计算机网络应用技术-第13章.ppt

计算机网络应用技术 第十三章 网络服务器,13.1 网络服务器的基本概念,第十三章 网络服务器,13.2 网络服务器的发展,13.5 网络服务器的技术指标,13.7本章小结,13.6 网络服务器数据灾难备份系统,13.3 网络服务器的分类,13.4 网络服务器磁盘管理技术,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.1 网络服务器的基本概念,服务器是一种功能强大的计算机，能够快速提供数据共享服务，是资源子网中的主体。,1、CPU 运算速度快。 2、内存、外存容量大。 3、数据传输速度快。 4、安全系数高。,服务器CPU不同于个人计算机CPU，其功能十分强大，运算速度快，一般都使用INTER志强双核系列。,内存一般在2GMB到64GMB之间，机内外存在一般在2TMB-10TMB之间。,总线时钟速度快，内存和外存数据交换快，数据传输速度快。,配置1-4个CPU，CPU双供电系统。配置RAID卡，双电源配置。双网卡配置。可配置外部存储设备。,第五章 局域网操作系统,DELL PowerEdgeTM797,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.2 网络服务器的发展,13.3.1 塔式服务器,服务器发展的初期，都是以塔式方式提供给用户的。从Inter80386开始到现在的双核技术。发展速度十分惊人。,COMPAQ 8000 最大处理器数量:8 CPU频率(MHz): 700MHz-1G 标准内存容量(MB):1024 CPU类型:Intel Pentium III Xeon 外部驱动器架数：21个1英寸热插拔Ultra2驱动器 设备类型:企业级服务器,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.2.1 机架式服务器,机架式服务器是安装在机架上，使得服务器占地面积小，便于集中管理，前提是必须有标准的机架。一般电信提供的数据机房，都使用机架式服务器。机架式服务器一般用“U”来说明其大小，如：1“U”，1.5 “U”， 2.0 “U等。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.2.2 刀片式服务器,刀片式服务器如同一块计算机主板插在计算机机箱内，这样在一台计算机机箱内可放置多台服务器，占地面积更小，功能更为强大。,刀片式服务器机柜模式,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,刀片式服务器结构,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.2.3 服务器主要生产商,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.3 网络服务器的分类,13.3.1 邮件服务器,什么是邮件服务器呢？ 邮件服务器提供了邮件系统的基本结构，包括邮件传输、邮件分发、邮件存储等功能，以确保邮件能够发送到Internet网络中的任意地方。 可根据企事业单位的电子邮件需求配置邮件服务器，对外邮件服务器要申请IP地址。,13.3.2 文件服务器,文件服务器用于存储大量数据资料，一般用于单位内部查阅。如：影视文件，音乐文件，工具软件，公用数据存储等。 根据实际需求，配置相应的服务器。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.3.3 域名解释服务器（DNS）,13.3.4 代理服务器,域名解析服务器（DNS）主要用于域名的解析，该服务器需要安装数据库系统，可根据上网浏览用户的数量，选择服务器，该服务器一般使用内部IP地址。一般配置双机热备方式。,当机器通过代理服务器上网时。通讯是分两次的，先是机器和代理服务器通讯，再是代理服务器和目的地址通讯，跟据实际应用选取服务器配置。 软件：Wingate，、Winproxy,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.3.5 WEB服务器,一个 Web 服务器也被称为 HTTP 服务器，它通过 HTTP 协议与客户端通信。这个客户端通常指的是 Web 浏览器。 HTTP 是一种让 Web 服务器与浏览器(客户端)通过 Internet发送与接收数据的协议。它是一个请求、响应协议-客户端发出一个请求，服务器响应这个请求的过程。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,RAID是英文Redundant Array of Independent Disks的缩写，翻译成中文意思是“独立磁盘冗余阵列”，有时也简称磁盘阵列（Disk Array）,简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别（RAID Levels）。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后，利用备份信息可以使损坏数据得以恢复，从而保障了用户数据的安全性。在用户看起来，组成的磁盘组就像是一个硬盘，用户可以对它进行分区，格式化等等。总之，对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是，磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多，而且可以提供自动数据备份。,13.4.1 RAID技术,13.4 网络服务器磁盘管理技术,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,RAID技术的两大特点：一是速度、二是安全，由于这两项优点，RAID技术早期被应用于高级服务器中的SCSI接口的硬盘系统中，随着近年计算机技术的发展，机的CPU的速度已进入GHz 时代。IDE接口的硬盘也不甘落后，相继推出了ATA66和ATA100硬盘。