系统服务器选择原则.docx
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系统服务器选择原则.docx
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系统服务器选择原则
系统服务器选择
跟着计算机技术的发展和业务的需要,计算机系统已经浸透到各行各业。
关于电信、
金融等的绝大多半行业的业务系统已经成为需要一年365天7X24小时连续运转的重点性业务。
特别是电子商务成为现实,对中心系统的运转提出了更高的要求。
不论采纳传统的
集中式办理,仍是客户机/服务器模式,仍是此刻流行的三层架构,中心服务器是业务数据办理的中心,它的选择是至关重要的。
在当前的需求下,对中心服务器选型提出了以下的
选型原则:
一、先进性
入选择计算机系统的时候,一定考虑到系统的先进性。
尽人皆知,计算机技术是当前发展速度最快的科学技术。
依据摩尔定律,计算机的办理能力每隔一年半就会翻一番。
在现实社会中,计算机技术的发展甚至超越了摩尔定律。
因为计算机技术的这
种快速的发展,入选择计算机主机系统的时候,一定选择拥有先进技术的机型。
不然,投入巨大资本购置到过时或许将要过时的产品,其办理能力的增添就会遇到限制,其
扩展能力也会遇到限制,计算机的办理能力很快就更不上业务发展的需要。
为适应业务的发展在短期内就一定购置更新的设施,这对客户来说是一种投资的浪费。
COMPAQ公司的ALPHA服务器当前采纳了业界最初进的技术。
COMPAQ也拥有业界技术当先的长久的历史。
追述历史,DEC公司(1997年并入COMPAQ)第一发了然8位的小型机PDP-7。
当其余公司跟着生产8位小型机时,DEC已经成功地推出了16位的小型机PDP-11。
当其余厂家生产出16位小型机时,DEC已经成功地推出
了32位的小型机VAX,并在该领域向来保持了当先的地位,VAX曾被美称为“小型机之王”。
当其余厂家还在生产32位的小型机时,DEC已经成功地在1992年推出了
64位的系统服务器ALPHA服务器,并以当先敌手快要四年的时间推出了64位的UNIX操作系统。
当前,COMPAQ公司生产的ALPHA服务器在芯片的设计、服务器的系统构造、操作系统和集群上都采纳了业界当先的技术。
在芯片设计上ALPHA采纳9级流水线设计,并采纳了业界特有的“乱序履行”技术,ALPHA芯片采纳了6路超级标量设计,而IBM、HP和SUN等仅采纳了4路超标量设计。
在服务器的系统构造上,ALPHA服务器在中低端产品上都采纳了全互换技术,而竞争敌手的中低端产品都采纳共享总线技术。
采纳全互换技术拥有
更高的系统带宽,使系统的性能更为优异。
ALPHA服务器和其余敌手系统系统构造比较以下表
服务器型号
系统构造
系统带宽
COMPAQ(DS20E、ES40)
互换
5.2GB/s
IBM(F50、H50、H70、F80、
总线
1.3GB/s(f50,h50,h70)
H80)
2GB/s(F80,H80)
HP(L1000、L2000)
总线
1.3GB/s
SUN(250,450,3500,4500,5500,650
总线
1.6GB/s
0
在操作系统上,COMPAQTru64UNIX拥有业界当先的高靠谱性、高可用性和高性能。
在集群系统上,COMPAQ公司的TruCluster拥有业界特有的单调系统映像、集群文件系统、一致集群地点、一致安全域等特征,以上特征在其余UNIX的集群方案中都没有完整实现,是业界最当先的UNIX集群。
二、靠谱性、可用性和可保护性(RAS)
系统的靠谱性、可用性和可保护性是RISC系统差别与Intel平台的典型特色之一,也是其适应于重点性业务的重要特色之一。
