局域网组网技术第四章课件

1、局域网组网技术 第4章 局域网服务器4.1 服务器概述4.2 服务器的分类4.3 服务器的硬件 4.4 服务器技术4.1 服务器概述服务器的英文名称为Server，它指的是在网络环境中为客户机（Client）提供各种服务的、与普通的计算机有所区别的专用计算机。在网络环境中，服务器承担着数据的存储、转发、发布等重要任务，是各类基于客户机服务器（CS）模式或浏览器/服务器（B/S）模式网络中不可缺少的重要组成部分。4.1.1 服务器的主要特性1.服务器的外观特征服务器的特殊用途和应用环境，决定了它的硬件配置与普通的PC有较大的区别。对于初学者来讲服务器的外观可以作为区别服务器的一个基本标准，这些不

2、同的服务器外观中包含着不同的硬件配置和性能。以下就是服务器的几个外观上的特点： （1）机箱大（2）硬盘、内存容量大 （3）主板大 4.1.1 服务器的主要特性2.服务器的结构特征服务器作为网络中为用户提供资源共享的设备，其自身必须具有可扩展性（Scalability）可用性(Usabiltiy)、可管理性(Manageabiltiy)可利用性(Availability)这几个特性也称为服务器的SUMA。4.1.2 服务器的结构类型为了满足不同用户和应用的需求，服务器出现了许多不同的结构类型。目前服务器主要有三种结构类型：1塔式服务器塔式服务器是最常见的、也是应用最为普遍的一种服务器结构类型。它

3、的外形与普遍的立式PC机差不多，不同的只是机箱稍微大些，机架多些，如图。4.1.2 服务器的结构类型塔式服务器由于其机箱比较大，所以在服务器的扩展性和散热方面都具有较高的优势，服务器的配置也可以很高。它可以适用于功能要求比较齐全的应用，如最常见的通用服务器通常就是采用塔式结构的，因为功能多，组件和功耗都可能较多，所以在系统散热方面的要求更高，而把机箱扩大些是最有效的措施之一。塔式服务器适用面较广，目前常见的入门级和工作组级服务器基本上都采用这一服务器结构类型。4.1.2 服务器的结构类型2机架式服务器机架式是一种优化结构类型，它主要是为了尽可能减少服务器空间的占用而设计。机架式服务器属于一种比

4、较新型的结构类型服务器，如下图所示。4.1.2 服务器的结构类型机架式服务器在使用时必须安装在标准机柜（如下图所示）。机柜的宽度要符合国际通用标准，但高度和宽度没有规定，要根据实际情况确定。机柜的高度通常以U为单位，1U相当于1.75英寸。常见的机柜高度有24U、30U、40U、42U等。4.1.2 服务器的结构类型许多网络设备都会采用机架式这种结构，如交换机、路由器、防火墙，甚至Modem等。之所以这些设备都有这样一种结构类型，是因为这些设备按国际机柜标准进行结构设计后，就可把所有这些网络设备统一地安装在一个大型的标准机柜中。这样一方面可以使设备占用最小的空间，另一方面也便于与其它网络设备进

5、行连接和管理，还可使机房更加美观、整洁。在扩展性方面，机架式服务器因为机箱空间小，所以机箱内的扩展性能较差，但它可通过服务器群集，或者外接扩展柜的方式实现性能的扩展。4.1.2 服务器的结构类型3刀片服务器刀片服务器是一种称之为“HAHD（High Availability High Density，高可用高密度）”的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的。在结构上它比前面介绍的机架式服务器更紧凑，因为它像刀片一样薄，可以根据需要选择是否插入整个服务器系统的机柜，所以称之为“刀片服务器”。4.1.2 服务器的结构类型刀片服务器与机架式服务器一样，也可安装在标准的机柜中。

