第2章網絡資源設備

第2章

網絡資源設備本章主要內容網絡服務器網絡存儲系統(tǒng)2023/2/422.1網絡服務器2.1.1服務器概述網絡服務器是指在網絡環(huán)境中可以為客戶機提供各種服務的、特殊的專用計算機系統(tǒng)，在網絡中承擔著數據的存儲、轉發(fā)、發(fā)布等關鍵任務，是網絡中不可或缺的重要組成部分。網絡服務器先后經歷了文件服務器、數據庫服務器、通用服務器和專用應用服務器等幾種角色的演變。2023/2/432.1.2服務器的分類1．按硬件體系結構劃分（1）CISC架構CISC架構服務器主要指IA架構服務器，即日常所說的“PC服務器”。PC服務器的主要優(yōu)點是通用性好，配置靈活、性價比高、第三方支持的應用軟件豐富，缺點是CPU運算處理能力稍差，I/O吞吐能力不及RISC服務器。2023/2/44（2）VLIW架構VLIW架構采用先進的EPIC（清晰并行指令）設計，也把這種架構稱為“IA-64架構”。VLIW的最大優(yōu)點是簡化了處理器的結構，刪除了處理器內部許多復雜的控制電路，這些電路通常是超標量芯片協(xié)調并行工作時必須使用的。2023/2/45（3）RISC架構RISC服務器主要采用Unix操作系統(tǒng)，又被稱為Unix服務器。目前RISC服務器的核心技術仍然掌握在IBM、Sun、HP、SGI和Compaq(DEC)等美國少數幾家公司手中。RISC架構的CPU種類非常多，全部為64位處理器。其中Sun和Fujistu服務器采用SPARC；HP和DEC服務器采用Alpha；IBM服務器采用Power；SGI服務器采用MIPS。2023/2/462．按網絡應用規(guī)模劃分（1）入門級服務器入門級服務器通常只有1~2顆普通CPU，并根據需要配置512MB~1GB的ECC內存和傳輸速率在40MB/s以下的IDE硬盤，必要時也會采用SCSI磁盤系統(tǒng)提高性能，或使用IDERAID進行數據保護。2023/2/47（2）工作組級服務器工作組級服務器一般支持1~2個服務器專用CPU（如IntelXeon或AMDOpteron），可支持大容量ECC內存（可達16GB），配置了小型服務器所必備的各種材料，如采用SCSI總線的I/O系統(tǒng)，可選裝RAID、熱插拔硬盤和熱插拔電源等。其功能全面、可管理性強、易于維護，具有高可用性特性。2023/2/48（3）部門級服務器部門級服務器一般支持2~4個服務器專用CPU（SMP對稱多處理器結構），具有較高的可靠性、可用性、可擴展性和可管理性。通常標準配置有熱插拔硬盤、熱插拔電源和RAID。2023/2/49（4）企業(yè)級服務器企業(yè)級服務器通常支持4~8個服務器專用CPU、最新CPU技術及關鍵部件熱插拔技術，使得系統(tǒng)性能、系統(tǒng)連續(xù)運行時間均得到最大的提升。支持超大容量DDR或DDR2ECC內存，雙通道Ultra320SCSI高速數據傳輸，硬盤、電源、風扇等關鍵部件的在線維護功能，集成雙千兆位網絡控制器，支持冗余和負載平衡，大容量熱插拔硬盤和熱插拔電源，具有超強的數據處理能力，同時系統(tǒng)的監(jiān)控管理也得到很大簡化。2023/2/4103．按照外觀劃分按照服務器的外觀，可以分為臺式服務器、機架式服務器、刀片式服務器和機柜式服務器等4種。2023/2/4112.1.3服務器相關技術1．SMP（SymmetricMulti-Processing）對稱多處理（器）技術對稱多處理技術是指在一個計算機上匯集了一組處理器（多CPU），各CPU之間共享內存子系統(tǒng)以及總線結構，系統(tǒng)將任務隊列對稱地分布于多個CPU之上，從而極大地提高了整個系統(tǒng)的數據處理能力。2023/2/4122．集群（Cluster）技術集群技術是提高服務器性能的一項新技術。它是將一組相互獨立的計算機通過高速的通信網絡而組成的一個單一的計算機系統(tǒng)，并以單一系統(tǒng)模式加以管理。