重点性业务是需要长时间运转,拥有尽可
能的最短停机时间的系统,而系统的靠谱性、可用性和可保护性正是权衡这一特色的最贴切的指标。
系统的靠谱性是指系统自己的质量问题,质量越好的产品出现故障的概率越低。
能够经过提高产品的质量来提高系统的靠谱性。
可是,任何单位都不敢保证其生产的产品不会出现错误,因为这有很多有时性要素存在。
这样,为了保证系统的运转时间,当出现产品故障问题时,能够经过早先配置的冗余零件来代替故障备件的工作,这就是可用性。
当出现故障时,一定进行零件的维修或许保护。
或许为了防备故障的产生,一定进行事先的保护,这都要求系统拥有很好的可保护性。
ALPHA服务器的靠谱性可用性和可保护性能够经过硬件、操作系统和集群等几个方面来表现:
ALPHA的所有服务器产品都支持冗余电源和电扇,任何一个电源或许电扇出现故障,都能够保证系统能够持续运转。
同时,这些电源和电扇能够在系统运转时进行改换。
ALPHA的高端服务器GS80/160/320能够支持CPU、QBB和I/O的热改换。
当系统运转过程中,系统能够提早展望CPU的故障,并在系统运转的状况下进行CPU等零件的改换。
整个改换过程不用停机,不用从头启动系统。
ALPHA服务器和Tru64UNIX支持可选路径,该功能支持多条物理线路从ALPHA服务器连结到一台储存设施,在这些物理线路上能够实现并行运转,任何一条物理线路出现故障,系统还能够经过其余线路接见到该设施,保证系统的运转。
ALPHA服务器和Tru64UNIX支持冗余网卡连结。
能够将多个网卡配置成一个IP地点,任何网卡出现故障,还能够从其余网卡接见到服务器。
Tru64UNIX被评为拥有最优异的RAS的操作系统。
COMPAQ拥有业界最优异的集群系统,能保证集群成员之间没有单点故障,并能保证业界最高的可用性99.99%的运转时间。
管理保护ALPHA系统拥有最低的整体拥有成本。
三、高性能
当为重点业务系统购置服务器时,服务器的性能是考虑的重点性要素之一。
为了保证业务的快速有效的办理,高性能是必不行少的要素。
假如服务器性能过低,会导
致对前台业务办理的迟缓,降低服务质量,甚至造成系统因超负荷运转而常常停机,影响业务形象,致使客户流失。
所以,购置一台高性能的服务器对公司来说,是选择机型的重要条件。
为了权衡某种服务器能否拥有很高的性能,业界有各种各种的指标,有SPEC、TPC等通用性指标,也有SAP,ORACLE,BAAN等详细的应用指标。
我们应当看到,指标在必定程度上能反应服务器的某方面的性能,但任何某个单调的指标都不可以完整
反应服务器的真切性能。
我们知道,业务系统服务器供应给客户的远远不只硬件自己,它还包含操作系统、集群能力、数据库、应用软件等各方面。
除非针对客户的业务系
统进行真切环境的模拟测试,不然其余任何指标都不可以完整反应当服务器针对客户业务系统的真切办理能力。
假如在不可以进行真切业务系统测试的状况下进行服务器的选择,就应当依据各种指标进行综合考虑,更重要的是要从服务器自己的系统构造上来找寻答案。
从服务器自己的系统构造来看,假如在整个系统构造的设计上是平衡的,除去了或许减低有可能的瓶颈,则整个服务器的适应性相对较强,更简单在各种不一样的用户要求下达到更高性能。
自然,服务器的整体性能的发挥还更应用自己的系统设计有关,因为不是本文议论的范围,所以可是多表达。
第一,从计算机的系统构造来看。
当前的计算机都按照冯.诺依曼机器模型的设计,所有的CPU计算都会到高速缓存和内存中取指令和数据,而所有的内存都会到外面的储存(主假如硬盘)中取数据。
对系统服务器要考虑的要素就要在下边几个要素
的找寻答案:
CPU、高速缓存、内存、硬盘、系统总线、I/O总线、储存互连等。
在理想状态下,假如某种服务器在上述零件的设计中都能采纳比较先进的技术,能除去整
