什么是服務(wù)器

　　服務(wù)器是一種高性能計(jì)算機(jī)，作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)、處理網(wǎng)絡(luò)上80％的數(shù)據(jù)、信息，因此也被稱為網(wǎng)絡(luò)的靈魂。做一個(gè)形象的比喻：服務(wù)器就像是郵局的交換機(jī)，而微機(jī)、筆記本、PDA、手機(jī)等固定或移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)終端，就如散落在家庭、各種辦公場(chǎng)所、公共場(chǎng)所等處的電話機(jī)。我們與外界日常的生活、工作中的電話交流、溝通，必須經(jīng)過(guò)交換機(jī)，才能到達(dá)目標(biāo)電話；同樣如此，網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備如家庭、企業(yè)中的微機(jī)上網(wǎng)，獲取資訊，與外界溝通、娛樂(lè)等，也必須經(jīng)過(guò)服務(wù)器，因此也可以說(shuō)是服務(wù)器在“組織”和“領(lǐng)導(dǎo)”這些設(shè)備。

　　服務(wù)器的構(gòu)成與微機(jī)基本相似，有處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等，它們是針對(duì)具體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用特別制定的，因而服務(wù)器與微機(jī)在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可擴(kuò)展性、可管理性等方面存在差異很大。尤其是隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)的作用越來(lái)越明顯，對(duì)自己信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力、安全性等的要求也越來(lái)越高，如果您在進(jìn)行電子商務(wù)的過(guò)程中被黑客竊走密碼、損失關(guān)鍵商業(yè)數(shù)據(jù)；如果您在自動(dòng)取款機(jī)上不能正常的存取，您應(yīng)該考慮在這些設(shè)備系統(tǒng)的幕后指揮者————服務(wù)器，而不是埋怨工作人員的素質(zhì)和其他客觀條件的限制。

服務(wù)器技術(shù)之EMP技術(shù)

        目前服務(wù)器的技術(shù)熱點(diǎn)主要有:IRISC與CISC技術(shù)、處理器技術(shù)、多處理器技術(shù)（AMP技術(shù)、SMP技術(shù)、MPP技術(shù)、COMA技術(shù)、集群技術(shù)和NUMA技術(shù)）、SCSI接口技術(shù)、智能I/O技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)、磁盤陣列技術(shù)、熱插拔技術(shù)、雙機(jī)熱備份。

        服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)傳輸和處理大量數(shù)據(jù)的任務(wù)，要具備高可伸縮性、高可靠性、高可用性和高可管理性。IA－64體系將帶動(dòng)服務(wù)器技術(shù)特性的提高，如高性能CPU、多處理器技術(shù)、總線和內(nèi)存技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)、群集技術(shù)、硬件管理接口、均衡服務(wù)器平臺(tái)技術(shù)等。

EMP（Emergency Management Port）技術(shù)

         EMP（Emergency Management Port）技術(shù)也是一種遠(yuǎn)程管理技術(shù)，利用EMP技術(shù)可以在客戶端通過(guò)電話線或電纜直接連接到服務(wù)器，來(lái)對(duì)服務(wù)器實(shí)施異地操作，如關(guān)閉操作系統(tǒng)、啟動(dòng)電源、關(guān)閉電源、捕捉服務(wù)器屏幕、配置服務(wù)器BIOS等操作，是一種很好的實(shí)現(xiàn)快速服務(wù)和節(jié)省維護(hù)費(fèi)用的技術(shù)手段。 應(yīng)用ISC和EMP兩種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。

服務(wù)器技術(shù)之RAID冗余磁盤陣列技術(shù)

         目前服務(wù)器的技術(shù)熱點(diǎn)主要有:IRISC與CISC技術(shù)、處理器技術(shù)、多處理器技術(shù)（AMP技術(shù)、SMP技術(shù)、MPP技術(shù)、COMA技術(shù)、集群技術(shù)和NUMA技術(shù)）、SCSI接口技術(shù)、智能I/O技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)、磁盤陣列技術(shù)、熱插拔技術(shù)、雙機(jī)熱備份。