其出發(fā)點是提供高可靠性、可擴充性和抗災難性。2023/2/4133．NUMA（Nom-UniformMemoryAccess）分布式內存存取NUMA技術是在高性能服務器領域中被廣泛采用的一種新技術，是將SMP和群集的優(yōu)勢有機結合在一起。它是由若干通過高速專用網絡連接起來的獨立節(jié)點所構成的系統(tǒng)，各個節(jié)點可以是單個的CPU或是一個SMP系統(tǒng)。2023/2/4144．高性能存儲技術（1）SCSI（SmallComputerSystemInterface）小型機系統(tǒng)接口SCSI接口具備獨立于硬件設備的智能化接口、減輕了CPU負擔、多個I/O并行操作、傳輸速度快等性能優(yōu)勢。2023/2/415（2）RAID（RedundantArrayofIndependentDisks）獨立磁盤冗余陣列RAID技術就是利用現有的小型廉價硬盤，把多個硬盤按一定的方法組成一個磁盤陣列，通過一些硬件技術和一系列的調度算法，使得整個磁盤陣列對用戶來說，就像是在使用一個容量很大、而可靠性和速度非常高的大型磁盤。2023/2/4165．ISC（IntelServerControl）Intel服務器控制技術ISC是一種網絡監(jiān)控制技術，只適用于使用Intel架構的帶有集成管理功能主板的服務器，采用這種技術后，用戶在一臺普通的計算機上，就可以監(jiān)測網絡上所有使用Intel主板的服務器是否“健康”。2023/2/4176．EMP（EmergencyManagementPort）應急管理端口EMP是服務器主板所帶的一個用于遠程管理服務器的接口。遠程控制機可以通過Modem與服務器相連，控制軟件安裝于控制機上。遠程控制機通過EMPConsole控制界面可以對服務器進行打開或關閉服務器的電源、重新設置服務器（包括主板BIOS和CMOS的參數）、監(jiān)測服務器內部情況（如溫度、電壓、風扇情況）等。2023/2/4187．智能輸入/輸出（I2O）技術依據I2O技術規(guī)范實現的PC服務器在硬件規(guī)模不變的情況下能處理更多的任務，作為中小型網絡核心的低端PC服務器可以從中獲得更多的性能提高。2023/2/4198．熱插拔（HostSwap）熱插拔功能就是允許用戶在不關閉系統(tǒng)，不切斷電源情況下取出和更換損壞的硬盤、電源或板卡等部件，從而提高了系統(tǒng)對災難的及時恢復能力、擴展性和靈活性等。2023/2/4209．I2C總線技術I2C（Inter-IntegratedCircuit）總線是一種由飛利浦公司開發(fā)的串行總線技術。I2C總線包括一個兩端接口，通過一個帶有緩沖區(qū)的接口，數據可以被I2C發(fā)送或接收?？刂坪蜖顟B(tài)信息則通過內存映射寄存器來傳送。2023/2/42110．刀片技術刀片技術是一種HAHD（HighAvailabilityHighDensity，高可用高密度）的低成本技術，使用刀片技術生產出的刀片服務器，是專門為特殊應用行業(yè)和高密度計算機環(huán)境設計的。2023/2/4222.1.4服務器的性能指標1．響應速度和作業(yè)吞吐量響應速度是指導用戶從輸入信息到服務器完成任務給出響應的時間。而作業(yè)吞吐量是整個服務器在單位時間內完成的任務量。響應速度和作業(yè)吞吐量是服務器的CPU、內存、I/O能力等的綜合性能指標，只有這些部件協(xié)同運行才能提高服務器的整體性能。2023/2/4232．可擴展性可擴展性是指服務器增加設備的擴展能力，具體表現在兩個方面：一是留有富余的機箱可用空間，二是充裕的I/O帶寬。2023/2/4243．高可用性（Availability）可用性是指設備處于正常運行狀態(tài)的時間比例，一般使用平均無故障工作時間（MTBF）和平均修復時間（MTBR）來衡量可用性指標。系統(tǒng)的可用性可用下式表示：系統(tǒng)可用性=MTBF/（MTBF+MTBR）2023/2/4254．