6、它可以是单独一个刀片服务器，也可以是包括多个相对独立的“刀片”的服务器系统，每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。它们可以通过本地硬盘启动自己的操作系统，类似于一个个独立的服务器。不过也可以用系统软件将这些主板集合成一个服务器群集。在群集模式下，所有的主板可以连接起来提供高速的网络环境，可以共享资源，为相同的用户群服务。4.1.2 服务器的结构类型在群集中插入新的“刀片”，就可以提高整体性能。而由于每块“刀片”都是热插拔的，所以，系统可以轻松地进行替换，并且将维护时间减少到最小。在有多个“刀片”的服务器系统中，每个刀片的CPU可以配置成为不同的子系统。整个机架中的服务器可以通过新型的智能KVM

7、转换板共享一套光驱、软驱、键盘、显示器和鼠标，以访问多台服务器，从而便于进行升级、维护和访问服务器上的文件。由此可知，刀片服务器在扩展性能和可管理性方面比起机架式服务器更具优势。4.1.2 服务器的结构类型性能比较：塔式服务器可具有非常复杂的功能，单机价格最便宜，所以性价比最高。但整体性能和扩展性能都稍差，属通用服务器类型。机架式和刀片式服务器两者在空间占用上相比塔式服务器来说具有较大优势，特别是刀片服务器；而且机架式和刀片式服务器的扩展性能非常优越，可以在某一应用领域提供非常强大的性能支持，特别适用于特殊行业，或者特殊应用采用。4.1.2 服务器的结构类型性能比较：机架式服务器与刀片式服务器

8、相比，刀片式服务器的冗余性和可升级性能更加强大，同时总体拥有成本也有所降低，所以总体上来说，刀片服务器比机架式服务器的性价比更高些，但相对塔式服务器来说性价比又稍有欠缺，在整个三个服务器结构类型中，处于中等位置。4.2 服务器的分类4.2.1 按应用层次分类按应用层次划分通常也称为“按服务器档次划分”或“按网络规模”分，是服务器最为普遍的一种划分方法，它主要根据服务器在网络中应用的层次来划分的。按这种划分方法，服务器可分为：入门级服务器工作组级服务器部门级服务器企业级服务器4.2.1 按应用层次分类1入门级服务器这类服务器是最基础的一类服务器，也是最低档的服务器。包含的服务器特性并不是很多，通

9、常只具备以下几方面特性：有一些基本硬件的冗余，但不是必须的；通常采用SCSI接口硬盘；部分部件支持热插拨；通常只有一个CPU：内存容量也不会很大：4.2.1 按应用层次分类这类服务器主要采用Windows或者NetWare网络操作系统，可以充分满足办公室型的中小型网络用户的文件共享、数据处理、Internet接入及简单数据库应用的需求。所连的终端比较有限（通常为20台30台左右），而且在稳定性、可扩展性以及容错冗余性能较差，仅适用于没有大型数据库数据交换、日常工作网络流量不大，无需长期不间断开机的小型企业。4.2.1 按应用层次分类2工作组服务器 比入门级高一个层次，但也属于低档服务器之类。工

10、作组服务器一般只能连接一个工作组（50台60台左右）那么多用户，网络规模较小，服务器的稳定性也不像后面将要介绍的企业级服务器那样高，在其它性能方面的要求也相应要低一些。工作组服务器具有以下几方面的主要特点：通常仅支持单个或双个CPU结构的应用服务器可支持大容量的ECC内存和增强服务器管理功能的SM总线；功能较全面、可管理性强，且易于维护；采用Intel服务器CPU和WindowsNetWare网络操作系统4.2.1 按应用层次分类3部门级服务器 这类服务器是属于中档服务器之列，一般都是支持双CPU以上的对称处理器结构，具备比较完全的硬件配置。部门级服务器的最大特点就是，除了具有工作组服务器全部

