服务器的基本概念1

一、服务器的基本概念
1、是1台为其它计算机提供服务的计算机
2、将资源分配给众多的服务请求者
3、将设备分配给众多服务请求者
4、可访问其它系统通道
5、提供处理能力
6、存储
客户机/服务器描述了两台机的关系，其中一台计算机，即客户机，向另一台计算机，既服务器，发出一个请求，而服务器则回答这一请求。

客户机/服务器模型是网络计算的一个理念，大部分业务应用程序都在使用该模型。

二、构建一台服务器需要
硬件处理系统
1．CPU------驱动计算机基本指令进行响应和处理的逻辑电路。

2．内存-----CPU能直接访问的地址空间，用于保存指令和数据的地方，以便CPU对其访问
3．存储系统——磁盘——对计算机提供应用程序和数据的地方
4．通信方式——物理设备和介质、网卡、网线、电话线等
软件系统
1．操作系统
最初引导系统，并用来管理计算机及其它程序的程序
2．应用程序
其它程序，可通过应用程序接口向操作系统提出请求
构件CPU、内存、通信、存储受总线结构支持，其集合工作决定计算机的所有性能。

三．CPU子系统
CPU是执行计算机程序指令的逻辑电路，逻辑运算频率对应着处理器的运算速度，按逻辑单元运算位分为8位、16位、32位和64位等
1、单处理器——单个CPU，并使用所有的可用内存
2、对称多处理器技术（SMP），指集中控制下的两个或更多的CPU指令的同时执行，在一个SMP
内，所有CPU同等运行，任一个CPU能执行任一任务；每个CPU能访问所有的可用内存，需要SMP操作系统支持，每个CPU可运行应用程序的独立线程（应用程序支持）
由此可见：
①每个CPU能运行每个应用程序的独立线程，因此单个应用程序可在多个CPU上运行，提
高应用程序的吞吐量，SMP技术为CPU处理密集应用程序提供最大的好处。

②SMP只对多线程应用作用。

③SMP共享相同的内存，吞吐量（总）受现有的内存和控制器限制。

④处理器争用共享资源，如I/O，网络、磁盘子系统。

由此提高数据库服务器性能必须要求高性能的内存和I/O设备及多SMP的应用程序，对称多处理技术需要多任务的操作系统，操作系统决定怎样给CPU分配任务。

3、SMP扩展块
SMP扩展模块是一块CPU/内存卡，为扩展更多的CPU并得到更好的内存性能，每个模块有独立的CPU和内存I/O，SMP间通过的SMP扩展端口互连。

多SMP常见于小型机及x86高端机。

四．内存子系统
内存是用于保存指令和数据的地方，是CPU能直接访问的空间，操作系统需要大容量的内存来支持网络操作系统、系统磁盘缓存、网络磁盘缓存块数、数据区域和应用程序代码。

高性能服务器对内存系统要求：
1、超大容量的内存，高性能服务器可支持大过1000GB的内存。

2、多种校验的ECC内存保护
Memory ProteXion（内存保护）最初是为IBM的主机开发的，在z系列和i系列服务器中应用了多年。

它相对于Chipkill内存技术在保护能力上更强些。

该技术可以纠正发生在每对DIMM内存中多达4个连续比特位的错误。

当出现随机性的软内存错误，可以通过使用热备份的比特位来解决；如果出现永久性的硬件错误，也将利用热备份的比特位使得DIMM内存芯片继续工作，直到被替换为止。

在存储器纠错方面，Memory ProteXion技术比ECC技术更加有效，同时它使用的是标准的ECC 内存。

我们可以认为内存保护技术就是提供在线备份数据位
●内存镜像
内存镜像，类似RAID—1的磁盘镜像，数据同时写入两组独立内存，但只通过标识为活动的内存组读取。

当服务器遇到了Chipkill修复技术和内存保护技术都不能完全修复时，内存镜像技术可以得到更高级的内存保护。

如果一个内存中有足以引起系统报警的软故障，系统会报告系统管理员，提醒管理员这个内存条将要出故障；同时服务器就会自动地切换到使用镜像内存卡，直到这个有故障的内存被更换。

镜像内存允许进行热交换和在线添加内存。

这项技术可
以促进服务器的持续运行，使得服务器具备更好的可靠性，延长正常运行时间。

它独立于操作系统，不需要驱动程序或操作系统支持。

●第三代Chipkill内存
新型的第三代Chipkill内存技术可使用现有的DIMM。

通过检测和纠正多个位内存 DIMM 错误，Chipkill 可以实现更高的可用性，如果内存发生错误，Chipkill将自动让出错的内存芯片离线，而服务器继续保持正常工作。