可管理性可管理性旨在利用特定的技術和產品來提高系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的購買、使用、部署和支持費用。服務器的管理性能直接影響服務器的易用性，系統(tǒng)的可管理性對企業(yè)正常運行起著非常關鍵的作用。2023/2/4265．可靠性可靠性就是要求服務器必須穩(wěn)定運行,也就是宕機率低。其中的關鍵在于操作系統(tǒng)與配件設備的協(xié)作,如果待處理的資源控制在CPU和操作系統(tǒng)上,而不是應用上,就會避免由于某項任務處理出錯與導致系統(tǒng)無法運行的情況,服務器宕機率將大大降低。2023/2/4272.1.5服務器的選型要點1．服務器選購原則（1）穩(wěn)定壓倒一切（2）需求決定一切（3）最佳性價比（4）知名品牌優(yōu)先2023/2/4282．網絡服務與服務器選型（1）文件服務器（FTP）和通信服務器（News/E-mail/VOD）因為文件服務器主要用來進行讀/寫操作，所以服務器需要有大容量的硬盤和內存，對CPU的處理能力則沒有太高要求。一般情況下，單CPU或雙CPU架構的服務器即可滿足需要。硬盤一般采用磁盤陣列，以獲得磁盤冗余和快速的硬盤的I/O吞吐速率。2023/2/429（2）數據庫及應用服務器用戶在本地客戶機上運行客戶端應用程序，數據服務系統(tǒng)則在服務器端運行，客戶通常發(fā)送“事務處理請求”，服務器要及時處理這些請求，然后返回相應類型的結果。這里服務器就是數據的中心，它必須快速地處理各種請求，因此這類服務器需要具有強大的CPU處理能力，大容量的內存，同時需要有很好的I/O吞吐性能以及高速網絡帶寬。2023/2/430（3）Web服務器及代理服務器要求有大容量的內存，較高CPU的處理能力，對硬盤要求不高2023/2/4313．網絡規(guī)模與服務器選型（1）小型網絡用戶在30人以下的小型規(guī)模網絡，建議采用入門級專用服務器。當用戶數量達到50人左右時，隨著網絡服務的豐富、訪問量的增加和動態(tài)網站的搭建，也就需要配置較高的工作組級服務器來擔當重任。2023/2/432（2）中型網絡對于100～200用戶的網絡而言，必須采用雙CPU架構的部門級服務器，用于進行快速的數據處理，及時響應大量的并發(fā)訪問。當用戶數量達到300人時，將每種網絡服務分攤在不同的服務器上，并且根據網絡服務的類型選擇相當性能的服務器。2023/2/433（3）大型網絡對于500個以上用戶的大型網絡而言，除了需要將不同的網絡服務分配到不同性能的部門級服務器和企業(yè)級服務器外，還必須為一些重點服務設置負載均衡和集群，一方面可以分擔過于集中的網絡請求，減緩每臺服務器的壓力，為客戶的請求提供快速和可靠的響應。另一方面，可實現服務器的故障冗余，以確保在一臺或幾臺服務器發(fā)生故障時，仍然能夠不間斷地提供網絡服務。2023/2/4342.2網絡存儲系統(tǒng)2.2.1SCSI接口總線1．SCSI概述SCSI的英文全稱為“SmallComputerSystemInterface”，其含義是小型計算機系統(tǒng)接口，是一種廣泛應用于小型機上的高速數據傳輸技術。隨著計算機技術的發(fā)展，現在它已經被完全移植到了PC服務器上了。。2023/2/435SCSI接口總線由SCSI控制器和SCSI電纜及SCSI終結器組成，可以連接采用SCSI接口的硬盤驅動器、CD—ROM驅動器、磁帶驅動器、光盤刻錄機以及掃描儀等，每條SCSI電纜所連接設備的最大數目可達16個2023/2/4362．SCSI分類（1）SCSI-1：這是最早定義的SCSI界面，當時最大的傳輸的速率僅為4MB/S。（2）SCSI-2：也被稱為Fast-SCSI,數據傳輸率為10MB/s，使用8位的并行數據傳輸，最多7個設備。（3）Ultra-SCSI：也被稱為Fast-SCSI2或