个系统性能上的瓶颈,则系统服务器应为客户的最正确选择。
本文将从下边几个方面进行阐述:
1.CPU
CPU是计算机服务器的中心,所有指令都在CPU内履行,所以CPU的性能是整个计算机系统的重点。
CPU的办理能力是计算机服务器高性能的基础。
不停提高CPU的办理能力,是系统服务器供应商长久以来提高服务器性能的重要手
段。
当前的复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC)的CPU制造商产品,包
括COMPAQ公司的ALPHA、IBM公司的PowerPC、HP公司的PA-RISC、SUN
公司的UltraSPARC等产品,都采纳的超级标量超级流水线的设计方式。
不可以仅
用时钟主频来权衡CPU的办理能力。
时钟主频是决定CPU办理能力的一个要素,但不是所有要素,决定CPU的办理能力还应当有此外两个要素:
即为超级流水线(保证在一条流水线上单位时间内办理更多的指令数)和超级标量(经过多条流
水线来供应更强的办理能力。
在上边提到的三个方面中:
ALPHA拥有所有RISC系统中最高的时钟主频,
当前供应市场的高主频为
731MHz,在实验室已经生产出采纳铜芯技术的时钟主
频为1.2GHz办理器。
各RISC供应商的时钟主频比较表:
供应商
COMPAQ
HP
IBM
SUN
CPU种类
ALPHA
PA-RISC
PowerPC
UltraSPARC
CPU型号
21264A
8600
RS64III
SPARCII
时钟主频
731
552
500
440
在超级流水线的设计上,
ALPHA采纳业界当先的
9级的超级流水线设计,
SUN的UltraSPARC也采纳了9级流水线设计,而IBM只有5级流水线设计。
为
认识决在流水线上的数据有关问题,防备流水线的堵塞,ALPHA采纳了业界当先的“乱序履行”方式,当发现履行指令的操作数是上一条指令的结果,则将该
指令睡眠,而持续履行下一条指令。
等到该指令的运转结果达成以后,再唤醒睡眠的指令。
“乱序履行”有效地解决流水线的数据有关问题。
在解决条件分支问题上,ALPHA采纳了业界唯一无二的混淆分支展望算法,能供应业界最高的命中率,其展望命中率能达到95%。
超级标量是业界在单条流水线不可以知足运算能力的状况下采纳的多条流水
线并行运算的技术。
ALPHA采纳了业界最高的标量数,拥有6路超级标量设计,而IBM、HP和SUN的办理器当前都只有4路超级标量设计。
详细的比较表以下:
供应商
COMPAQ
HP
IBM
SUN
CPU种类
ALPHA
PA-RISC
PowerPC
UltraSPARC
CPU型号
21264A
8600
RS64III
SPARCII
超级标量
6
4
4
4
整数
2
2
2
2
地点
2
1
1
1
浮点
2
1
1
1
ALPHA经过上边介绍的一系列当先的技术,使ALPHA办理器的运算能力完整当先于敌手。
在CPU的测试指标中,SPEC宣布了两个指标。
因为在计算机内的运算最后都会转变为两种运算:
整点运算和浮点运算,运算能力测试指标也
就有相应的两种。
SPECint是测试整点运算能力的指标,SPECfp是测试浮点运算能力的指标。
下边是SPEC95的测试指标,该指标是SPEC在95年宣布的标准:
厂商
Alpha
Intel
SUN
HP
IBM
CPU种类
21264A
PIII
UltraSparcII
PA-8500
RS64-II
MHz
667
733
400
552
500
SPECint'95
40.1
35.9
18.3
41.4
24.1
SPECfp'95
83.6
35.5
30.1
58.8
29.1