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。

4、Actire Memory使内存具有热插拔和热添加能力
5、交互式存取内存——当两组（或4组）内在存交叉存取时，内存传送性能能成倍（或4倍）地提高。

（相当于磁盘的RAIDO状态）
6、双倍数据速度的内存（DDR）
五、磁盘子系统
磁盘是操作系统、数据和应用程序存放的地方。

数据处理要求读取大量的运算数据，数据存取要求大量的磁盘空间，因此服务器要求磁盘空间必须足够大，速度必须足够快，对于关键性数据必须提供安全的存取位置。

为提高服务器的I/O性能及磁盘可靠性和速度，服务器一般使用SCSI硬盘，由此衍生的，光纤SCSI硬盘、串行SCSI硬盘等，都是该SCSI子令集中的扩展。

目前的并行的SCSI硬盘处部最高传送速度达640M/S，磁盘转速达15000转。

SCSI直译为小型计算机系统专用接口(Small Computer System Interface)是一种连结主机和外围设备的接口，支持包括磁盘驱动器、磁带机、光驱、扫描仪在内的多种设备。

它由SCSI控制器进行数据操作，SCSI控制器相当于一块小型CPU，有自己的命令集和缓存。

SCSI规格公用的几个标准术语解释：
SCSI-1：它是最早SCSI，特点是：支持同步和异步SCSI外围设备，支持7台8位的外围设备，使用8位的通道宽度，传输速率为4MB/s，这现在通常是扫描仪在用的。

SCSI-2：类似SCSI-1，但是可以支持同时连接7个装置，传输速率为 10-20MB/s，目前有CD-R、CD-ROM在使用。

Fast SCSI：8位的通道宽度，使用双倍的频率，传输速率为 10MB/s。

Wide SCSI：16位的通道宽度，传输速率为20MB/s。

Ultra SCSI：8位的通道宽度，传输速率为20MB/s，其允许接口电缆最大长度为1.5米。

Ultra Wide SCSI：16位的通道宽度，传输速率为40MB/s，其允许接口电缆的最大长度为1.5米。

Ultra 2 SCSI：8位的通道宽度，其采用了LVD（Low Voltage Differential，低电平微分）传输模式,传输速率为40MB/s，允许接口电缆的最长为12米，大大增加了设备的灵活性，支持同时挂接15个装置。

WIDE Ultra 2 SCSI：它跟Ultra 2 SCSI差不多，也是采用LVD传输模式，允许最长接口电缆为12米，可同时挂接15个装置，不同于Ultra 2 SCSI，它有16位的通道宽度，因此传输速度为80MB/s。

Ultra 160 SCSI：支持最高数据传输率为160MB/s。

Ultra320 SCSI：支持最高数据传输达到了320MB/s
由于单个磁盘容量和I/O性能受盘体影响，因此必须通过硬件（或软件）把多个磁盘合成一个大的逻辑硬盘，把数据分成大小统一的存储块，按一定的顺序分配给所有磁盘，这就是所谓的RAID。

RAID是Redundent Array of Inexpensive Disks的缩写，直译为“廉价冗余磁盘阵列”，也简称为“磁盘阵列”。

后来RAID中的字母I被改作了Independent，RAID就成了“独立冗余磁盘阵列”。

从合成数据结构来看，常用的RAID分别为RAID0、RAID1、RAID3、RAID5，以及其衍生的RAID10、RAID1E、RAID50、RAID5E等。

①RAID0
RAID0采用无奇偶校验的磁盘分段技术，把数据分别写入各个硬盘中，RAID其实不是RAID技术，除非和别的技术合并（如RAID10等），从而提供数据功能的冗余再生和重建。

但RAID0可最大使用驱动器空间，提供最出色的I/O性能。

如图1，用户数据（黄色存储区的 ABCD...）被分割成多个可管理单元。

这些单元被分割到 RAID 0 阵列的不同驱动器中。

这样，把两个或更多硬盘组合后，读写性能，特别是序列存取性能均得到提高。

但是，RAID 0 阵列中未存储冗余信息。

图一
这就是说，其中一个硬盘出现故障后，所有数据都会丢失。

因此，安全要求较高的服务器一般不单独使用 RAID 0。

优点：传输率最高
缺点：无冗余，也就是说，其中一个磁盘发生故障，所有数据将丢失
应用：通常使用在暂存数据和高 I/O 速率的工作站
●我们知道SCSI传送速度为320M/S，但磁盘内磁性材料读写速度只有10-40M，如果使用单一硬盘，控制器把第一组数据送到磁盘缓冲区后，必须等待数据写入盘体后才发第下一组数据，即使控制器把第二组数据送到第二磁盘缓冲区后，第一磁盘缓冲区内的数据仍未能写入磁盘盘体内，因此控制器处于等待状态，控制器的利用率很低。

