系统集成项目管理工程师课件PPT.doc

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第4章网络服务器技术章

网络资源设备的集成是网络系统集成项目中至关重要的内容。

中至关重要的内容。

本章重点介绍网络资源设备中的服务器系统，源设备中的服务器系统，包括网络服务器和网络操作系统、网络打印机。

和网络操作系统、网络打印机。

本章主要内容

123网络服务器网络操作系统网络打印技术

4.1网络服务器

网络服务器是最重要的网络资源设备，对整个网络上的用户提供诸如文件共享、打印共享、数据库、WWW、E-mail等一系列服务是网络服务器的重要功能。

服务器定义：

在网络环境下提供网上客户机共享资源（包括查询、存储、计算等）的设备。

广义而言，网络系统中凡能为某类应用提供服务的设备或部件（软/硬件）都可以被视为服务器。

不论是巨型计算机、大型计算机和中小型计算机，还是工作站、台式机或微处理器，都可以扮演服务器的角色。

4.1.1网络服务器的分类

（1）

按用途划分

文件打印服务器：

通常文件打印服务器运行的操作系统有NetWare和NT，也有少数用户使用UNIX系统提供文件打印服务。

网络服务器：

网络服务器是一台为网络提供多种服务的计算机系统，包括因特网服务器、Web服务器和电子邮件服务器等，提供磁盘阵列、打印机、绘图仪等硬件和各种大型软件、数据库等各种网络资源，并负责管理和协调网络用户对资源的访问。

它是计算机网络系统的核心。

数据库服务器：

数据库服务器通常运行UNIX或NT操作系统，需要配合数据库来使用。

文件服务器：

文件服务器的处理速度必须能够满足多个用户的需要。

文件服务器的性能由其部件决定，如网络适配器、内存、CPU及总线。

一般来说，用速度较快的服务器作为文件服务器，会使网络访问速度有明显的改观。

4.1.1网络服务器的分类

（2）

按处理器类型划分

CISC服务器：

CISC（复杂指令集计算）CPU结构从1964年IBM360系统开始，基于CISC处理器的服务器大都是Intel架构（IA）的PC服务器，包括IntelX86列处理器和IA-32架构的Pentium（Pro）、PentiumⅡ、PentiumⅢ（Xeon）等。

基于CISC处理器的Intel架构（IA）PC服务器根据安装结构可以分为机座式服务器和机架式服务器。

RISC服务器：

RISC（精简指令集计算）概念是IBM在70年代提出的。

RISC技术大幅度减少指令的数量，用简单指令组合代替过去的复杂指令，通过优化指令系统来提高运行速度。

RISC技术采用了更加简单和统一的指令格式、固定的指令长度以及优化的寻址方式，使整个计算机体系更加合理。

指令系统的简化使得系统指令译码器的设计复杂程度也大大简化了，并使完全由硬件逻辑实现指令译码成为可能，而尽量减少使用内嵌微代码来完成译码操作，大大提高了指令的执行速度。

RISC处理器比同等的CISC处理器性能提高50％~75％，因此各种大中小型计算机和超级服务器都采用RISC架构的处理器，RISC处理器已经逐渐成为高性能计算机的代名词。

RISC体系结构的服务器的代表有DEC的AlphaServer系列、HP的HP9000系列、SUN的SparcCenter和UltraEnterprise系列、IBM的RS6000和AS400系列等。

小型机服务器：

由于RISC架构服务器技术和性能的进步，现在除了一些特大型的企业级服务器或特别密集的数据库应用（如机场管理、售火车票、人口普查等）外，一般难觅小型机服务器的踪影。

4.1.1网络服务器的分类（3）

按网络应用规模划分

入门级服务器：

通常只有l个CPU，适用于在几个办公室之间完成文件共享和打印服务，也可以完成简单数据库处理、Internet接入等需求。

工作组级服务器：

一般支持1~2个CPU（SMP对称多处理器结构），配置了小型服务器所必备的各种特性，如采用SCSI总线的I/O系统、可选装RAID、热插拔硬盘、热插拨电源和增强服务器管理功能的SM总线等。