11、服务器特点外，还集成了大量的监测及管理电路，具有全面的服务器管理能力。同时，大多数部门级服务器具有优良的系统扩展性，能够满足用户在业务量迅速增大时能够及时在线升级系统。部门级服务器可连接100个左右的计算机用户、适用于对处理速度和系统可靠性高一些的中小型企业网络，其硬件配置相对较高，其可靠性也比工作组级服务器要高一些。4.2.1 按应用层次分类4企业级服务器 企业级服务器是属于高档服务器。企业级服务器最起码是采用4个以上CPU的对称处理器结构，有的高达几十个。一般还具有独立的双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拔电源、超强的数据处理能力和群集性能等。企业级服务器

12、最大的特点就是它还具有高度的容错能力、优良的扩展性能、故障预报警功能、在线诊断和RAM、PCI、CPU等具有热插拨性能。企业级服务器用于联网计算机在数百台以上、对处理速度和数据安全要求非常高的大型网络。4.2.2 按指令执行方式分类按服务器的CPU所采用的指令系统进行划分把服务器分为：CISC架构服务器RISC架构服务器VLIW架构服务器三种。4.2.2 按指令执行方式分类1CISC架构服务器CISC的英文全称为Complex Instruction Set Computer,即“复杂指令系统计算机”，从计算机诞生以来，人们一直沿用CISC指令集方式。在CISC微处理器中，程序的各条指令是按顺

13、序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。CISC架构的服务器主要以IA-32架构为主，而且多数为中低档服务器所采用。4.2.2 按指令执行方式分类2RISC架构服务器RISC的英文全称为“Reduced Instruction Set Computing”，中文即“精简指令集”，它的指令系统相对简单，它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分指令，大部分复杂的操作则使用成熟的编译技术，由简单指令合成。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU，特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU。4.2.2 按指令执行方式分类3VLIW架构服务器VLIW是Very Long In

14、struction Word的缩写，中文意思是“超长指令集架构”，VLIW架构采用了先进的EPIC设计，通常也把这种构架叫做“IA-64架构”。VLIW的最大优点是简化了处理器的结构，删除了处理器内部许多复杂的控制电路，这些电路通常是超标量芯片协调并行工作时必须使用的，VLIW的结构简单，也能够使其芯片制造成本降低，价格低廉，能耗少，而且性能也要比超标量芯片高得多。4.2.3 按用途分类服务器按用途划分为通用型服务器和专用型服务器两类。1通用型服务器通用型服务器是没有为某种特殊服务专门设计的、可以提供各种服务功能的服务器，当前大多数服务器是通用型服务器。2专用型服务器专用型服务器是专门为某一种

15、或某几种功能专门设计的服务器。4.3 服务器的硬件4.3.1 服务器的CPU服务器作为网络中的重要设备，需要接受少至几十人、多至成千上万人的访问，因此对服务器具有大数据量的快速吞吐、超强的稳定性、长时间运行等方面的要求。而服务器CPU则是服务器的“大脑”，是衡量服务器性能的首要指标。目前，服务器的CPU仍按CPU的指令系统来区分，通常分为CISC型CPU和RISC型CPU两类，后来又出现了一种64位的VLIM指令系统的CPU。4.3.1 服务器的CPU1CISC型CPUCISC是英文Complex Instruction Set Computer的缩写，中文意思是“复杂指令集”，它是指英特尔生

16、产的x86系列CPU及其兼容CPU，它基于PC的体系结构。这种CPU一般都是32位的结构，所以通常也把称为IA-32 CPU。CISC型CPU目前主要有INTEL的服务器CPU和AMD的服务器CPU两类。4.3.1 服务器的CPU2RISC型CPURISC是英文Reduced Instruction Set Computing的缩写，中文意思是“精简指令集”。相对于CISC型CPU ,RISC型CPU不仅精简了指令系统，还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”，大大增加了并行处理能力。在中高档服务器采用RISC指令的CPU主要有以下几类：(1) PowerPC处理器(2) SPARC处理器(3