合理使用写入（读出）的磁盘个数可使控制器处于最小等待时间，从而得到最大的磁盘I/O性能，根据数据库常用数据块大小来定制磁盘条块化的大小，使数据块大小刚好能分布于各个磁盘中，就能得到最好的总体性能。

可见磁盘个数和磁盘条块化的大小将决定RAID的性能。

②RAID1
也称镜像，由两个以上（双数）的磁盘组成，镜像阵列中的每一个磁盘保留一个相同的用户数据。

读取为单个盘的读性能，并提供最好的数据冗余。

如图2，当一个磁盘驱动器发生故障时，在另一个磁盘上可立即获得数据，从而无损数据完整性。

通过一个 SCSI 通道映射两个磁盘时我们称之为"磁盘镜像"。

如果每个磁盘都与独立的 SCSI 通道连接，我们称之为"磁盘双工"（更加安全）。

RAID 1 为数据安全和系统可用性提供了一种简单及高效的解决方案。

图二
优点：可用性高，即使一个磁盘发生故障，逻辑硬盘上的数据依然可用
缺点：需要双数的磁盘，但只使用其中一半的存储空间
应用：通常使用于存储空间较小的系统，或要求对数据安全要求提供最高的级别。

③RAID3
RAID3采用磁盘分段数据和奇偶校验，把校验数据存在一个固定的磁盘内，可提供较大的空间和1个磁盘的冗余能力。

如图3，如有一个磁盘发生故障， RAID 控制器会计算单个磁盘 (P1, P2, ...) 上存储的冗余性（奇偶校验信息）。

丢失的数据通过有效数据以及奇偶校验信息计算后存取。

图三
优点：可用性高，即使一个磁盘发生故障，逻辑硬盘上的数据依然可用
优点：很好地利用了磁盘空间（如 n 个磁盘的阵列，n-1 被用作数据存储）
缺点：必须计算冗余信息，这样就限制了写入性能
应用：由于安装容量与实际可用容量的比率较高，通常使用于较大的数据存储系统
RAID5
与 RAID 3不同，RAID 5 磁盘阵列中的奇偶校验数据分割在各磁盘之间。

RAID 5 磁盘阵列提供更加平衡的吞吐量。

即使对多重任务和多用户环境中的小数据块，它的响应时间都十分良好。

RAID 5 与 RAID 3 的安全级别相同：其中一个磁盘发生故障时，所有的数据完全可用。

丢失的数据通过有效数据以及奇偶校验信息计算得出。

阵列容量为n-1个磁盘空间因此为当今使用最普遍的RAID磁盘阵列。

图四
优点：可用性高，即使一个磁盘发生故障，逻辑硬盘上的数据依然可用，很好地利用了磁盘空间（如 n 个磁盘的阵列，n-1 被用作数据存储）
缺点：必须计算冗余信息，这样就限制了写入性能
应用：由于安装容量与实际可用容量的比率较高，通常用于较大的数据存储系统
Hot Spare Drive热备用磁盘
当一个正在使用的磁盘发生故障后，一个空闲、加电并待机的磁盘将马上代替此故障盘，此方法就是热备用。

正常时，热备用磁盘上不存储任何的用户数据。

一个热备用磁盘可以专属于一个单一的冗余阵列或者它也可以是整个阵列热备用磁盘池中的一部分，当任何阵列中的一个容量适当的硬盘损坏时Hot Spare Drive将成为该阵列中的一部分，并开始数据重建.
以下是RAID级别对性能的影响
六、规划我们的服务器
我们必须在不同的应用环境中，规划服务器的各种子系统参数，以使服务器获得最佳的性价比。

以下是不同的应用环境中，影响服务器性能的瓶颈
注释：1、2、3、4分别代表出现瓶颈的子系统的可能性的高低，1为高，4为低。

如果系统整体性能不佳，可由高到低检查各子系统的运行状况和配置合理性。