         服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)傳輸和處理大量數(shù)據(jù)的任務(wù)，要具備高可伸縮性、高可靠性、高可用性和高可管理性。IA－64體系將帶動(dòng)服務(wù)器技術(shù)特性的提高，如高性能CPU、多處理器技術(shù)、總線和內(nèi)存技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)、群集技術(shù)、硬件管理接口、均衡服務(wù)器平臺(tái)技術(shù)等。

RAID(Redundant Array of Independent Disks)冗余磁盤陣列技術(shù)

        RAID技術(shù)是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各廠商對(duì)RAID級(jí)別的定義也不盡相同。目前對(duì)RAID級(jí)別的定義可以獲得業(yè)界廣泛認(rèn)同的有4種，RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1和RAID 5。

        RAID 0是無(wú)數(shù)據(jù)冗余的存儲(chǔ)空間條帶化，具有成本低、讀寫性能極高、存儲(chǔ)空間利用率高等特點(diǎn)，適用于Video/Audio信號(hào)存儲(chǔ)、臨時(shí)文件的轉(zhuǎn)儲(chǔ)等對(duì)速度要求極其嚴(yán)格的特殊應(yīng)用。但由于沒(méi)有數(shù)據(jù)冗余，其安全性大大降低，構(gòu)成陣列的任何一塊硬盤的損壞都將帶來(lái)災(zāi)難性的數(shù)據(jù)損失。所以，若在RAID 0中配置4塊以上的硬盤，對(duì)于一般應(yīng)用來(lái)說(shuō)是不明智的。

        RAID 1是兩塊硬盤數(shù)據(jù)完全鏡像，安全性好，技術(shù)簡(jiǎn)單，管理方便，讀寫性能均好。但它無(wú)法擴(kuò)展（單塊硬盤容量），數(shù)據(jù)空間浪費(fèi)大，嚴(yán)格意義上說(shuō)，不應(yīng)稱之為"陣列"。

       RAID 0＋1綜合了RAID 0和RAID 1的特點(diǎn)，獨(dú)立磁盤配置成RAID 0，兩套完整的RAID 0互相鏡像。它的讀寫性能出色，安全性高，但構(gòu)建陣列的成本投入大，數(shù)據(jù)空間利用率低，不能稱之為經(jīng)濟(jì)高效的方案。

負(fù)載均衡技術(shù)概覽

        當(dāng)前，無(wú)論在企業(yè)網(wǎng)、園區(qū)網(wǎng)還是在廣域網(wǎng)如Internet上，業(yè)務(wù)量的發(fā)展都超出了過(guò)去最樂(lè)觀的估計(jì)，上網(wǎng)熱潮風(fēng)起云涌，新的應(yīng)用層出不窮，即使按照當(dāng)時(shí)最優(yōu)配置建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)，也很快會(huì)感到吃不消。尤其是各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心部分，其數(shù)據(jù)流量和計(jì)算強(qiáng)度之大，使得單一設(shè)備根本無(wú)法承擔(dān)，而如何在完成同樣功能的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)合理的業(yè)務(wù)量分配，使之不致于出現(xiàn)一臺(tái)設(shè)備過(guò)忙、而別的設(shè)備卻未充分發(fā)揮處理能力的情況，就成了一個(gè)問(wèn)題，負(fù)載均衡機(jī)制也因此應(yīng)運(yùn)而生。

        負(fù)載均衡建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，它提供了一種廉價(jià)有效的方法擴(kuò)展服務(wù)器帶寬和增加吞吐量，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。它主要完成以下任務(wù)：解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題，服務(wù)就近提供，實(shí)現(xiàn)地理位置無(wú)關(guān)性 ；為用戶提供更好的訪問(wèn)質(zhì)量；提高服務(wù)器響應(yīng)速度；提高服務(wù)器及其他資源的利用效率；避免了網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵部位出現(xiàn)單點(diǎn)失效。

        對(duì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡應(yīng)用，可以從網(wǎng)絡(luò)的不同層次入手，具體情況要看對(duì)網(wǎng)絡(luò)瓶頸所在之處的具體分析，大體上不外乎從傳輸鏈路聚合、采用更高層網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)和設(shè)置服務(wù)器集群策略三個(gè)角度實(shí)現(xiàn)。