功能全面、可管理性强、易于维护，具有高可用性特性。

可满足中型网络用户的数据处理、文件共享、Internet接入以及中型数据库应用的需求。

部门级服务器：

一般支持2~4个CPU（SMP对称多处理器结构），具有较高的可靠性、可用性、可扩展性和可管理性。

通常标准配置有热插拔硬盘、热插拨电源和RAID。

这类服务器的另一些普遍特点是：

具有差错检测和改正（ECC）的存储器，维护了存于磁盘和内存RAM中数据的完整性，具有智能驱动控制器和冗余子系统；数据处理能力较强、易于维护管理，是面向大型网络的产品。

企业级服务器：

通常支持4~16个或更多的CPU、最新CPU技术及关键部件热插拔技术，使得系统性能、系统连续运行时间均得到最大的提升。

支持无磁盘柜集群方式，拥有独立的双PCI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拨电源，具有超强的数据处理能力，同时系统的监控管理也得到很大简化。

这类产品具有高度的容错能力及优良的扩展性能，可作为替代传统小型机的大型企业级网络的数据库服务器。

适合运行在需要处理大量数据、高处理速度，以及对可靠性要求极高的金融、证券、交通、邮电和通信等行业中。

4.1.1网络服务器的分类（4）

按系统体系结构划分

UMA体系结构：

UMA（UniformMemoryAccess，通用内存访问），即SMP（SymmetryMulti-Processor，对称多处理器）体系结构采用共享内存，所有CPU访问内存的时间是一致的，处理器与处理器之间通过总线或高速交叉开关相连，运行一个操作系统。

这种结构的优点是易于管理和资源的有效利用，但缺点是比较昂贵和扩展性差。

在SMP中，共享存储器以及存储器总线是系统性能的瓶颈。

SMP不具有高可扩展能力，因为它使用竞争总线和集中式共享存储器。

同时，单操作系统映像（SSI）及共享存储器是两个潜在的单失效点，会降低SMP的可用性。

NUMA体系结构：

NUMA（Non-UniformMemoryAccess，非通用内存访问）体系结构也称为分布式内存结构，每个处理器访问内存的时间是可变的，处理器与处理器之间通过以太网或专用网络连接，运行多个操作系统拷贝，内存和IIO都是分布式资源。

这种体系结构的优点是比较便宜、扩展性能好，但缺点是难于管理和资源使用效率低。

分布式存储器结构和高带宽交叉开关网络解决了SMP系统中通常存在的许多瓶颈问题，减轻了并行计算机程序设计的复杂度；系统能进行灵活的多处理，从而实现较高的工作效率。

4.1.2影响服务器性能和稳定的因素

影响服务器性能和稳定的因素主要有：

中央处理器（CPU）系统内存硬盘和硬盘控制器随机存取存储器（RAM）系统总线等

4.1.2影响服务器性能和稳定的因素（续1）

中央处理器（CPU）

CPU的数据总线宽度。

数据总线的宽度决定CPU在一个处理周期内能存取的信息量，总线越宽，性能越好。

CPU的时钟速度。

高速缓冲存储器（Cache）。

高速缓冲存储器容量越大，CPU传递信息的效率越高。

多数CPU都有某种形式的Cache，内嵌在CPU中的Cache常称之为第1级高速缓存（L1Cache）；另有一些放在CPU之外的Cache，称作L2Cache或L3Cache。

在设计Cache时使用了两种新技术：

一种是总线监听规程，它使CPU在查到自己的Cache故障后可以访问保存在另一个CPUCache中的数据；另一种是管道技术，在数据从主存取出时，可以避免CPU不必要的等待。

