计算机网络系统集成课件ppt-7.ppt

第七章 服务器技术,,2,7.1 服务器 局域网的组成,局 域 网,软 件,硬 件,3,服务器能够向网络中的用户提供非常丰富的网络服务，根据服务分类： ◆ 文件服务器 ◆ Web服务器 ◆ FTP服务器 ◆ 邮件服务器 ◆ 数据库服务器 ◆ 打印服务器 …….,4,服务器硬件 ◆ 硬盘 ◆ CPU ◆ 内存 ◆ 主板 ◆ 电源 ◆ 网卡 ◆ 输入输出设备,5,服务器特点 ◆ 可扩展性 ◆ 易用性 ◆ 易管理性 ◆ 高可用性,,6,服务器分类 （1）按架构分： ◆ RISC服务器 ◆ PC服务器 ◆ IA64服务器,曙光TC3000,HP DL760,方正 7400,7,（2）按应用分： ◆ 入门级服务器 ◆ 部门级服务器 ◆ 企业级服务器 ◆ 功能服务器 ◆ 超级服务器与集群,曙光TC1700,8,（3）按机型分： ◆ 机架式服务器 ◆ 塔式服务器 ◆ 刀片式服务器,9,服务器品牌,,,,,,,,,10,7.2 服务器技术 ◆ 服务器性能指标以系统响应速度和作业吞吐量为代表 ◆ 响应速度是指用户从输入信息到服务器完成任务给出响应的时间 ◆ 作业吞吐量是整个服务器在单位时间内完成的任务量 ◆ 单个用户的响应时间和吞吐量成反比，即响应时间越短，吞吐量越大,,11,7.2.1 技术目标 1.可扩展性 （1）可用空间 （2）充裕的I/O带宽 2.可用性 99.9％×365×24＝8小时 99.999％×365×24×60＝5分钟 提高可用性的基本方法是部件冗余。

12,3.可管理性 可管理性是指在利用特定的技术和产品来提高系统的可靠性，降低系统的购买、使用、部署和支持费用 最显著的作业体现在减少维护人员的工时占用和避免系统停机带来的损失 管理费用是各种费用之中所占比例最大的一项13,4.可靠性 可靠性简单的说就是要求服务器必须能够保证稳定运行，即降低死机率 导致日常维护中断的有：主机升级、硬件安装或维护、系统升级、文件维护、文件备份等 意外的灾难包括：硬盘损坏、系统故障、软件故障、用户错误、电源故障、人为破坏以及自然灾害等14,7.2.2 SMP ◆ Symmertrical Multi－Processor，对称式多处理器 ◆ 对称是指机器中的每一个处理器的地位都是平等的，连在一起共享一个存储器 ◆ 国内市场上CPU一般是4个或8个 ◆ SMP结构的机器可扩展性、可用性较差 ◆ 该机型技术相对成熟、支持的软件较多,,15,16,7.2.3 集群技术 简单的讲，集群技术可以理解为：将至少两个服务器系统连到一起，使两台服务器像一台机器那样工作或者是对访问用户来说，感觉不到有多台服务器在工作 其目的是为了提高系统的稳定性和网络中心的数据处理能力及服务能力。

