服务器基础知识和相关技术介绍

服务器基础知识和相关技术介绍

根据运维学习经历整理

　 根据HOSTSPACE数据中心运维工程师整理，SCSI总线支持数据的快速传输。不同的SCSI设备通常有8位或16位的SCSI传输总线。在多任务操作系统，如Windows NT下，在同一时刻可以启动多个SCSI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。这意味着不需要主机CPU的帮助，SCSI适配器就可以把数据传送到内存。为了管理数据流，每一个SCSI设备(包括适配卡)都有一个身份号码。通常，把SCSI适配器的身份号码设置为7，其余设备的身份号码编号为0到6。

　　大部分基于PC的SCSI总线使用单端接的收发器发送和接受信号。但是，随着传送速率的增大和线缆的加长，信号会失真。为了最大限度的增加总线长度并保证信号不失真，可以把差分收发器加到SCSI设备中。差分收发器使用两条线来传送信号。第二条线为信号脉冲的反拷贝。一旦信号到达目的地，电路比较两条线的脉冲，并生成原始信号的正确拷贝。

　　一种新的差分收发器 - LVD(低压差分收发器)，能够增加总线长度并且能够提供更高的可靠性和传输速率。LVD能连接15个设备，最大总线长度可达12米。

　　目前常用的SCSI系列：

Narrow Wide

Wide

接口

传输速率

接口

传输速率

Fast Fast SCSI

10 MB/S

Fast Wide SCSI

20MB/S

Ultra Ultra SCSI

20MB/S

Ultra Wide SCSI

40MB/S

Ultra2 Ultra2 SCSI

40MB/S

Ultra2 Wide SCSI

80MB/S

/

Ultra 3

160MB/S

　　SCSI与IDE的区别

　　○ IDE的工作方式需要CPU的全程参与;这种情况在Windows95/NT的多任务操作系统中，自然就会导致系统反应的大大减慢。而SCSI接口，则完全通过独立的高速的SCSI卡来控制数据的读写操作，CPU就不必浪费时间进行等待，显然可以提高系统的整体性能。

　　○ SCSI的扩充性比IDE大，一般每个IDE系统可有2个IDE通道，总共连4个IDE设备，而SCSI接口可连接7~15个设备，比IDE要多很多，而且连接的电缆也远长于IDE。

　　虽然SCSI设备价格高些，但与IDE相比,SCSI的性能更稳定、耐用，可靠性也更好

　　● RAID技术

　　○ RAID：(Redundant Array of Inexpensive Disk)廉价冗余磁盘阵列。由于磁盘存取速度跟不上CPU处理速度的发展，从而成为提高服务器I/O能力的一个瓶颈。RAID技术利用磁盘分段、磁盘镜像、数据冗余技术来提高磁盘存取速度，同时提供磁盘数据备份、提高了系统可靠性。

　　○ 磁盘分段(Disk Striping)：数据以"段"为单位依次读写多个磁盘，多磁盘相当于同时操作，存取速度极大地提高。

　　○ 磁盘镜像(Disk Mirroring)：用一个控制器控制两个磁盘，同时读写相同的数据，数据100%备份。

　　○ 数据冗余技术：数据读写时做校验，校验数据以紧凑格式存于磁盘上，可用于纠错及恢复数据。

　　○ RAID技术目前常用的有几个系列:

RAID 级别

描述

技术

速度

容错能力

RAID 0

磁盘分段

没有校验数据

磁盘并行I/O，存取速度提高最大

数据无备份

RAID 1

磁盘镜像

没有校验数据

读数据速度有提高

数据100%备份(浪费)

RAID 2

磁盘分段+汉明码数据纠错

/

没有提高

允许单个磁盘错

RAID 3

磁盘分段+奇偶校验

专用校验数据盘

磁盘并行I/O，速度提高较大

允许单个磁盘错，校验盘除外

RAID 4

磁盘分段+奇偶校验

异步专用校验数据盘

磁盘并行I/O，速度提高较大

允许单个磁盘错，校验盘除外

RAID 5

磁盘分段+奇偶校验

校验数据分布存放于多盘

磁盘并行I/O，速度提高较大，比RAID 0稍慢

允许单个磁盘错，无论哪个盘

　　磁盘系统作好RAID 5后，任一块磁盘出现故障后，系统仍可运行，故障盘上的数据可通过其它盘上的校验数据计算出来(此时速度要慢一些)。如果磁盘系统中有备份盘，则数据自动恢复到备份盘中。如果具备热插拔硬盘，则在开机状态下即可换下故障硬盘，数据将自动恢复到新硬盘上。在这些过程中，系统并没有停止运行。