这就使得RAID技术被应用于中低档甚至个人机上成为可能。RAID通常是由在硬盘阵列塔中的RAID控制器或电脑中的RAID卡来实现的。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.4.2 RAID-0技术,RAID 0又称为Stripe（条带化）或Striping，它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.4.3 RAID-1技术,RAID 1又称为Mirror或Mirroring（镜像），它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性。 RAID 1的操作方式是把用户写入硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.4.4 RAID-2技术,这是RAID 0的改良版，以汉明码（Hamming Code）的方式将数据进行编码后分割为独立的位元，并将数据分别写入硬盘中。因为在数据中加入了错误修正码（ECC，Error Correction Code），所以数据整体的容量会比原始数据大一些。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.4.5 RAID-3技术,RAID 3是把数据分成多个“块”，按照一定的容错算法，存放在N+1个硬盘上，实际数据占用的有效空间为N个硬盘的空间总和，而第N+1个硬盘上存储的数据是校验容错信息，当这N+1个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时，从其它N个硬盘中的数据也可以恢复原始数据，这样，仅使用这N个硬盘也可以带伤继续工作（如采集和回放素材），当更换一个新硬盘后，系统可以重新恢复完整的校验容错信息。由于在一个硬盘阵列中，多于一个硬盘同时出现故障率的几率很小，所以一般情况下，使用RAID3，安全性是可以得到保障的。与RAID0相比，RAID3在读写速度方面相对较慢。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.4.6 RAID-5技术,RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 以四个硬盘组成的RAID 5为例，其数据存储方式如图所示：图中，P0为D0，D1和D2的奇偶校验信息，其它以此类推。由图中可以看出，RAID 5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.4.7 汉明码（Hamming Code）,汉明码是一个在原有数据中插入若干校验码来进行错误检查和纠正的编码技术。,以典型的4位数据编码为例，汉明码将加入3个校验码，从而使实际传输的数据位达到7个（位），它们的位置如图中所示。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,现以数据码1101为例讲讲汉明码的编码原理 。 D8=1，D4=1，D2=0，D1=1。,由此得到的汉明码可检测D8 D4 D2 D1是否出错。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,出错判断,还是刚才的1101的例子，正确的编码应该是1010101，如果第三个数据位在传输途中因干扰而变成了1，就成了1010111。检测时，P1+D8+D4+D1的结果是偶数4，第一位纠错代码为0，正确。P1+D8+D2+D1的结果是奇数3，第二位纠错代码为1，有错误。P3+D4+D2+D1的结果是奇数3，第三但纠错代码代码为1，有错误。那么具体是哪个位有错误呢？三个纠错代码从高到低排列为二进制编码110，换算成十进制就是6，也就是说第6位数据错了，而数据第三位在汉明码编码后的位置正好是第6位。,P1+D8+D4+D1=4，值取0 与P1值比较，P1=1，错。,P2+D8+D2+D1=3，值取1 与P2值比较，P2=0，错。,P3+D4+D2+D1=3，值取1 与P3值比较，P3=0，错。,假设该位被传错,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,那么汉明码的数量与数据位的数量之间有何比例呢？上面的例子中数据位是4位，加上3位汉明码是7位，而2 3次幂是8。这其中就存在一个规律，即2PP+D+1，其中P代表汉明码的个数，D代表数据位的个数，比如4位数据，加上1就是5，而能大于5的2的幂数就是3（23=8，22=4）。这样，我们就能算出任何数据位时所需要的汉明码位数：7位数据时需要4位汉明码（244+7+1），64位数据时就需要7位汉明码（2764+7+1），大家可以依此推算。此时，它们的编码规律也与4位时不一样了。,另外，汉明码加插的位置也是有规律的。以四位数据为例，第一个是汉明码是第一位，第二个是第二位，第三个是第四位，1、2、4都是2的整数幂结果，而这个幂次数是从0开始的整数。这样我们可以推断出来，汉明码的插入位置为1（20）、2（21）、4（22）、8（23）、16（24）、32（25）,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,8位汉明码的生成，例如：1 0 0 1 1 0 1 0,由公式2PP+D+1，知8位数据需要4位汉明码。24 4+8+1。 