17,常见的集群技术 1.服务器镜像 技术,,软件或镜像卡,仅限于两台服务器， 系统不具可扩展性18,2.应用程序错误接管集群技术 是将建立在同一网络里的两台或多台服务器通过集群技术连接起来，集群节点中的每台服务器各自运行不同的应用，对前端用户提供不同的服务，同时又监测其他服务器的运行状态，为指定服务器提供热备份当某一节点因故障死机，指定服务器会在短时间内接管故障机的数据和应用，继续提供服务19,3.容错集群技术 在容错机中，每一个部件都具有冗余设计在容错集群技术中集群系统的每个节点紧密的连接在一起，他们经常需要共享内存、硬盘、CPU和I/O等重要的子系统，容错集群系统中各个节点被共同映像成为一个独立的系统20,7.3 廉价冗余磁盘阵列RAID 廉价冗余磁盘阵列 Redundant Array of Independent Disks RAID是将同一阵列中的多个磁盘视为单一的虚拟磁盘，数据是以分段的方式顺序存放于磁盘阵列21,Disk Spanning 数据跨盘技术使多个硬盘像一个硬盘那样工作 用廉价的资源来突破现有硬盘空间限制 最大限度的利用磁盘空间 不能改善硬盘的可靠性和速度 JBOD (Just A Bunch Of Disks),Disk Spanning,22,Disk Striping 将数据按照一定大小分成多个数据块，这些数据块可以被分别存放在不同的物理盘上 系统在从特定硬盘读取数据时可以通知下个目标盘准备数据 提高系统读写数据的性能,Disk Striping,23,Disk Mirroring 将相同的数据同时写入多个硬盘中 当某个物理硬盘失效时，提供数据资料的保护能力 降低系统写数据的性能,Disk Mirroring,24,Hot Swap 处于运行状态的磁盘阵列子系统当出现单个物理盘失效的情况时，采用新硬盘将失效物理盘替换，同时保证系统稳定运行 只有RAID级别为1、3、5、10、30、50的阵列才提供该功能,Hot Swap,25,Parity 来自多个物理磁盘上的数据通过异或(XOR)操作运算产生的冗余奇偶数据 当单个硬盘失效时，这些冗余数据能够通过与其它物理磁盘上的数据进行异或(XOR)操作而恢复由于硬盘失效而丢失的数据 产生的冗余数据可以被存放于一个专作奇偶校验用的硬盘上，也可以将这些奇偶校验数据分散分布在磁盘阵列的全部硬盘中 产生和存储奇偶校验数据需要一些额外的操作，目前产生奇偶校验数据有两种方式：硬件生成和软件计算。

Parity,26,RAID0 Striping 数据以分段（1K - 8M Byte）的方式放在磁盘阵列中，没有校验数据 没有容错能力，同一通道4个1GB的硬盘做RAID0的效率是1个4GB硬盘的3-3.5倍；,,,,,,,,,,,,,,,,,A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,4N-2,4N-1,4N,4N-3,.,.,.,.,磁盘0,磁盘2,磁盘3,磁盘1,27,RAID1 Mirroring 使磁盘读取的效率增加，但写入的效率降低 通过数据直接备份具有容错能力,,,,,,,,,A0,A0,A1,A1,N,N,.,.,磁盘0,磁盘1,,,,,RAID Levels— RAID 1,28,数据镜像,,,100%数据备份,磁盘有效空间利用50%,数据校验：无,硬盘数目：2,读写性能：读性能提高,RAID1,RAID技术如何实现数据保护,29,RAID3 Striping with Dedicated Parity Drive 有校验数据，提供数据容错能力 当单个硬盘失效时，会产生奇偶盘I/O瓶颈效应,,,,,,,,,,,,,,,,A2,P1,A3,A5,P2,4N-2,4N-1,4N-3,.,.,.,.,磁盘0,磁盘1,磁盘2,磁盘3,P1,,A0,,A1,P2,,,A4,PN,RAID Levels— RAID 3,30,数据校验,,,数据分段存储,磁盘有效空间利用n/n+1,数据校验：校验数据存在专门校验盘,硬盘数目：3（最少）,读写性能：均有提高,RAID3,RAID技术如何实现数据保护,31,RAID5 Striping with Distributed Parity 有校验数据，提供数据容错能力 校验值分散在各个盘的不同位置，相当程度的分散了负载，故有较好的性能，尤其是对小型数据。

