什么是PC服务器20960.docx
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1、什么是PPC服务器器 服服务器是是指具有有固定的的地址,并并为网络络用户提提供服务务的节点点,它是是实现资资源共享享的重要要组成部部分。作作为网络络的节点点,服务务器存储储并处理理网络上上80%的数据据和信息息,因此此也被称称为网络络的灵魂魂。服务务器可以以分为两两大类:一部分分是IA(Inttel Arcchittectturee)服务务器,主主要以Inttel的CPU为主;另一部分分是比IA服务器器性能更更高的机机器,如如RISSC/UUnixx服务器器等。 PC服务器器在IA的范围围之内,可可以看作作是IA-32(应用32位CPU的IA)服务务器,是是PC与服务务器相结结合的新新产物。P
2、C服务器器在外型型设计、内内部结构构、基本本配置、操操作接口口和操作作方式,以以及价格格与高端端PC相仿。这这造就了了PC服务器器在部件件的搭配配和选择择的灵活活性,且且管理和和维护更更加方便便。借助助以上优优势,在在各种架架构的服服务器相相互竞争争的环境境下,PC服务器器阵营始始终不败败并不断断扩大。PC服务务器的分分类从从应用领领域来看看,PC服务器器大致可可分为入入门级应应用、工工作组级级应用、部部门级应应用和企企业级应应用四类类。(1)入入门级应应用PC服务器器主要是是针对基基于Winndowws NNT或NettWarre网络操操作系统统的用户户,可以以充分满满足办公公室型的的中小型
3、型网络用用户的文件共享享、数据据处理、Intternnet接入及及简单数数据库应应用的需需求。(2)工工作组级级应用PC服务器器是支持持单CPU结构的的应用服服务器,可可支持大大容量的的ECC内存和和增强服服务器管管理功能能的SM总线,功功能全面面、可管理性性强、且且易于维维护,可可以满足足中小型型网络用用户的数数据处理理、文件件共享、Intternnet接入及及简单数数据库应应用的需需求。(3)部部门级应应用PC服务器一般都是是双CPU结构。集集成了大大量的监监测及管管理电路路,具有有全面的的服务器器管理能能力,可可监测如如温度、电电压、风扇、机机箱等状状态参数数,结合合标准服服务器管管理软
4、件件,使管管理人员员及时了了解服务务器的工工作状况况。同时时,大多数数部门级级应用PC服务器器具有优良的的系统扩扩展性,能够满满足用户户在业务务量迅速速增大时时能够及及时在线线升级系系统,充充分保护护了用户户的投资资。它是是企业网网络中分分散的各基层数数据采集集单位与与最高层层的数据据中心保保持顺利利连通的的必要环环节,可可用于金金融、邮邮电等行行业。(4)企企业级应应用PC服务器器是高档档服务器器,普遍遍采用二二到四个个CPU结构,拥拥有独立立的双PCI通道和内存存扩展板板设计,具具有高内内存带宽宽,大容量热热插拔硬硬盘和热热插拔电电源,具具有超强强的数据据处理能能力。这这类产品品具有高高度
5、的容容错能力力及优良良的扩展展性能,可可作为替替代传统统小型机的大大型企业业级网络络的数据据库服务务器。企企业级应应用PC服务器器适合运运行在需需要处理理大量数数据、高高处理速速度和对对可靠性性要求极极高的金金融、证券券、交通通、邮电电、通信信等行业业。 下面以高高端的PC服务器器为例,分分核心、存存储、外外部I/O和特性性四部分分简要介介绍PC服务器器的技术术。一、核心心本本文中所所定义的的核心为为CPU、内存存和芯片片组三大大块。PC服务器器应用在在各行各各业,为为了满足足不断增增长的运算算需求,现现代高端端的PC服务器普普遍采用用了双/多CPU的架构构(SMP),内内存和芯芯片组也也使用