又知：汉明码插入的位置为： 1，2，4，8，16，,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,3=1+2 5=1+4 6=2+4 7=1+2+4 9=1+8 10=2+8 11=1+2+8 12=4+8,P1=0，P2=0 P3=1，P4=0,最终得到的汉明码为：0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.5 网络服务器的技术指标,13.5.1 CPU技术指标,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.5.2 CPU电源模块,IBM X235/345 服务器CPU电源模块,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.5.3 内存技术指标,1、南亚易胜4G FB-DIMM 800 ECC ，4G ，价格：8000元,2、金士顿2GB DDR2 667(ECC FB DIMM)，2G，价格： 380元,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,3、博帝16GB DDR400（TSOP/服务器） 16G，价格： 26400元,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,4、内存技术 服务器内存也是内存（RAM），它与普通PC（个人电脑）机内存在外观和结构上没有什么明显实质性的区别，主要是在内存上引入了一些新的特有的技术，如: 奇偶校验，ECC、ChipKill、热插拔技术等，具有极高的稳定性和纠错性能。 内存的纠错技术有很多种，主要有奇偶校验技术、ECC技术和IBM的Chipkill-correct ECC技术，下面我们就来简单介绍一下这几种技术。,奇偶校验技术 计算机内存是以字节为单位。所以，每八位加一个校验位，按照半加的原理，获得一位奇偶校验位。 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 读出时取反验证。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,ECC技术 ECC（Error Correcting Code/Error Checking and Correcting）也称为SEC（Single Error Correct ）ECC，它跟奇偶校验一样，需要额外的空间来储存校正码，但其占用的位数跟数据的长度并非成线性关系。,ECC校验过程示意图,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,除了能够检查到并改正单比特错误之外，ECC码还能检查到（但不改正）单DRAM芯片上发生的任意2个随机错误，并最多可以检查到4比特的错误。当有多比特错误发生的时候，ECC内存会生成一个不可隐藏（non-maskable interrupt）的中断（NMI），会中止系统运行，以避免出现数据恶化。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,ECC算法综述,ECC一般每256字节原始数据生成3字节ECC校验数据，这三字节共24比特分成两部分：6比特的列校验和16比特的行校验，多余的两个比特置1。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,ECC算法综述,用数学表达式表示为： P4=D7D6D5D4 P4=D3D2D1D0 P2=D7D6D3D2 P2=D5D4D1D0 P1=D7D5D3D1 P1=D6D4D2D0,D7 = Bit7 Bit7 Bit7 (共计256) D6 = Bit6 Bit6 Bit6 (共计256) D5 = Bit5 Bit5 Bit5 (共计256) D4 = Bit4 Bit4 Bit4 (共计256) D3 = Bit3 Bit3 Bit3 (共计256) D2 = Bit2 Bit2 Bit2 (共计256) D1 = Bit1 Bit1 Bit1 (共计256) D0 = Bit0 Bit0 Bit0 (共计256),计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,设Q1为第1个字节的各位半加和。 设Q2为第2个字节的各位半加和。 以此类推 设Q256为第256个字节的各位半加和。,。,P8=Q1+Q3+Q255 P8 =Q2+Q4+Q256,P16=Q1+Q2+Q5+Q6+Q253+Q254 P16 =Q3+Q4+Q7+Q8+Q255+Q256,以此类推,ECC算法综述,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,最终的ECC码的三个字节的构成,其中：,行地址,列地址,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,Chipkill内存技术 ECC校验最大的优点是如果数据中有一位错误，它不但能发现而且可以对其更正，ECC校验还可以发现24位错误，但不能更正。 新型的第三代Chipkill内存技术已经集成到了IBM的X架构芯片组中，不必另外定制。与ECC技术相比，Chipkill内存技术更加有效，它提供对每个DIMM内存芯片纠正4比特错误的能力。如果内存发生错误，Chipkill内存将自动和平稳地让出错的内存芯片离线，而服务器继续保持正常工作。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,IBM内存镜像（Memory Mirroring）技术 内存镜像的工作原理很像磁盘镜像，就是将数据同时写入到两个独立的内存卡中（两个内存卡的配置是一样的），平时的内存数据读取只在激活的内存卡中进行。 如果一个内存中发生足以引起系统报警的软故障，系统频繁报告管理员这个内存条将要出故障，或者整个内存条都要彻底损坏，服务器就会自动地切换到镜像内存卡，直到有故障的内存被更换。镜像内存允许进行热交换（Hot swap）和在线添加（Hot add）内存。因为镜像内存的存在，对于软件系统来说也就只有整个内存的一半容量是可用的。