17、) PA-RISC处理器(4) MIPS处理器(5) Alpha处理器4.3.2 服务器的主板服务器主板，也就是专门为满足服务器对高稳定性，高性能，高兼容性的应用需求而开发的主机板。与普通PC所用的主板不同的是，这类主板对稳定性的苛刻要求远超过对性能的要求。服务器主板对性能方面的要求则更多的是体现在对数据吞吐量的要求上。一般来说，服务器主板应具备高内存带宽、支持超多数量的内存、PCI-X插槽、板载SCSI接口或者RAID接口。4.3.3 服务器的硬盘服务器硬盘，就是服务器上使用的硬盘。如果说服务器是网络数据的核心，那么服务器硬盘就是这个核心的数据仓库，所有的软件和用户数据都存储在这里。为了使硬

18、盘能够适应大数据量、超长工作时间的工作环境，服务器一般采用高速、稳定、安全的SCSI硬盘。现在的硬盘从接口方面分，可分为IDE硬盘与SCSI硬盘。IDE硬盘是最常用的硬盘，在PC上得到了广泛的应用。另一类硬盘就是SCSI硬盘了，服务器上普遍均采用此类硬盘产品，但同时它的价格也比IDE硬盘要高得多。4.3.3 服务器的硬盘同普通PC的硬盘相比，服务器上使用的硬盘具有如下四个特点。1速度快2可靠性高3多使用SCSI接口4可支持热插拔4.3.4 服务器的内存服务器的内存与普通PC机内存在外观和结构上没有什么实质性的区别，主要是在内存上引入了一些新的特有的技术，如ECC、ChipKill、热插拔技术等

19、，具有极高的稳定性和纠错性能。服务器内存的主要技术有以下几种：1ECC2Chipkill3Register4FB-DIMM4.4 服务器技术服务器在网络中承担传输和处理大量数据的任务，要具备高可伸缩性、高可靠性、高可用性和高可管理性。目前服务器的技术主要有IRISC与CISC技术、处理器技术、多处理器技术、SCSI接口技术、智能I/O技术、容错技术、磁盘阵列技术、热插拔技术、双机热备份等等。4.4.1 基本服务器技术1集群（Cluster）技术群集（Cluster）技术是发展高性能计算机的一项技术。它是一组相互独立的计算机，利用高速通信网络组成一个单一的计算机系统，并以单一系统的模式加以管理。

20、其出发点是提供高可靠性、可扩充性和抗灾难性。一个群集包含多台拥有共享数据存储空间的服务器，各服务器通过内部局域网相互通信。4.4.1 基本服务器技术2冗余技术系统硬件的可用性在很大程度上取决于那些MTBF值较低而能对系统正常运行造成重大影响的部件。在系统设计中对关键部件进行冗余设计，可以大大提高系统的可用性。可用性的基础是合理有效地对系统运行状态进行监控，在及时发现故障的前提下启动冗余部件。冗余技术技术主要有以下几种：（1）磁盘系统冗余技术。 （2）电源系统冗余技术。 （3）网络系统冗余技术。 （4）冷却系统冗余技术。 4.4.1 基本服务器技术3SCSI(Small Computer Sys

21、tems Interface)接口SCSI总线是一种小型计算机系统接口，经过多年的改进已经成为服务器I/O。SCSI适配器通常使用主机的DMA通道把数据传送到内存，可以降低系统I/O操作时的CPU占有率。SCSI接口可以连接硬盘、光驱、磁带机、扫描仪等常见的外设，外设通过专用线缆和终端电阻与SCSI适配卡相连，SCSI线缆把SCSI设备串联成菊花链。SCSI标准明显的缺点是对连接的设备有物理距离和设备数目的限制，同时总线式结构也带来了一些问题。4.4.2 服务器容错技术1容错技术概述网络服务器在很多情况下处理的是关键性任务，任务信息的丢失和破坏以及服务器的异常停机都会产生重大影响。因此，要求网