■傳輸鏈路聚合

       為了支持與日俱增的高帶寬應(yīng)用，越來(lái)越多的PC機(jī)使用更加快速的鏈路連入網(wǎng)絡(luò)。而網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)量分布是不平衡的，核心高、邊緣低，關(guān)鍵部門高、一般部門低。伴隨計(jì)算機(jī)處理能力的大幅度提高，人們對(duì)多工作組局域網(wǎng)的處理能力有了更高的要求。當(dāng)企業(yè)內(nèi)部對(duì)高帶寬應(yīng)用需求不斷增大時(shí)（例如Web訪問(wèn)、文檔傳輸及內(nèi)部網(wǎng)連接），局域網(wǎng)核心部位的數(shù)據(jù)接口將產(chǎn)生瓶頸問(wèn)題，瓶頸延長(zhǎng)了客戶應(yīng)用請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間。并且局域網(wǎng)具有分散特性，網(wǎng)絡(luò)本身并沒(méi)有針對(duì)服務(wù)器的保護(hù)措施，一個(gè)無(wú)意的動(dòng)作（像一腳踢掉網(wǎng)線的插頭）就會(huì)讓服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)。

        通常，解決瓶頸問(wèn)題采用的對(duì)策是提高服務(wù)器鏈路的容量，使其超出目前的需求。例如可以由快速以太網(wǎng)升級(jí)到千兆以太網(wǎng)。對(duì)于大型企業(yè)來(lái)說(shuō)，采用升級(jí)技術(shù)是一種長(zhǎng)遠(yuǎn)的、有前景的解決方案。然而對(duì)于許多企業(yè)，當(dāng)需求還沒(méi)有大到非得花費(fèi)大量的金錢和時(shí)間進(jìn)行升級(jí)時(shí)，使用升級(jí)技術(shù)就顯得大材小用了。在這種情況下，鏈路聚合技術(shù)為消除傳輸鏈路上的瓶頸與不安全因素提供了成本低廉的解決方案，

       鏈路聚合技術(shù)，將多個(gè)線路的傳輸容量融合成一個(gè)單一的邏輯連接。當(dāng)原有的線路滿足不了需求，而單一線路的升級(jí)又太昂貴或難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，就要采用多線路的解決方案了。目前有4種鏈路聚合技術(shù)可以將多條線路“捆綁”起來(lái)。同步IMUX系統(tǒng)工作在T1/E1的比特層，利用多個(gè)同步的DS1信道傳輸數(shù)據(jù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。IMA是另外一種多線路的反向多路復(fù)用技術(shù)，工作在信元級(jí)，能夠運(yùn)行在使用ATM路由器的平臺(tái)上。用路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)多線路是一種流行的鏈路聚合技術(shù)，路由器可以根據(jù)已知的目的地址的緩沖（cache）大小，將分組分配給各個(gè)平行的鏈路，也可以采用循環(huán)分配的方法來(lái)向線路分發(fā)分組。多重鏈路PPP，又稱MP或MLP，是應(yīng)用于使用PPP封裝數(shù)據(jù)鏈路的路由器負(fù)載平衡技術(shù)。MP可以將大的PPP數(shù)據(jù)包分解成小的數(shù)據(jù)段，再將其分發(fā)給平行的多個(gè)線路，還可以根據(jù)當(dāng)前的鏈路利用率來(lái)動(dòng)態(tài)地分配撥號(hào)線路。這樣做盡管速度很慢，因?yàn)閿?shù)據(jù)包分段和附加的緩沖都增加時(shí)延，但可以在低速的線路上運(yùn)行得很好。

       鏈路聚合系統(tǒng)增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，但也提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，使人們可以在服務(wù)器等關(guān)鍵LAN段的線路上采用冗余路由。對(duì)于IP系統(tǒng)，可以考慮采用VRRP（虛擬路由冗余協(xié)議）。VRRP可以生成一個(gè)虛擬缺省的網(wǎng)關(guān)地址，當(dāng)主路由器無(wú)法接通時(shí)，備用路由器就會(huì)采用這個(gè)地址，使LAN通信得以繼續(xù)?？傊?，當(dāng)主要線路的性能必需提高而單條線路的升級(jí)又不可行時(shí)，可以采用鏈路聚合技術(shù)。