SCSI-3,傳輸速率為20MB/s或40MB/s。2023/2/437（4）Ultra2–SCSI:又稱為Fast4，

8位數據總線上傳輸速率為40MB/s，16位寬度則為80MB/s。（5）Ultra160SCSI，也稱為Ultra3SCSI

，其傳輸率為160MB/s。（6）Ultra320SCSI，也稱為Ultra4SCSI，其傳輸速率可以達到320MB/s。2023/2/4383．SCSI其他部件（1）SCSI控制卡SCSI控制卡是SCSI接口總線的核心部件。2023/2/439（2）SCSI電纜及連接器SCSI連接器分為內置和外置兩種。2023/2/440（3）SCSI終結器每一根SCSI電纜必須連接一個以上的終結器，終結器能告訴SCSI主控制器整條總線在何處終結，并發(fā)出一個反射信號給控制器。2023/2/4414．SCSI控制卡產品以品牌而言，市場上Adaptec、TEMRAM（建邦）、Iwill（艾威）、LSI（邏輯）四大品牌在服務器磁盤SCSI市場具有相當的份額，也是市場上最常見的產品。2023/2/4422.2.2獨立磁盤冗余陣列（RAID）1．RAID概述把多個磁盤按一定的方法組成一個磁盤陣列，通過一些硬件技術和一系列的調度算法，由多個磁盤驅動器構成一個邏輯單元，使整個磁盤陣列對用戶來說，就像在使用一個容量很大、可靠性和速度非常高的大型磁盤。2023/2/443RAID具有以下優(yōu)點：（1）功耗小，傳輸速率高。（2）存儲容量大。（3）具有容錯功能。（4）擴展容易。2023/2/4442．RAID的實現方式RAID有兩種方式可以實現，那就是軟件RAID與硬件RAID。2023/2/4453．RAID的分級（1）RAID-0：存儲在RAID-0中的數據只是采用了條塊（Striping）算法，在陣列中的硬盤之間并行讀/寫數據，數據塊被交替寫到磁盤中。（2）RAID-1：通過磁盤數據鏡像實現數據冗余，在成對的獨立磁盤上產生互為備份的數據。2023/2/446（3）RAID-3：利用專門奇偶校驗實現的以字節(jié)為單位的條塊技術。（4）RAID-5：各塊獨立硬盤進行條帶化分割，相同的條帶區(qū)進行奇偶校驗(異或運算)，校驗數據平均分布在每塊硬盤上。（5）RAID-10：即RAID0+1。正如其如名字一樣，綜合了RAID0和RAID1的特點。2023/2/447（6）RAID-30：也稱為專用奇偶陣列的條塊化，是RAID-0和RAID-3的組合形式。（7）RAID-50：也稱為分布式奇偶性陣列的條塊化。數據在磁盤上被分為條塊，就像RAID-0一樣，使用分布式的奇偶性磁盤，就像RAID-5一樣。2023/2/448（8）RAID5E：它是由IBM公司提出的一種私有RAID級別，沒有成為國際標準。它是從RAID5的基礎上發(fā)展而來的，與RAID5不同的地方是將數據校驗信息平均分布在每一個磁盤中，并且每個磁盤都要預留一定的空間，這部分空間沒有進行條帶化。（9）RAID

