第16章 服务器技术.ppt

服务器技术服务器技术 一、服务器概述1、服务器与PC机的区别在CPU处理能力方面：在I/O性能方面：在安全可靠性方面：在扩展性方面：在可管理性方面：2、服务器的基本概念 （1）服务器概念的产生（2）客户机/服务器技术的结构（3）服务器的两层含义 一是服务器是生存在网络计算环境中的计算机；二是服务器在网络计算中向网络的其他机器提供服务。（4）服务器的定义 服务器是指在网络环境下运行相应的应用软件，为网络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。（5）服务器的功能 它侦听网络上其它客户机提交的服务请求并提供相应的服务。（6）服务器的发展历程 3、服务器的操作系统（1）UNIX/Linux服务器（2）Windows服务器（3）NetWare服务器4、服务器的分类（1）按照体系架构分类 RISC架构服务器（中高端服务器）IA架构服务器（中低端服务器）VLIW架构服务器（2）按规模分类 工作组级服务器或称为入门级服务器 IBMx Series200入门级服务器入门级服务器 部门级服务器部门级服务器 方正圆明方正圆明MT100部门级服务器部门级服务器 企业级服务器 Dell PowerEdge 4600企业级服务器企业级服务器（3）按服务器的外形与结构分类按服务器的外形与结构分类 塔式服务器 塔式服务器根据机箱的宽度不同又可分为：单塔式和双塔式。机架或机柜式服务器 机架式服务器的宽度都是一样的，根据机箱的高度不同细分为：1U、2U、3U、4U、5U、6U、7U、8U（每个U的标准高度为1U=1.75英寸=4.445cm）等机架式服务器 刀片式服务器 左图是刀片式服务器的外形图，右图是刀片式服务器中的一个刀片。（4）按最新的INTERNET计算模式分类接入服务器应用服务器资源服务器（5）按服务器的功能分类文件/打印服务器数据库服务器Internet/Intranet服务器（6）按支持的CPU数量划分单处理器服务器；多处理服务器，包括2路、4路、6路、8路、16路、32路（7）按服务器用途划分为通用型服务器和专用型服务器两类通用型服务器专用型服务器（8）按品牌分国际品牌国内品牌（9）按使用的操作系统分UNIX/Linux服务器Windows服务器NetWare服务器（10）按CPU类型分Intel的Xeon至强系列、Xeon MP系列和Itanium安腾系列AMD的AMD Athlon MP速龙系列、AMD Opteron皓龙系列IBM、Apple和Motorola联合开发的PowerPC处理器系列DEC（后并入Compaq）的Alpha处理器系列SUN和TI公司合作开发的SPARC处理器系列HP（惠普）公司的PA-RISC处理器系列MIPS技术公司的MIPS处理器系列 5、服务器的性能指标系统响应速度可扩展性（单机性能扩展，服务器支持整体系统的扩展）可用性可管理性可靠性 二、二、服务器技术1、小型计算机系统接口（SCSI）SCSI是“Small Computer System Interface”（小型计算机系统接口）的英文缩写，它是专门用于服务器和高档工作站的数据传输接口技术。SCSI系统结构由以下部件组成：包含一个控制器和终结器的主适配器卡、SCSI总线、SCSI兼容外部设备（硬盘、CD-ROM、磁带等）、SCSI总线末端终结器。2、RAID技术RAID是一种由多块廉价磁盘构成的冗余阵列。RAID技术，它主要应用于服务器高端市场。RAID是Redundant Array of Independent Disk首字母的缩写。最初RAID代表Redundant Array of Inexpensive Disks为“廉价磁盘冗余阵列”，后来改为Independent Disks。即：“独立磁盘冗余阵列”的缩略语，中文简称为磁盘阵列。RAID技术有两大特点：一是速度、二是安全。