跟着技术的发展和更新,SPEC以为SPEC95指标对此刻计算机的权衡已经不太适应,所以在2000年3月宣布CPU2000的测试指标,该测试指标包含了几十个测试程序。
在CPU2000的测试中,ALPHA仍旧保持了当先。
详细的测试指标以下:
厂商
COMPAQ
COMPAQ
HP
IBM
CPU种类
21264A
21264A
PA-RISC
Powerpc
主频
833
667
552
500
SPECint2000
540
433
379
234
SPECfp2000
662
562
369
210
从上述方面来看,ALPHA拥有业界最优异的CPU设计能力,ALPHA办理器强盛的办理能力为ALPHA服务器优异的性能供应了坚固的基础。
系统总线
服务器拥有很快的CPU,其办理能力有效地提高了。
但因为CPU履行的指令和所要计算的数据都来自于内存。
假如没有足够高速的速度进行内存数据的交
换,则CPU会有好多时间因为得不到数据而处于闲置状态,一方面造成了CPU
资源的浪费,另一方面又造成了系统的整体性能不高。
尽人皆知,CPU的办理能力在10年的时间内提高几百倍,对内存的带宽的需求能力也就比10年前大大地
提高了。
同时,在服务器的单个CPU办理能力不够知足需求的状况下,服务器供应商当前都是经过增添CPU个数来实现性能的提高。
在SMP构造中,多个CPU共享同样的内存空间,其构造如图:
CPUCPUCPUCPU
Mem
Me
Me
Me
ory
mor
mor
mor
在传统的CPU互连构造上,CPU和内存之间经过系统总线进行互连。
在此
种方式下,因为所有的
CPU共享总线,当任何一片
CPU和任何一个内存端口进
y
y
y
CPU和内存进行数据互换。
行数据互换时,会排他占用系统总线,而不一样意其余
这表示在任何时辰,只同意一路数据互换。
跟着CPU数量的增添,均匀分到每个CPU的系统带宽就会随之减少。
以下图,假定系统带宽是1GB,当服务器只配置一片CPU时,该CPU的带宽会是整个系统带宽,为1GB;当增添一片CPU时,系统总带宽不变,但均匀到每片CPU的带宽只有500MB;当再增添一片CPU时,均匀到每片CPU的带宽就会降低至333MB;当增添至四片CPU时,均匀到每个CPU的带宽就降至250MB。
同时,CPU之间占用总线的仲裁算法还会耗费费源,使带宽的实质利用率进一步降低。
总线的这类特征阻挡了飞快发展的CPU办理能力的发挥,所以一定进行相应的技术改革,以除去系统总线带来的使系统整体处
理能力降低的瓶颈。
CPCPCPCP
UUUU
Me
Me
Me
Me
在这类状况下,先进的互换技术应运而生。
同时,各
m
RISC供应商都各自推
m
m
m
出了自己的鉴于互换技术的服务器产品。
可是,除了
COMPAQ公司之外,其余
公司不过在高端服务器上应用了“
Crossbar”技术。
COMPAQ公司在所有的四片
CPU以下的服务器都供应了“Crossbar技”术。
ALPHA
服务器采纳的”Crossbar”
技术保证了CPU和内存,或许内存和外面I/O之间能够同时进行多路的并行互换,同时拥有很高的数据互换带宽。
RISC服务器的主要供应商的产品系统系统互连比
较以下列图:
供应商
COMPAQ
HP
IBM
SUN
机型
AlphaServer
HP9000
RS6000
SPARC
型号
DS10
(1)
L1000
(2)
43P-xxx(1~4)
250
(2),450(4)
DS20E
(2)
L2000(4)
F50(4),H50(4),
3500(8),4500(14)
ES40(4)
H70(4),F80(6),
5500(14),
H80(6)
6500(32)
系统互连
互换
总线
总线
总线
系统带宽
5.2GB
1.3GB
1.3GB(F50&
1.6GB