如果不希望镜像，在BIOS中进行禁止即可,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.5.4 SMART 卡,DELL服务器阵列卡 DELL SCSI卡,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,产品名称：SCSI阵列卡 适用于：1-2U全高机箱服务器 与 搭式型服务器 其他用途：本卡外接SCSI口可直接连接存储柜磁盘柜等 芯片品牌：PERC 3DC 型 号：PERC 3DC 类 型：SCSI 阵列卡 插 槽：PCI-X（32-64X） 阵列功能：RAID“0”-RAID“5” 传输速率：160M 缓 存：RAID内存 128M 电 池：专用RAID电池,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.5.5 服务器热插拔技术,所谓热插拔(hot-plugging或Hot Swap)功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件，从而极大地提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等，使服务器系统的容错能力大大上升。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.5.5 服务器冗余电源,热插拔电源,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,热插拔硬盘,惠普ProLiant DL180服务器采用了目前流行的2U机架式设计，配备英特尔至强5110双核处理器，核心频率是1.6GHz，集成2*4MB二级高速缓存，最大支持2颗CPU。主板芯片组采用Intel S5000V，前端总线1066MHz。配备了1条512MB PC2-5300 ECC DDR2全缓冲内存，最大支持内存容量16GB。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.6 网络服务器数据灾难备份系统,现在的信息社会里，信息数据量越来越庞大，存储量，流量都在不断的，迅速的成倍的增加。数据量庞大的行业有：银行、证券、保险、商业网站、数据银行、通信、气象等。 可是当现今社会数据量如此庞大，丢失后无法恢复时，这样的损失，往往是无法弥补的，比如银行的储蓄记账系统，证券的交易流水系统，保险业的客户资料，商业网站的数据，可能由于下列原因：地震、火灾、雷电、洪水、飓风、盗窃、故意破坏、病毒；硬盘划伤、误操作、误删除等。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,现在数据备份的方式有： 冷备份系统 单机磁盘阵列镜像系统 双机镜像系统 双机时实备份系统 双机定时备份系统 双机磁盘阵列柜共享系统 磁带机灾难备份系统 异地备份（包括冷备份、数据远程传输） 或上述几种系统的混合使用等。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,13.6.1 数据冷备份方案,数据冷备份定义： 数据的冷备份是指在一定时间内，将计算机内的系统或数据，做一套完整的副本，存放在的媒体上，如，硬盘，光盘，磁带等，一旦运行的电脑数据出现问题，就利用备份的数据将其恢复。冷备份也分系统备份和数据备份。,磁带机的用户大致分为三大类： 中小型企业用户：各种网站、工作组和部门等企业级用户。 大型企业用户：大型的企业和行业，如银行、证券、税务、通讯等。 国际级的企业级用户。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,方案1（低成本的备份方案）： 在总数据量少于50GB时，或者对数据备份和恢复有较高的速度要求时可采用如下方案。 硬 件：采用服务器外挂的磁盘，或者磁盘阵列。 容 量：至少可以容纳3个全备份数据。 软 件：快客电邮数据备份模块。 备份数据：邮件用户数据库以及用户邮件。 备份策略：两周一次的数据全备份，每日一次的差量备份， 由快客电邮的数据备份模块自动完成数据备份。 备份介质至少保存2个以上的全备份数据和全备份数 据之间的差量数据。 备份时间：以100MB/s的备份速度计算，一次全备份约需要 500s的时间。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,方案2（较高成本的备份方案）: 在总数据量大于50GB，小于100GB时，或者对数据备份和恢复的速度要求不太高时可采用如下方案。 硬 件：采用服务器外挂的磁带机。 存储容量：每盘磁带的存储容量大约是80-100GB 软 件：第三方备份软件（Veritas Backup EXEC）。 备份数据：邮件用户数据库以及用户邮件。 备份策略：两周一次的数据全备份，每日一次的差量备份， 由备份软件自动完成数据备份。备份介质至少保存 2个以上的全备份数据和全备份数据之间的差量 数据。 备份时间：以10MB/s的备份速度计算，一次全备份需要 5000s的时间。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,方案3（海量数据备份）： 如果数据总量大于100GB，或者采用了专用的网络存储设备（NAS或者SAN）,并且希望全自动的数据备份时可采用如下方案。 硬 件：采用服务器外挂的磁带库。 存储容量：每盘磁带的存储容量大约是80-100GB，磁带库的 总装带容量至少大于3倍的全备份数据容量。 软 件：第三方备份软件（Veritas Bussiness Server）。 备份数据：邮件用户数据库以及用户邮件。 备份策略：两周一次的数据全备份，每日一次的差量备份，由 备份软件自动完成数据备份。备份介质至少保存2 个 以上的全备份数据和全备份数据之间的差量数据。 备份时间：每个驱动器以5MB/s的备份速度计算，根据备份速度 的要求可以增加驱动器的数量，原则上要求一次全备 份或者数据恢复的时间应该在8小时之内。,计算机网络应用技术 第五章 局域网操作系统,NAS与SAN 目前存储网络技术领域中的两个主旋律是SAN（存储区域网络）和NAS（网络连接存储），两者都宣称是解决现代企业高容量数据存储需求的最佳选择。但是分析两者所采用的技术，就会发现这两种技术并非互相竞争，而是互有优势，两者互补才是满足不同需求的正道。,SAN 和NAS的区别 SAN是一种网络，NAS是一个专有文件服务器或一个只能文件访问设备。 SA