6、了了特殊设设计。 1、CPUU-SMMP PC服务器中中的双/多CPU多以SMP形式出出现。SSMP(对称多多处理)全称是Symmmettriccal Mullti Proocesssinng,是一一种广泛泛应用于于服务器器、图形形工作站站等高端端运算领领域的并并行处理理技术。它它使用两两颗或多多颗CPU同时进进行工作作,这种种架构中中,同时时有多个个CPUU运行的的单一复复本,可可提高运运算效率率。一些些对CPU要求较较高的软软件中,SMP架构性性能凸现,大幅幅度领先先于单CPU架构。PPC服务器器普遍采采用8路CPUU的SMP架构,8路以上上服务器器大多采采用大型型机中的的NUMMA架构。
7、 SMPP技术对CPU是有要要求的:首先,CPU中必须须有APIIC(可编程程中断控控制器)单单元,这这也是SMP技术的的基本保保证。CPU可以彼彼此发送送中断信信息完成成信息交交换,并并可以相相互进行行协调控控制。除除了CPU内置的APIIC单元外外,主板板上还要要安装一一个I/OO APPIC以处理I/O设备引引起的中中断。这这也是支支持SMP的CPU价格昂昂贵的原原因。其其次用来来组建SMP架构的CPUU核心必须完全相相同,且且频率一一致,否否则无法法点亮系系统。下下图为采采用Xeoon CCPU的典型SMP架构。我我们看到到,4颗CPU使用一一条3.22GB/s的总线线与北桥桥芯片连连
8、接,北北桥芯片片又和内内存连接接,所以以每颗CPU分得了8000MB/s的内存存带宽。Xeonn CPPU的典型SMP架构 AMMD的Optteroon大家一一定也不不陌生,它它也是一一款服务务器的CPU。由于于其内部部集成了了内存控控制器,所所以每颗颗CPU拥有了了独立的的内存通通道,是是一种高高性能的SMP架构。在在IBM、HP等厂商商的鼎力力支持下下,Optteroon快速发发展,并并抢占了了一部分分Inttel的市场场,下图图为4路Optteroon的SMP架构。CPU之间用6.44GB/s的HT总线连连接,每每颗CPU可得到5.44GB/s的独立立带宽,达达到了比比Xeoon架构更更
9、强的I/O能力。4路Oppterron的SMP架构 2、内存-ECCC内内存的稳稳定性直直接影响响到整机机的稳定定性,为为了保证证服务器器的工作作稳定,在服务器中使用的内存都要求有ECC功能。 ECCC是(Errror Cheeckiing andd Coorreectiing)错误误检查和和纠正。它同SMP一样,也也是一种种服务器器中的内内存纠错错技术。ECC和奇偶校验(Parity)类似。绝大多数错误ECC可以纠正,而Parity只能检测到错误。经过ECC的纠错,计算机的操作指令才可以继续执行。 ECCC内存使使用额外外的bit存储一一个用数数据加密密的代码码。当数数据被写写入内存存,相应
10、应ECC的代码码与此同同时也被被保存下下来。在在读取数数据时,原ECC代码就会和读数据时产生的ECC代码做比较。结果相同,则被视为无错;结果不同,则两个代码被译码,继续找到出错的那一位数据。出错的数据被抛弃,内存控制器随即再写入正确的数据。这就是ECC内存的工作原理,这一过程中虽然传输速度会受到一定影响,但在“稳定压倒一切”的服务器中,ECC起到了重要作用。 ECCC技术集集成在内内存中,要要占用内内存位宽宽。DDDR内存的的标准位位宽是64位,加加入ECC后,位位宽为64+648=772位。早期期的SIMMM内存,标标准位宽宽是32位,加加入ECC后为32+328=336位。位位宽的增增加对
11、内内存颗粒粒要求更更高,所所以服务务器的ECC内存价价格不斐斐。 3、芯片片组 相比技技术含量量较高的CPU等其它它部件,芯片组组只是为为它们提提供稳定定的平台台支持。服服务器芯芯片组厂厂商中规规模较大大是通讯讯芯片制制造商Brooadccom旗下的的子公司司SerrverrWorrks,是Inttel服务器的的主要芯芯片组供供货商。SerrverrWorrks崛起之之时正逢逢Inttel服务器器芯片组组业务处处于青黄黄不接之之时。当当时其产产品因为为技术的的瑕疵与与支持Rammbuss内存技技术而受受创,因因而Inttel芯片组组想打开开服务器器市场举举步维艰艰。但随随后Inttel大力研研