3、RAID基本原理RAID通过两种方法完成了冗余和容错功能：一种是分段（striping）或称为条带化，另一种是奇偶校验。分段（条带化）就是每次将文件以块的形式写到多个磁盘上。这种技术将数据分别写到多个驱动器上，提高了数据的传输速率和整个磁盘的交易次数，适用于事务处理系统。奇偶校验通过对传输的数据执行冗余检验，确保了数据的有效性。4、数据冗余的功能 数据冗余的功能是在用户数据一旦发生损坏后，利用冗余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。5、RAID的主要部件 RAID的主要部件是磁盘阵列控制器（DAC）和多个磁盘列（rank）。6、RAID中使用的技术（1）数据分段（2）奇偶校验 表明RAID阵列中的一个磁盘出现故障，一旦将该磁盘更换以后，磁盘阵列控制器（DAC）就可以重建以前的内容。7、RAID技术主要特点RAID技术主要有以下三个特点第一：通过对硬盘上的数据进行条带化，实现对数据成块存取，减少硬盘的机械寻道时间，提高数据存取速度。第二：通过对一阵列中的几块硬盘同时读取，提高数据存取速度。第三：通过镜像或者存储奇偶校验信息的方式，实现对数据的冗余保护。8、RAID级别有6种基本RAID级别，从RAID 0到RAID 5还有一些基本RAID级别的组合形式，如RAID 0与RAID 1的组合RAID 10，RAID 0与RAID 5的组合RAID 50等等。6种基本RAID级别的功能是：RAID-0：数据分段RAID-1：镜像磁盘阵列RAID-2：海明编码并行阵列RAID-3：奇偶校验并行阵列RAID-4：使用专用奇偶校验盘的独立传输阵列RAID-5：无单独奇偶校验盘的独立传输阵列（1）RAID-0 RAID-0又称为Stripe（条带化）或Striping，它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID-0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行地执行。每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。RAID-0使用一种名为“条带化”（striping）的技术把数据分布到各个磁盘上，每个“条带”被分散到连续“块”上。条带允许从多个磁盘上同时存取信息，可以平衡磁盘间的输入/输出负载，从而达到最大的数据容量，最快的存取速度。RAID-0是唯一没有冗余的RAID级别。没有冗余使RAID-0除了速度外还有低成本的优点。但这也意味着如果阵列中某个磁盘失败，该阵列上的所有数据都将丢失。RAID-0是所有的RAID级别中速度最快的。工作原理 RAID-0的特点是：将数据分段放到所有的驱动器上，不使用奇偶校验。该RAID级别用来提高速度，是所有的RAID级别中速度最快的，但是该级别不提供数据保护。（2）RAID-1 RAID-1技术要求每一个主数据盘必须配一镜像盘，主盘和镜像盘的内容完全相同。硬盘镜像最简单的形式，是通过把二个硬盘连结在一个控制器上来实现的。数据写在某一硬盘上时，它同时被写在相应的镜像盘上。当一个盘驱动器发生故障，计算机系统仍能正常工作，因为它可以在剩下的那块好盘上操作数据。工作原理工作原理 RAID-1还可以实现另一种数据保护技术：双工。镜象只是复制到每个磁盘，双工则可以复制整个控制器，此时不会因为控制器的损坏而造成数据的丢失。双工在磁盘故障或控制器故障发生时，数据都可以得到保护。RAID-1的数据保护性最好，但速度比RAID-0和RAID-5慢。（3）RAID-3RAID-3也被称为带有专用奇偶位的条带，每个条带片上都有相当于一“块”那么大的空间用来存储冗余信息，即奇偶位。奇偶位是编码信息，如果某个磁盘发生故障，可以用来恢复数据。其中第四个硬盘上存放专用奇偶位的条带 RAID-3把数据分成多个“块”，按照一定的容错算法，存放在N+1个硬盘上，实际数据占用的有效空间为N个硬盘的空间总和。