　　● SMP技术简介

　　○ SMP：Symmetric Multiprocessing . 即对称多处理。指在一个计算机上汇集了一组处理器(多个CPU)。多处理是指一台计算机中的多个处理器通过共享同一存储区来协调工作。真正意义上的多处理要求系统中的每个CPU能访问同一物理内存。这意味着多CPU必须能使用同一系统总线或系统交换方式。

　　操作系统对多处理体系结构的支持是与其核心紧密相连的，这将涉及两个用于支持多处理的基本序列算法：对称和非对称处理。非对称处理中，CPU各有各的任务;对称处理中，每个CPU可执行任何任务。SMP系统通过将处理负载分布到各个空闲的CPU上来增强性能。处理分布或执行线程中，各CPU的功能是相同的。它们共享内存及总线结构，系统将处理任务队列对称地分布于多个CPU上，从而极大地提高了系统的数据处理能力。

　　○ 对称多处理首先在网管方面表现出高性能，这应归因于SMP系统强大的处理能力和SMP操作系统的兴起。支持SMP的网络操作系统：Novel Netware、SCO UNIX、Microsoft Windows NT等。

　　○ SMP技术特别适合于需要集中使用处理器的服务，如应用服务器、通信服务器。很多应用程序升级到SMP平台后并不需要重写。

　　○ SMP技术是今后PC服务器的发展方向。

　　● 机箱技术

　　○ 立式机箱

　　立式机箱是高度大于宽度的计算机机箱(也称为侧立式计算机)。与卧式计算机相比，立式机箱的优势在于其"占地面积"(所占用的桌面空间)更小。立式机箱的高度通常为 18到 27英寸。微型立式机箱大约有14英寸高，而中型立式机箱通常是16英寸左右。

　　○ 基座式

　　基座式机箱通常比立式机箱更宽、更高。与立式机箱相比，基座式机箱能够提供更灵活的配置选择和扩充能力，并且通常可以提供热插拔和磁盘阵列功能。

　　○ 机架安装式

　　机架安装系统允许用户在一个金属架上安装多个节点或机箱，并利用轨道来回滑动。典型的机架是77英寸高、24英寸宽、40英寸深。机架是以垂直方向的度量单位来衡量的，以字母"U"来表示。

　　l U=l.75英寸或4.445厘米。77英寸的垂直机架是40U。

　　机架系统可由显示器、磁盘驱动器、不间断电源 (UPS)、网络组件和服务器节点组成。机架机箱的扩展概念是将服务器节点分成若干个独立的部分，它们通过一个服务器域网络进行通信，可能有独立的处理节点、内存节点、扩展总线节点和磁盘阵列。

　　● 内存技术

　　内存的家族也很庞大，有许多不同的类别。按照存储信息的功能，内存可分为RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)和ROM(Read Only Memory，只读存储器)。ROM是非易失性的元件，可靠性很高，存储在ROM里的数据可以永久的保存，而不受电源关闭的影响，所以，ROM一般用来存储不需修改或经常修改的系统程序，像主板上的BIOS程序。根据信息的可修改性难易，ROM也可分为MASK ROM，PROM，Flash Memory等，其中，MASK ROM，PROM属于早期的产品，ROM这一族经过一连串的演化，从使用只能写一次的PROM，利用紫外线清除的EPROM，利用电气方式清除的EEPROM，一直到现在主板上经常使用的一般电压就可清除的Flash Memory。现在计算机的发展速度相当快,主板厂商也需经常升级BIOS,所以用Flash Memory存储BIOS程序就成为首选,RAM既是我们通常所说的内存，也是我们需关注的主要方面，现做一下介绍。

　　○ RAM的分类

　　RAM主要用来存放各种现场的输入、输出数据，中间计算结果，以及与外部存储器交换信息和作堆栈用。它的存储单元根据具体需要可以读出，也可以写入或改写。由于RAM由电子器件组成，所以只能用于暂时存放程序和数据，一旦关闭电源或发生断电，其中的数据就会丢失，故属于易失性元件。现在的RAM多为MOS型半导体电路，它分为动态和静态两种。动态RAM(DRAM)是靠MOS电路中的栅极电容来记忆信息的。由于电容上的电荷会泄漏，需要定时给与补充，所以动态RAM需要设置刷新电路(Refresh),如此一来,需要花费额外的时间;而静态RAM(SRAM)是靠双稳态触发器来记忆信息的,不须重复的做刷新的动作即可保存数据,所以存取速度要比DRAM快上许多。但动态RAM比静态RAM集成度高、功耗低，从而成本也低，适于作大容量存储器。所以高速缓冲存储器(Cache)使用SRAM，而主内存通常采用DRAM。我们平常所接触的内存条就是由DRAM芯片构成的。

　　○ DRAM的种类

　　FPM DRAM(Fast Page Mode DRAM)，即快速页面模式的DRAM。是一种改良过的DRAM，一般为30线或72线(SIMM)的内存。工作原理大致是，如果系统中想要存取的数据刚好是在同一列地址或是同一页(Page)内，则内存控制器就不会重复的送出列地址，而只需指定下一个行地址就可以了。

