第 4章 网络服务器技术
网络资源设备的集成是网络系统集成项目
中至关重要的内容。本章重点介绍网络资
源设备中的服务器系统,包括网络服务器
和网络操作系统、网络打印机。
本章主要内容
? 网络服务器
? 网络操作系统
? 网络打印技术
1
2
3
4.1 网络服务器
? 网络服务器是最重要的网络资源设备,对整个
网络上的用户提供诸如文件共享、打印共享、
数据库,WWW,E-mail等一系列服务是网络
服务器的重要功能。
? 服务器定义:在网络环境下提供网上客户机共
享资源(包括查询、存储、计算等)的设备。
? 广义而言,网络系统中凡能为某类应用提供服
务的设备或部件(软 /硬件)都可以被视为服
务器。不论是巨型计算机、大型计算机和中小
型计算机,还是工作站、台式机或微处理器,
都可以扮演服务器的角色。
4.1.1 网络服务器的分类( 1)
? 按用途划分
? 文件打印服务器:通常文件打印服务器运行的操作系统有 NetWare
和 NT,也有少数用户使用 UNIX系统提供文件打印服务。
? 网络服务器:网络服务器是一台为网络提供多种服务的计算机系统,
包括因特网服务器,Web服务器和电子邮件服务器等,提供磁盘阵
列、打印机、绘图仪等硬件和各种大型软件、数据库等各种网络资
源,并负责管理和协调网络用户对资源的访问。它是计算机网络系
统的核心。
? 数据库服务器:数据库服务器通常运行 UNIX或 NT操作系统,需要
配合数据库来使用。
? 文件服务器:文件服务器的处理速度必须能够满足多个用户的需要。
文件服务器的性能由其部件决定,如网络适配器、内存,CPU及总
线。一般来说,用速度较快的服务器作为文件服务器,会使网络访
问速度有明显的改观。
4.1.1 网络服务器的分类( 2)
? 按处理器类型划分
? CISC服务器,CISC(复杂指令集计算) CPU结构从 1964年 IBM360系统开始,
基于 CISC处理器的服务器大都是 Intel架构( IA)的 PC服务器,包括 Intel X86
列处理器和 IA-32架构的 Pentium( Pro),PentiumⅡ, Pentium Ⅲ ( Xeon)
等。基于 CISC处理器的 Intel架构( IA) PC服务器根据安装结构可以分为机座
式服务器和机架式服务器。
? RISC服务器,RISC(精简指令集计算)概念是 IBM在 70年代提出的。 RISC技
术大幅度减少指令的数量,用简单指令组合代替过去的复杂指令,通过优化
指令系统来提高运行速度。 RISC技术采用了更加简单和统一的指令格式、固
定的指令长度以及优化的寻址方式,使整个计算机体系更加合理。指令系统
的简化使得系统指令译码器的设计复杂程度也大大简化了,并使完全由硬件
逻辑实现指令译码成为可能,而尽量减少使用内嵌微代码来完成译码操作,
大大提高了指令的执行速度。 RISC处理器比同等的 CISC处理器性能提高 50%
~75%,因此各种大中小型计算机和超级服务器都采用 RISC架构的处理器,
RISC处理器已经逐渐成为高性能计算机的代名词。 RISC体系结构的服务器的
代表有 DEC的 Alpha Server系列,HP的 HP 9000系列,SUN的 Sparc Center和
Ultra Enterprise系列,IBM的 RS 6000和 AS 400系列等。
? 小型机服务器:由于 RISC架构服务器技术和性能的进步,现在除了一些特大
型的企业级服务器或特别密集的数据库应用(如机场管理、售火车票、人口
普查等)外,一般难觅小型机服务器的踪影。
4.1.1 网络服务器的分类( 3)
? 按网络应用规模划分
? 入门级服务器:通常只有 l个 CPU,适用于在几个办公室之间完成文件共享和打
印服务,也可以完成简单数据库处理,Internet接入等需求。
? 工作组级服务器:一般支持 1~2个 CPU( SMP对称多处理器结构),配置了小
型服务器所必备的各种特性,如采用 SCSI总线的 I/O系统、可选装 RAID、热插
拔硬盘、热插拨电源和增强服务器管理功能的 SM总线等。功能全面、可管理
性强、易于维护,具有高可用性特性。可满足中型网络用户的数据处理、文件
共享,Internet接入以及中型数据库应用的需求。
? 部门级服务器:一般支持 2~4个 CPU( SMP对称多处理器结构),具有较高的
可靠性、可用性、可扩展性和可管理性。通常标准配置有热插拔硬盘、热插拨