而第N+1个硬盘上存储的数据是校验容错信息，当这N+1个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时。从其它N个硬盘中的数据可以恢复原始数据，仅使用N个硬盘也可以带伤继续工作，当更换一个新硬盘后，系统可以重新恢复完整的校验容错信息。（4）RAID-5 RAID-5也称为带分布式奇偶位的条带，每个条带片上都有相当于一个“块”那么大的地方被用来存放奇偶位。与RAID-3不同的是，RAID-5像分布条带片上的数据那样把奇偶位信息也分布在所有的磁盘上。工作原理工作原理 RAID-5将数据以块进行分段并且使用奇偶校验。使用RAID-5技术，阵列的每个盘上都存放用户信息和奇偶校验信息，独立并行执行读写操作。该级别是最常用的RAID级。RAID-5不如RAID-0的速度快，也不如RAID-1提供的数据保护性好，但综合来说，它提供了较快的速度和比较好的数据保护，是比较好的选择。为了实现RAID-5级的冗余度，最少需要由三个磁盘组成的磁盘阵列（不包括一个热备用）。注：RAID-5可以通过磁盘阵列控制器硬件实现，也可以通过某些网络操作系统软件实现。（5）RAID-10 RAID-10是RAID-0和RAID-1的组合形式，也称为RAID 0+1。RAID-10也称为镜象阵列条带。RAID-10至少需要4个磁盘驱动器 RAID-10技术技术 RAID-10技术的工作原理技术的工作原理 （6）RAID-30 RAID-30也称为专用奇偶位阵列条带，象RAID-0一样跨磁盘抽取数据；象RAID-3一样使用专用奇偶位。RAID-30最小要求有6个驱动器RAID-30技术技术（7）RAID-50 RAID-50也称为分布奇偶位阵列条带，象RAID-0一样，跨磁盘抽取数据；象RAID-5一样，使用分布式奇偶位。RAID-50最少需要6个驱动器。RAID-50技术技术（8）各个RAID级别的比较 各个RAID级别简单比较如表所示 常用的RAID级别特性比较如表所示 9、RAID的实现磁盘阵列有两种方法可以实现，软件阵列与硬件阵列，即RAID可以通过软件或硬件实现。软件实现RAID需要操作系统的支持，软件RAID是指用网络操作系统自带的RAID功能实现来实现阵列。硬件实现就是使用专用的RAID卡来实现。硬件阵列是使用专门的磁盘阵列卡来实现的，可以使用SCSI卡、RAID控制器实现。10、可用于RAID的硬盘（1）IDE接口硬盘（2）SATA接口硬盘（3）SCSI接口硬盘 11、磁盘阵列的配置（1）选择磁盘配置方式，阵列或非阵列（2）通过阵列Navigator光盘光盘或CTRL+M方式设置 12、热插拔（1）热插拔技术 热插拔技术指在不关闭系统和不停止服务运行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。（2）服务器中的热插拔部件 服务器中常用的热插拔部件有：硬盘、电源、系统冷却风扇，高级服务器中还有CPU、内存、PCI卡也可实现热挺插拔。（3）RAID中的热插拔技术 支持热插拔的RAID级别有RAID-1、RAID-5、RAID-10、RAID-50。13、冗余技术（1）常用的冗余技术服务器中常用到的冗余技术有：数据冗余、网卡冗余、电源冗余、风扇冗余、服务器冗余，其中服务器冗余是最强的冗余技术。数据冗余是指系统中的任何单一部件损坏都不会造成硬盘中的数据丢失。网卡冗余是指系统中的任何一网卡损坏都不会造成网络服务的中断。电源冗余是指系统中的任何一个电源故障都不会造成系统停机。风扇冗余是指系统中的任何一个风扇损坏都不会造成系统温度过高而死机。服务器冗余是指双机系统（双机热备/集群）中任何一台服务故障都不会造成系统崩溃。双机容错（2）服务器冗余采用双机系统，称为双机容错双机容错的基本架构分为两种模式：模式一：双机互备援（Dual Active）模式二：双机热备份（Hot Standby）