按工作原理通常将Cache分为四种：

通过Cache完成写操作。

回写式Cache。

直接映射式Cache。

双向相连Cache。

4.1.2影响服务器性能和稳定的因素（续2）

系统内存

由于CPU速度的不断提高，对于高性能系统的需求也不断增加。

采用先进的内存技术如同步模式（SDRAM）、DDR技术，及采用较大的内存容量可以提高整个服务器的性能。

硬盘和硬盘控制器

硬盘是文件服务器中最容易出故障的部分。

服务器的硬盘配置对服务器的总体效率和可靠性具有关键性的影响。

选择硬盘主要从硬盘的容量、性能、价格以及硬盘的接口等几个方面考虑。

如果考虑冗错，硬盘的个数还要增加。

硬盘的性能主要由以下因素决定：

旋转速率：

服务器硬盘中的磁盘的旋转速率至少是每分钟7200转，一般为每分钟10000转或10000转以上；平均寻道时间；平均存取时间；数据传输率：

数据传输率主要由硬盘驱动器与系统的接口决定，依赖于系统总线、硬盘控制器的支持和所用的数据传输模式。

服务器的硬盘控制器一般选用速度很快的SCSI（小型计算机系统接口）控制器，传输速率在10Mbit/s以上。

4.1.2影响服务器性能和稳定的因素（续3）

随机存取存储器

存储器性能：

CPU数据总线的时钟速度；CPU数据总线的宽度；等待状态的数目；存储器芯片的速度。

存储器故障检验与校正（ECC）。

系统总线

服务器中的系统总线分为服务器内部I/O总线和服务器外部I/O总线。

服务器的内部I/O总线主要有ISA、EISA、VL-Bus和PCI等4种总线。

现在最常用的是PCI总线。

硬盘与主机的连接是通过外部I/O总线实现的。

目前常用的I/O总线主要有ATA/EIDE和SCSI两种。

系统总线对提高服务器传递信息的效率起重要作用，原则上是越高越好。

影响系统总线性能的因素有两个：

系统总线的宽度系统总线的时钟频率。

4.1.2影响服务器性能和稳定的因素（续4）

综上所述，Cache系统用来管理对内存的访问，以使CPU能得到充足的指令或数据供应。

总线控制的I/O设备也要竞争对内存的访问，但它运行速率比CPU低得多。

高性能的服务器应该使CPU和I/O设备能同时访问内存，得到最大的并行运行和最小的竞争。

4.1.3PC服务器与台式机的区别

可靠性的要求不同：

作为网络的中枢，要求服务器具有较高的可靠性。

因为，如果一台台式机出了故障，只影响到它本身，而如果一台服务器出了故障，则会造成整个网络的瘫痪。

所以，在服务器的设计上，充分考虑了对可靠性的要求，并且往往有一些监控的手段（如监控服务器内的电压、温度等），内存至少使用奇偶校验内存，甚至使用能够自动纠错的ECC内存，硬盘一般也采用可靠性比较高的热插拔硬盘。

扩展性要求不同：

由于服务器的可扩展性要求较高，因此服务器一般都是塔式机箱，能够提供的设备安装托架比台式机要多，如PC服务器一般要求有6个左右的硬盘托架，而台式机只要求2个左右。

对外设访问的速度和连接外设的数量要求不同：

由于服务器往往连接大容量的硬盘，并且需要频繁地进行硬盘的读写，所以服务器一般使用高速的SCSI接口，并且往往把SCSI控制器集成在主板上。

而台式机一般采用IDE或EIDE接口。

另外，服务器一般采用PCI+EISA的总线结构以与以前开发的一些高速EISA接口的RAID卡、网卡等兼容，而台式机一般采用PCI+ISA的总线结构。

4.1.4服务器系统中的主要技术

对称多处理技术分区技术负载均衡技术集群高可用性技术磁盘阵列和热插拔ECC内存ISC服务器控制技术EMP应急管理端口智能输入/