　　EDO DRAM(Extended Data Out DRAM)，即扩展数据输出DRAM。速度比FPM DRAM快15%~30%。它和FPM DRAM的构架和运作方式相同，只是缩短了两个数据传送周期之间等待的时间，使在本周期的数据还未完成时即可进行下一周期的传送，以加快CPU数据的处理。EDO DRAM目前广泛应用于计算机主板上，几乎完全取代了FPM DRAM，工作电压一般为5V，接口方式为72线(SIMM)，也有168线(DIMM)。

　　BEDO DRAM(Burst EDO DRAM)，即突发式EDO DRAM。是一种改良式EDO DRAM。它和EDO DRAM不同之处是EDO DRAM一次只传输一组数据，而BEDO DRAM则采用了"突发"方式运作，一次可以传输"一批"数据，一般BEDO DRAM能够将EDO DRAM的性能提高40%左右。由于SDRAM的出现和流行，使BEDO DRAM的社会需求量降低。

　　SDRAM(Synchronous DRAM)即同步DRAM。目前十分流行的一种内存。工作电压一般为3.3V，其接口多为168线的DIMM类型。它最大的特色就是可以与CPU的外部工作时钟同步，和我们的CPU、主板使用相同的工作时钟，如果CPU的外部工作时钟是100MHZ，则送至内存上的频率也是100MHZ。这样一来将去掉时间上的延迟，可提高内存存取的效率。

　　○ REGISTERED 内存

　　Register IC 内存条底部较小的集成电路芯片(2-3片), 起提高驱动能力的作用。服务器产品需要支持大容量的内存，单靠主板信号线的电流无法驱动如此大容量的内存，而使用带Register的内存条，通过Register IC提高驱动能力，使服务器可支持高达32GB的内存。

　　○ ECC内存

　　错误检查与校正内存(ECC)提供了一个强有力的数据纠正系统。ECC内存不仅能检测一位错，而且它能定位错误和在传输到CPU 之前纠正错误，将正确的数据传输给CPU。允许系统进行不间断的正常的工作，ECC内存能检测到多位错(而奇偶校验内存就不能达到这一点)并能在检测到多位错时产生报警信息，但它不能同时更正多位错。

　　ECC的工作过程是这样的：当数据写到内存中时，ECC将数据的一个附加位加识别码，当数据被回写时，存储的代码和原始的代码相比较，如果代码不一致，数据就被标记为"坏码"，然后坏码会被纠正，并传输到CPU中，如果检测到多位错时，系统就会发出报警信息。

　　● 常见操作系统

　　○ MicrosoftWindows NT Server 4.0 中/英文

　　○ MicrosoftWindows 2000/2003 中/英文

　　○ SCO OpenServer5.0.5

　　○ SCO UnixWare7.1.1

　　○ Red Hat 6.2/7.0

　　○ TurboLinuxServer 6.1

　　○ SUN Solaris 7/8中/英文

　　○ Windows NT / Windows 2K/2003

　　· 与windows客户机集成较好

　　· 提供一定的文档和应用服务器兼容能力

　　· 简化安装和管理工作，操作系统易于使用，用户界面好

　　· 提供更多的开发工具，第三方厂商应用支持较多

　　· 目前在中小用户中的增长势头较快

　　· 大型环境中目录不易管理

　　· 与其他操作系统相比，可靠性较差

　　· 改变配置后，系统需重新启动

　　○ SCO UNIX

　　· 在高性能的RISC机器中扩展性较好

　　· 可轻松改变网络配置

　　· 安全性、可靠性高

　　· 提供内置的多用户能力

　　· 最早，最广泛地支持Internet标准

　　· 该平台上的应用极为丰富

　　· 在国内金融等重要行业中用户较多

　　· 用户界面较差，维护、管理、使用复杂

　　· 没有可靠的开发工具

　　○ NetWare

　　· 单CPU的文件服务器性能优异

　　· 高性能的目录服务可轻松管理大型环境

　　· 在国内早期中小用户中使用较多

　　· 关键服务与SMP无关

　　· 缺乏第三方厂商支持

　　· 没有可靠的开发工具

　　○ LINUX

　　· 免费的多任务多用户的操作系统

　　· 性能稳定，占用空间小

　　· 可运行在Intel、SPARC、Alpha平台

　　· 没有专门的技术支持部门

　　· 对一些设备的驱动能力还不是很完善

　　○ Solaris

　　· 安装方式多样，自动化程度高

　　· 处理数据的能力很高

　　· 可与各种平台实现互操作

　　· 软件价格昂贵

　　· 对基于Intel的服务器技术支持较弱