H50&H70)
2GB(F80&H80)
在高端系统的设计上,RISC服务器供应商都供应了鉴于互换技术的产品,
如IBM的M80以上的产品,包含M80、S7A和S80,HP的N4000、V系列的服务器和SUN公司供应E10000都采纳互换技术。
但COMPAQ公司供应的高端服务器AlphaServerGS系列,包含GS80、GS160、GS320等,都采纳业界唯一无二
的二级互换技术,给系统供应了很高的系统带宽,同时GS系列的技术给服务器带来了亘古未有的客户投资保护和系统扩展能力,是在任何其余供应商的产品中没有的。
各RISC服务器高端产品的系统互连设计以下表:
供应商
COMPAQ
HP
IBM
SUN
机型
AlphaServer
HP9000
RS6000
SPARC
型号
GS80(8)
V2500(32)
M80(8)
E10000(64)
GS160(16)
V2600(32)
S7A(12)
GS320(32)
S80(24)
系统互连
二级互换
互换
互换
互换
系统带宽
GS80(35.2GB)
V2500(15.36GB)
M80(18GB)
12.8GB
GS160(70.4GB)
V2600(15.36GB)
S80(43.2GB)
GS320(140.8GB)
3.I/O能力
I/O能力是当前计算机设计的一个主要方面。
只有供应高的
I/O带宽,除去了I/O
瓶颈,才能给内存和外设(包含硬盘、网络等)供应优异的接口和足够的带宽进行数
据互换。
不然I/O假如成为瓶颈,就算CPU和内存的运转速度再快,也会因为网络或
硬盘不可以实时地与硬盘进行数据互换而致使系统的整体性能降落。
在
I/O的设计上,
ALPHA服务器采纳的NUMA设计的高端服务器上,实现了
I/O带宽堆叠的方式,随
着系统服务器支持的的CPU和内存的增添,I/O带宽随之增添,并且在所有同品位的
产品中保持了当先地位。
详细的指标比较以下:
供应商
COMPAQ
HP
IBM
SUN
机型
AlphaServer
HP9000
RS6000
SPARC
型号
GS80(8)
V2500(32)
M80(8)
E10000(64)
GS160(16)
V2600(32)
S7A(12)
GS320(32)
S80(24)
系统互连
二级互换
互换
互换
互换
I/O带宽
GS80(3.2GB)
V2500(1.9GB)
M80(2GB)
3.2GB
GS160(6.4GB)
V2600(1.9GB)
S80(4.8GB)
GS320(12.8GB)
储存网络
跟着CPU速度的加速,提高了系统的办理能力。
为了保证系统在SMP多CPU协作下拥有最正确的性能,“Crossbar技”术有效地解决了CPU和内存之间的数据互换问题。
同时,因为内存的数据都根源于外面储存,如硬盘、软盘和光盘等。
而在重点性业务
办理时,几乎所有的数据都来自于硬盘或许网络。
所以,接下来应试虑的是内存和外面储存之间的数据互换问题。
假如内存与外面储存之间有瓶颈储存,就会影响到内存数据的读写,进而影响系统的整体性能。
内存到硬盘之间的数据互换是经过PCI总线,从PCI总线上的储存接口卡再经过
储存总线来达成。
储存总线的协议在初期都采纳SCSI协议。
SCSI是此刻计算机应用的最宽泛的储存协议。
SCSI在最初出现的时候为SCSI-I,只有5MB/S的传输速率,传
输距离为6米,能互连8个设施(包含适配器自己)。
跟着技术的发展,从窄带发展到宽带,从低速发展到高速,到Fast&WideSCSI,已经能够支持20MB/s的传输速率。
但跟着速度的加速,并无增添所支持的设施数量,同时传输距离反而更短。
所以差
分(Differiential)技术的出现扩展了SCSI的传输距离,可传输25米,但对当前的用