12、发DDR内存芯芯片组抢抢回了一一定的市市场份额额。为了了区别于于PC和Rammbuss内存的的芯片组组,Inttel在服务务器芯片片组使用用了不同同的命名名方式:E7XXXX和E8XXXX,E7XXXX表示IA-32架构,E8XXXX表示以Itaaniuum为主的IA-64高端芯芯片组。无无论是E7还是E8,它们们都抛弃弃了Rambbus而转向向双通道道DDR,特别别是E75500,首次次在SMP架构中中使用了了双通道道DDR,加速速了DDR技术的的成熟和和普及。此此外,一一些一线线主板厂厂商利用用其强大大的研发发能力使使8755P也支持持双Xeoon,拓展展了高端端PC服务器器主板的的选择范
13、范围。最最近,由由于Inttel的积极极研发,使使其下一一代64位Xeoon(NNocoona)也有了了合适的的双路平平台E75525。E75000 AMDD也一样样,推出出了许多多自家的的芯片组组,并且且得到了了其它厂厂商的协协助。AMDD8XXXX,nVIIDIAA的nFoorcee4和HP的F8等芯片片组,都都是Optteroon不错的的搭档。由由于Optteroon集成了了内存控控制器,所所以基于于Optteroon的服务务器芯片片组性能能差别不不大,大大多是靠靠功能去去竞争。二、这这里的存存储主要要指PC服务器器的硬盘盘及其接接口和RAIID。 1、硬盘盘 现代PC服务器器中普遍遍采
14、用了了高转速速、大单单碟容量量、大缓缓存、SCSSI接口的的硬盘,为为了缩短短数据寻寻道时间间和读取取数据的的延迟,同时也增加硬盘内部传输率。高转速指每分钟10000转,甚至一些高端硬盘采用了15000转,相对于桌面级的7200转硬盘,性能猛增。单碟指硬盘中的每一个盘片,单碟容量大说明该盘片的数据密度高,自然在寻找数据上时花费时间少,也是增强硬盘性能的重要途径。硬盘缓存运行于内存和硬盘盘之间,硬盘读写的数据都要经过缓存。缓存可以记录下读写频率高的数据,并将其存储,系统再次调用时可直接从缓存中找到,加快读取速度。但其结构复杂,成本高,使用现有工艺在有限的面积内不可能做的很大。上述技术在PC服务器
15、的硬盘中大量运用,所以服务器硬盘价格非常高。在在服务器器硬盘方方面,希希捷一直直是领航航者,在在许多关关键技术术上都有有突破,一一些具有有代表性性的产品品让人记记忆犹新新。比如如第一块块万转硬硬盘(Cheeetaah 44LP)和第第一块150000转硬盘盘(Cheeetaah XX15),以及及高性能能的Cheeetaah 115K33。希捷155K3硬盘在在服务器器硬盘发发展的同同时,始始终伴随随发热和和噪音问问题。这这些问题题迫使制制造商开开发新技技术,也也让一些些设计不不成熟的的产品退退出市场场。上面面提到的的首款150000转Cheeetaah XX15,就是是由于技技术上的的不成熟
16、熟被高端端的100000转硬盘盘超越。 b、硬盘盘接口在在PC中常见见的PATTA(Parralllel ATAA,并行ATA)接口口大家一一定很熟熟悉,速速度最快快的PATTA1333接口口,峰值值带宽是是1333MB/s,明明显不能能满足数数据吞吐吐量大的服务务器的需需求。首首先要介介绍的是是在服务务器领域域广泛采采用的SCSI硬盘接接口。SCSSI的全名名是Smaall Commputter Sysstemm Innterrfacce,(小型型计算机机系统专专用接口口),是是为了小小型计算算机(现现指服务务器和高高端工作作站)设设计的扩扩充接口口。它同ATA一样,也也是逐步步发展来来的技
17、术术。它可可以让计计算机驳驳接其它它设备以以提高系系统性能能或增加加新功能能,例如如硬盘、光光驱、扫扫描仪等等。 SCSSI接口具具有速度度快,CPU占用率率少的特特点。目目前在服服务器领领域普及及的SCSSI接口Ulttra 1600M SSCSII是在Ultrra2 SCSSI(80MMB/ss)基础础上使用用双倍传传输时钟钟(在时时钟的上上升沿和和下降沿沿同时传传输数据据),带带宽为1600MB/s。高端端的Ulltraa 3220M SCSSI可以提提供320MMB/ss的带宽宽,有效效解决了了硬盘传传输频率率的问题题。由于SCSSI接口使使用的是是独立的的控制器器(ATA则集成成在主