电源和 RAID。这类服务器的另一些普遍特点是:具有差错检测和改正( ECC)
的存储器,维护了存于磁盘和内存 RAM中数据的完整性,具有智能驱动控制器
和冗余子系统;数据处理能力较强、易于维护管理,是面向大型网络的产品。
? 企业级服务器:通常支持 4~16个或更多的 CPU、最新 CPU技术及关键部件热插
拔技术,使得系统性能、系统连续运行时间均得到最大的提升。支持无磁盘柜
集群方式,拥有独立的双 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拨电源,具有超强的数据处理能力,同时系统的监控管理
也得到很大简化。这类产品具有高度的容错能力及优良的扩展性能,可作为替
代传统小型机的大型企业级网络的数据库服务器。适合运行在需要处理大量数
据、高处理速度,以及对可靠性要求极高的金融、证券、交通、邮电和通信等
行业中。
4.1.1 网络服务器的分类( 4)
? 按系统体系结构划分
? UMA体系结构,UMA( Uniform Memory Access,通用内存访问),
即 SMP( Symmetry Multi-Processor,对称多处理器)体系结构采
用共享内存,所有 CPU访问内存的时间是一致的,处理器与处理器
之间通过总线或高速交叉开关相连,运行一个操作系统。这种结构
的优点是易于管理和资源的有效利用,但缺点是比较昂贵和扩展性 差。在 SMP中,共享存储器以及存储器总线是系统性能的瓶颈。
SMP不具有高可扩展能力,因为它使用竞争总线和集中式共享存储
器。同时,单操作系统映像( SSI)及共享存储器是两个潜在的单
失效点,会降低 SMP的可用性。
? NUMA体系结构,NUMA( Non-Uniform Memory Access,非通用
内存访问)体系结构也称为分布式内存结构,每个处理器访问内存
的时间是可变的,处理器与处理器之间通过以太网或专用网络连接,
运行多个操作系统拷贝,内存和 IIO都是分布式资源。这种体系结
构的优点是比较便宜、扩展性能好,但缺点是难于管理和资源使用
效率低。分布式存储器结构和高带宽交叉开关网络解决了 SMP系统
中通常存在的许多瓶颈问题,减轻了并行计算机程序设计的复杂度; 系统能进行灵活的多处理,从而实现较高的工作效率。
4.1.2 影响服务器性能和稳定
的因素
? 影响服务器性能和稳定的因素主要有,
? 中央处理器( CPU)
? 系统内存
? 硬盘和硬盘控制器
? 随机存取存储器( RAM)
? 系统总线等
4.1.2 影响服务器性能和稳定
的因素(续 1)
? 中央处理器( CPU)
? CPU的数据总线宽度。数据总线的宽度决定 CPU在一个处理周
期内能存取的信息量,总线越宽,性能越好。
? CPU的时钟速度。
? 高速缓冲存储器( Cache)。高速缓冲存储器容量越大,CPU
传递信息的效率越高。多数 CPU都有某种形式的 Cache,内嵌
在 CPU中的 Cache常称之为第 1级高速缓存( L1 Cache);另
有一些放在 CPU之外的 Cache,称作 L2 Cache 或 L3 Cache。在
设计 Cache时使用了两种新技术:一种是总线监听规程,它使
CPU在查到自己的 Cache故障后可以访问保存在另一个 CPU
Cache中的数据;另一种是管道技术,在数据从主存取出时,
可以避免 CPU不必要的等待。按工作原理通常将 Cache分为四
种,
? 通过 Cache完成写操作。
? 回写式 Cache。
? 直接映射式 Cache。
? 双向相连 Cache。
4.1.2 影响服务器性能和稳定
的因素(续 2)
? 系统内存
? 由于 CPU速度的不断提高,对于高性能系统的需求也不断增加。采用先
进的内存技术如同步模式( SDRAM),DDR技术,及采用较大的内存容
量可以提高整个服务器的性能。
? 硬盘和硬盘控制器
? 硬盘是文件服务器中最容易出故障的部分。服务器的硬盘配置对服务器
的总体效率和可靠性具有关键性的影响。选择硬盘主要从硬盘的容量、
性能、价格以及硬盘的接口等几个方面考虑。如果考虑冗错,硬盘的个
数还要增加。
? 硬盘的性能主要由以下因素决定,
? 旋转速率:服务器硬盘中的磁盘的旋转速率至少是每分钟 7200转,一般为每
分钟 10000转或 10000转以上;
? 平均寻道时间;
? 平均存取时间;
? 数据传输