户要求来说,仍是远远不够的。
UltraSCSI技术的产生使支持的设施数量增添到
16个,
同时使传输速率进一步提高到40MB/s。
在当前应用的Ultra2SCSI的传输速率已经到
了80MB/S,但SCSI协议自己造成了其固有的弊端:
只好支持最多16个设施
传输距离只好到25米
传输速率为80MB/S
最重要的一点,SCSI自己是一个共享总线的协议,跟着设施数量的增添,其性能会不停降落
为了战胜上述问题,有两种主要的技术快速地出现并推行使用:
光芒通道仲裁环路(FC-AL)和串行储存构造(SSA)。
光芒通道仲裁环路(FC-AL)是COMPAQ、HP、SUN等公司共同按照的主机到共享磁盘的协议。
该协议采纳光芒作为物理传输介质,整个网络的逻辑拓扑为环状,这和
令牌环网近似。
而其物理拓扑为星形,经过光芒通道集线器进行设施互连。
其长处以下:
因为采纳光芒,其传输质量能够获得优异的保证
能够达到100MB/S的传输速率
经过星形的物理构造,单条线路故障不会造成整个网络不可以通讯
比SCSI拥有更多的设施支持,可支持到127个设施互连
比SCSI拥有更远的距离支持,可支持到500米
光芒通道仲裁环路供应了更好的设施数量支持,距离支持和性能支持,但它仍旧
存在弊端:
其支持的距离不够远
其支持的设施数量不够多
固然拥有物理故障隔绝的功能,但不具备逻辑故障隔绝的功能。
当增添或许减少设施时,都要从头初始化环
因为它自己是一个共享的协议,决定了它在带宽上存在瓶颈。
当设施增添得
越多,每个设施分到的实质带宽就越少。
串行储存构造(SSA)是IBM发明的一种储存技术。
SSA构造和光芒通道仲裁环路近似,也是一个环状的逻辑拓扑。
只可是,光芒通道仲裁环路的物理拓扑是星形,
而SSA的物理拓扑也是环形。
SSA的节点是主机或许储存设施。
SSA闭合环上的主机能够经过环的两边接见到储存节点。
在一个环上能够同时并行两路的数据互换。
并且,当SSA环中某条线路断开后,主机仍旧能够从此外一边接见到设施,所以拥有容错的
能力。
a.SSA储存系统构造拥有以下长处:
b.采纳铜线作为传输介质
c.能够以两倍于SCSI的速度进行传输
d.采纳环状的物理构造,经过双路接见到设施,单条线路故障不会影响数据的传输
e.比SCSI拥有更多的设施支持,可支持到127个设施互连
比SCSI拥有更远的距离支持,可支持到500米
同光芒通道互换技术近似,SSA储存系统构造也拥有同样的弊端:
其支持的距离不够远
其支持的设施数量不够多
因为它自己是一个共享的协议,决定了它在带宽上存在瓶颈。
当设施增添得越多,每个设施分到的实质带宽就越少。
在今日数据储存日趋重要的状况下,特别在储存地区网(SAN)设计中,由
于光芒通道仲裁环路和SSA的这些扩展能力、带宽容制和距离短的限制性,都决定了其不适应储存地区网的设计。
而COMPAQ供应的光芒通道互换技术有效地解决了上述问题,为客户供应了一个高带宽、高扩展能力和支持更大距离传输能
力的解决方案。
互换式光芒通道技术战胜了传统的光芒通道仲裁环路和串行储存构造的弊端,拥有以下的长处:
采纳光芒作为传输介质,拥有放扰乱、误码率低的长处
能够实现100MB/S的端到端的数据传输,不会因节点的增添而损失性能,供应了很高的性能
采纳星形的物理和逻辑构造,能够经过多路同时接见到单个设施,单
条线路故障不会影响数据的传输
d.比SCSI拥有更多的设施支持,可支持大批设施互连。
经过WWID进
行设施标记,保证全世界范围内没有重复。
e.可支持到100公里
5.RAID
COMPAQ公司是全世界最大的储存设施供应商。
1998年所交托的RAI
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