RAID5适用于银行和股市的联机交易系统RAID Levels— RAID 5,32,数据校验,,,数据分段存储,磁盘有效空间利用n/n+1,数据校验：校验数据均匀分布在各个磁盘上,硬盘数目：3（最少）,读写性能：均有提高,RAID5,RAID技术如何实现数据保护,33,Two RAID 1’s Striped,RAID Levels— RAID 10,34,数据镜像+分段,,,100%数据备份,磁盘有效空间利用50%,数据校验：无,硬盘数目：4,读写性能：均有性能提高,RAID10,RAID技术如何实现数据保护,35,Two RAID 3’s Striped,RAID Levels— RAID 30,36,Two RAID 5’s Striped,RAID Levels— RAID 50,37,SCSI(Small Computer System Interface) 定义了一种输入/输出总线和逻辑接口，主要目标是提供一种设备独立的机制用来连接主机和访问设备 IDE（Intergraded drive electronics) 现在PC机使用的主流硬盘接口,SCSI 与IDE,38,基于IDE接口的RAID 应用产品称为IDE RAID 与SCSI RAID相比有及具竞争力的性价比 为中低端应用的服务器产品提供更强的数据处理和数据保护以及较高的性能价格比 支持RAID 0，1，0+1，5,IDE RAID,39,基于SCSI接口的RAID 应用产品称为SCSI RAID 多个I/O并行操作，设备传输速度快； 可扩展性好，最多可连接15个外部scsi设备； 支持RAID级别多，RAID0、RAID1、RAID10、RAID3、RAID5、RAID30、RAID50、等； 支持Hotspare热插拔，性能更稳定、可靠性更好,SCSI RAID,40,用户对磁盘系统的四大要求 增加磁盘I/O存取速度 数据安全性要求，及容错（Fault tolerance）的能力 有效的利用磁盘空间 分担主机CPU的I/O事务 降低内存及磁盘的性能差异 提高计算机的整体工作性能,使用RAID卡的原因,41,将若干IDE硬盘做成一个或几个阵列盘，提高了系统中磁盘I/O的性能，并且使磁盘系统具有数据镜像的安全保护功能。

具有可管理性，在操作系统支持下，管理软件可监控阵列的状态，添加和删除阵列，数据恢复等； 最多支持4个硬盘，可实现RAID 0、1、0+1,IDE RAID 卡,42,将若干硬盘做成一个或几个阵列盘，提高了系统中磁盘I/O的性能，并且使磁盘系统具有容错的安全保护功能 通过磁盘Cache的运用，提高系统的存取速度， 结合SAF-TE （SCSI Access Fault Tolerant Enclosure）对磁盘阵列中的磁盘进行监控管理，管理的人机接口有,1）RAID卡本身的指示报警； 2）具有SAF-TE功能的热插拔背板； 3）操作系统上安装的监控软件SCSI RAID 卡,43,SCSI RAID 卡的结构,44,RAID卡提高磁盘读写性能的另一手段是：磁盘CACHE磁盘CACHE,系统CACHE,Memory,磁盘CACHE,SCSI硬盘,,CPU,Memory 控制器,RAID CPU,SCSI控制器,45,,,磁盘CACHE的两大工作：,磁盘I/O,从磁盘读,写入磁盘,,,首先从CACHE读,首先往CACHE写,无CACHE,有CACHE,预读,回写,,,,,,,磁盘CACHE,46,Read Ahead,Pre-Fetch,预读的两种方式,CACHE预读提高了计算机系统中的硬盘读的功能，尤其是在读取含有大量文件碎片的文件时。

具有良好预读功能的RAID卡能在看起来很随机的读访问中，识别出读取磁盘的规律， 通过这个规律提前将系统要读取的数据放在CACHE中预 读,47,当RAID卡发现系统要读的是先前已经读过的数据时，在这一次，便将这一个数据块的数据写到CACHE里由于硬盘数据经常是以一族连续的硬盘扇区组织起来的，所以有时侯如把系统所请求的扇区随后的一个扇区里的数据同时读进来是有价值的Read ahead,Pre-Fetch,48,回写是通过暂时将数据存在CACHE里，从而推迟将数据写到慢设备（如硬盘、磁带机）的一种工作方式数据将在随后的时间，硬盘闲置的时候写到硬盘中写的时候也是统一将CACHE内的尚未写出的数据按照数据块的在硬盘中的BLOCK序号写入，这样可以提高写的效率回写,49,,系统,,block7,block1,block5,block3,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,,block1,block3,block5,block7,,,,,,。