7：這是一種新的RAID標準，其自身帶有智能化實時操作系統(tǒng)和用于存儲管理的軟件工具，可完全獨立于主機運行，不占用主機CPU資源。2023/2/4494．如何為服務器選定RAID級別有3個因素影響對RAID級別的選擇：可用性（數據冗余）、性能和成本。下面的流程圖提供了選擇RAID級別的一些指導原則。2023/2/4502023/2/4512.2.3網絡存儲系統(tǒng)1．概述網絡已逐漸成為主要的信息處理模式，需要存儲的數據量大大增加，以及數據作為企業(yè)的生命和核心競爭力的重要性在增加。傳統(tǒng)的存儲模式已經不能滿足要求，由此人們提出了網絡存儲技術。2023/2/452網絡存取技術將文件資料存儲在網絡服務器上，用戶只需連接到網絡或Internet，即可根據權限讀取或存儲文件資料。2023/2/4532．SAN技術SAN即StorageAreaNetwork（存儲區(qū)域網絡），是以數據存儲為中心，采用可伸縮的網絡拓撲結構，通過具有高傳輸速率的光通道的直接連接方式，提供SAN內部任意節(jié)點之間的多路可選擇的數據交換，并且將數據存儲管理集中在相對獨立的存儲區(qū)域網內。2023/2/454SAN具有如下優(yōu)點：（1）SAN具有無限的擴展能力。（2）

SAN具有更高的連接速度處理能力。（3）

SAN實現需要相當高的費用。（4）網絡維護的費用比較高。2023/2/4553.NAS技術網絡附加存儲（NAS）系統(tǒng)一般由存儲設備、操作系統(tǒng)以及文件系統(tǒng)等幾部分組成。它將存儲設備直接連到現有的IP網/以太網上，可以提供大帶寬文件數據的服務。NAS尤其適用于文件系統(tǒng)和WEB服務系統(tǒng)的存儲和共享優(yōu)化存儲，可以有效地管理多用戶、多應用的單一數據的共享。2023/2/456NAS具有以下優(yōu)點：（1）

NAS是真正的即插即用產品，NAS設備支持多計算機平臺。（2）

NAS放置位置靈活，無須應用服務器干預。（3）保證了系統(tǒng)的安全性和可靠性。（4）系統(tǒng)的管理和設置較為簡單。2023/2/4574．SAN與NAS的比較DAS、SAN與NS存儲結構在網絡中的位置2023/2/458SAN只能由一種操作系統(tǒng)平臺獨享數據存儲設備。NAS是共享與獨立兼顧的數據存儲結構。2023/2/4595．iSCSI技術iSCSI技術是一種由IBM公司研究開發(fā)的，是一個供硬件設備使用的可以在IP協(xié)議的上層運行的SCSI指令集，這種指令集合可以實現在IP網絡上運行SCSI協(xié)議，使其能夠在諸如高速千兆以太網上進行路由選擇。2023/2/4602.2.4服務器數據備份系統(tǒng)1．數據備份的必要性數據是無形的資產，所以由于數據備份問題而帶來的損失比比皆是。備份非常重要。很多企業(yè)的服務器都采取了容錯設計，即硬件備份，無法預防許多自然災害。對網絡來說，最合理有效的備份是使用專業(yè)大容量的備份設備對整個網絡系統(tǒng)進行備份。2023/2/4612．網絡數據備份介質（1）硬盤介質存儲：硬盤是存取速度最快的，但費用是極其昂貴的。適合容量小但備份數據需讀取的系統(tǒng)。（2）光學介質備份：光學存儲設備具有可持久地存儲和