18、板板中),控控制器上上有类似似CPU硬盘控控制的功功能芯片片,分担担了CPU负担,所所以读写写数据时时CPU占用率率少。下下图为一一款Ulttra 3200M的控制制卡。SCSSI可连接7至15部设备备,可用用性高于于ATA的最多4部。Ultrra 3320MM的控制卡卡第第二个要要介绍的的是在AATA基础上上演变而而来的SATTA(SSeriial ATAA,串行ATAA)技术。SATTA采用串行行点对点点方式进进行数据据传输,接接口及连连接线针针脚较少少,成本本较低。SATTA可以广广泛应用用于硬盘盘、光驱驱等存储储设备,并并会逐渐渐取代传传统的PATTA连接方方式。点点对点传传输模式式保
19、证每每块硬盘盘1500MB/s;从理理论值来来看,第第一代串串行ATA硬盘比传传统的并并行ATAA133的1333MB/s硬盘的的接口传传输速度度没有多多大变化化,但从从长远来来看,第第二代串串行ATA产品的的接口速速率就会会达到300或6000MB/s,远远远超过并并行ATA硬盘的接接口速度度。SATTA的数据据线只有有7芯,密密度远小小于PATTA的80芯减小小了信号号串扰,也也有利于于内部的的散热。从Intel的ICH5南桥芯片开始,SATA控制器已集成,不需要像SCSI那样加插控制卡,进一步降低成本。目前IBM、希捷等厂商已推出多款SATA硬盘,鼎力支持SATA,但新技术,需要一定时间
20、普及。综综上所述述,SATTA是SCSSI最大的的竞争对对手,PC服务器中已开始始有厂商商运用SATTA技术。 3、RAIIDRRAID(Reddunddantt Arrrayyof Ineexpeensiive Dissk)是廉廉价冗余余磁盘阵阵列技术术的缩写写。它的的原理是是利用若若干个小小型硬盘盘器加上上控制器器组成一一个大的的存储系系统,从从使用者者来看是是一个大大硬盘。由由于有多多个驱动动器并行行工作,大大大提高高了存储储可靠性性和数据据传输率率。RAIID技术在PC服务器器中应用用非常广广泛。最最常见的的RAIID形式是是RAIID0,它它是最高高性能的的RAIID。它将将一个数数
21、据拆分分成两个个大小相相等的块块,分别别写入两两个硬盘盘。读取取时,每每个硬盘盘只读出出一个块块,再由由控制器合成成整体,如如果一个个块出问问题,整整个数据据将不可可用。RAIID0需要最最少2个硬盘盘,可提提高工作作效率。 此此外,对对数据要要求高的的用户可可组建RRAIDD1,它是是最可靠靠的RAIID。它将将一个完完整的数数据分别别写入两两个硬盘盘。读取取时,两两个盘都都读出数数据,控控制器使使用速较较快的一一个,如如果一个个盘的数数据损坏坏,马上上换另一一个数据据。因为为两个盘盘上是同同样的数数据,所所以对硬硬盘的有有效利用用率只有有50%。RAIID1需要最最少2个硬盘盘,可提提高数
22、据据安全性性。 RAIID0+1(RAIID100)整合了了上面两两种形式式的优点点。它是是多个磁磁盘组成成的RAIDD0数组再再进行像像RAIID1那样的的镜像,如如果一个个盘出问问题,马马上换另另一组数数据。这这样既提提高了速速度,又又保证的的数据的的可靠。RAIID0+1最少需需要4块硬盘盘。 RAIID2、RAIID3和RAIID5都是数数据校验验形式。RAIID2使用海海明码(加加重平均均纠错码码)校验验,读取取性能好好,RAIID3拥有独独立的奇奇偶校验验盘,RAIID5则把奇奇偶校验验数据分分装到每每个硬盘盘中,缓缓解了校校验数据据存放时时所产生生的瓶颈颈问题。三、外部部I/OO
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