22、络服务有容错能力和连续运行的能力，即具有高可用性。提高服务器可用性的策略有两种：一种是通过完全的硬件电路冗余来实现，但价格昂贵；另一种是在出现故障时自动执行系统或部件切换，以避免或减少意外停机。硬盘出错是一种常见的故障。硬盘的故障将直接导致数据的丢失和破坏，因此，硬盘的容错是服务器容错的重要组成部分。目前，硬盘容错广泛采用的是RAID(廉价磁盘冗余阵列)技术。4.4.2 服务器容错技术2RAID技术美国加州大学伯克莱分校Patterson教授于1988年首先提出RAID技术，并提出了RAID 0至RAID 5共6种不同级别(05级)的定义。研制RAID的目的是：(1) 把I/O负载均衡分配到各

23、磁盘上，以提高I/O性能。(2) 采用冗余数据方式，使单个硬盘故障时不影响正常的数据访问。(3) 将廉价的数块小容量硬盘组合成一块逻辑大硬盘，以替代昂贵的单块大容量硬盘，降低数字存储费用 4.4.2 服务器容错技术RAID技术提供用户数据存储方面的高可用性和容错特性，在故障处理过程中，不会影响系统正常运行和数据访问。目前，市场上使用较多的是0，1，0+1，3，5等级别，功能特点和适用范围如下：0级：无校验的条带阵列。1级：磁盘镜像。0+1级：带镜像的条带阵列。3级：带校验的并行阵列。5级：带分布校验的条带阵列。4.4.2 服务器容错技术3双机容错技术双机容错技术是指2台服务器通过网络链路和通信

24、链路联接起来，一台是主服务器，另一台是从服务器，从服务器作为主服务器的热备份。正常时，主服务器担任全部工作，一旦主服务器发生故障，从服务器立即自动接管主服务器的全部工作。4.4.2 服务器容错技术几种典型的双机容错方案。(1)NetWare SFT-是基于NetWare SFT-网络操作系统的3级系统容错。NetWare SFT-是指2台品牌、配置完全相同的服务器通过专门的通信链路联接起来，实时镜像硬盘和内存，保证双方存储内容的动态一致。工作站平时与主机通信，一旦主服务器出现故障，另一台服务器便自动切换主服务器。整个过程瞬间完成，不影响工作站的程序执行和网络服务。NetWare SFT-提供了

25、最高级别的容错能力，其联接方式如图所示。4.4.2 服务器容错技术(2)Standby Server for NetWare。该方案采用2块网卡和1条UTP五类线组成高速镜像数据通道，此通道称为Vinca Link，用来联接2台服务器。主服务器运行NetWare，从服务器运行Standby Server软件。从服务器实时镜像主服务器的NetWare分区，并监控主服务器和Vinca Link的运行状态。一旦发现主服务器出故障，从服务器自动切换为主服务器，启动本地的NetWare，利用镜像数据恢复网络服务，其联接方式如图所示。4.4.2 服务器容错技术(3)Standby Server for W

26、indows NT。主从服务器的品牌、配置无需一致，相互之间用Vinca Link联接。连接方式与为NetWare提供的方案一样。不同的是Standby Server上至少应有2块硬盘，一块NT本身用，另一块用作镜像。主服务器正常工作时，Standby Server实时镜像主服务器的NTFS分区。当主服务器出现故障时，Standby Server自动启动本机的NT，并利用镜像数据恢复网络服务。切换发生时，使用LAN Manager和NT Workstation的用户无需重新登录便可继续工作。4.4.2 服务器容错技术(4)DataWare for Unix。目前，Unix仍然是关键应用的首选平台，其可靠性深受用户信赖。DataWare for Unix是ProWare公司推出的基于RAID的双机容错软件，联接方式如图所示。4.4.2 服务器容错技术DataWare的一种主要应用方式是“Hot Standby”。2台服务器通过TCP/IP以太