更高層交換

        大型的網(wǎng)絡(luò)一般都是由大量專用技術(shù)設(shè)備組成的，如包括防火墻、路由器、第2層/3層交換機(jī)、負(fù)載均衡設(shè)備、緩沖服務(wù)器和Web服務(wù)器等。如何將這些技術(shù)設(shè)備有機(jī)地組合在一起，是一個(gè)直接影響到網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵性問(wèn)題?，F(xiàn)在許多交換機(jī)提供第四層交換功能，可以將一個(gè)外部IP地址映射為多個(gè)內(nèi)部IP地址，對(duì)每次TCP連接請(qǐng)求動(dòng)態(tài)使用其中一個(gè)內(nèi)部地址，達(dá)到負(fù)載均衡的目的。有的協(xié)議內(nèi)部支持與負(fù)載均衡相關(guān)的功能，例如HTTP協(xié)議中的重定向能力。

         Web內(nèi)容交換技術(shù)，即URL交換或七層交換技術(shù)，提供了一種對(duì)訪問(wèn)流量的高層控制方式。Web內(nèi)容交換技術(shù)檢查所有的HTTP報(bào)頭，根據(jù)報(bào)頭內(nèi)的信息來(lái)執(zhí)行負(fù)載均衡的決策，并可以根據(jù)這些信息來(lái)確定如何為個(gè)人主頁(yè)和圖像數(shù)據(jù)等內(nèi)容提供服務(wù)。它不是根據(jù)TCP端口號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的，所以不會(huì)造成訪問(wèn)流量的滯留。如果Web服務(wù)器已經(jīng)為圖像服務(wù)、SSL對(duì)話、數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)服務(wù)之類的特殊功能進(jìn)行了優(yōu)化，那么，采用這個(gè)層次的流量控制將可以提高網(wǎng)絡(luò)的性能。目前，采用第七層交換技術(shù)的產(chǎn)品與方案，有黎明網(wǎng)絡(luò)的iSwitch、交換機(jī)，Cisco的CDN（內(nèi)容交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）等。

服務(wù)器群集解決方案

        在某些情況下，例如，某網(wǎng)站內(nèi)部職員和外部客戶同時(shí)使用網(wǎng)站，而公司要將內(nèi)部職員的服務(wù)請(qǐng)求連接到一個(gè)較慢的服務(wù)器來(lái)為外部客戶提供更多的資源，這時(shí)就可以使用Web內(nèi)容交換技術(shù)。Web主機(jī)訪問(wèn)控制設(shè)備也可以使用這種技術(shù)來(lái)降低硬件成本，因?yàn)樗梢暂p易地將訪問(wèn)多個(gè)主機(jī)的用戶流量轉(zhuǎn)移給同一個(gè)Web服務(wù)器。如果用戶訪問(wèn)量增加到一定程度，這些流量還可以被轉(zhuǎn)移到專用的Web服務(wù)器設(shè)備，雖然這種專用設(shè)備的成本較高，但是由于使用的是相同的Web內(nèi)容交換技術(shù)來(lái)控制流量，所以網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)框架就不用再進(jìn)行改變了。

        但是，使用Web內(nèi)容交換技術(shù)的負(fù)載均衡設(shè)備所能支持的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則的數(shù)目有限，其采用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則的靈活性也有限。另外，負(fù)載均衡設(shè)備所能監(jiān)測(cè)到HTTP報(bào)頭的深度也是限制內(nèi)容交換能力的一個(gè)因素。如果所要找的信息在負(fù)載均衡設(shè)備所不能監(jiān)測(cè)的字段內(nèi)，那內(nèi)容交換的作用就無(wú)法發(fā)揮。而且，內(nèi)容交換還受到能夠同時(shí)開(kāi)啟的TCP連接數(shù)量以及TCP連接的建立和斷開(kāi)比率的限制。另外，Web內(nèi)容交換技術(shù)還會(huì)占用大量的系統(tǒng)資源（包括內(nèi)存占用和處理器占用）。對(duì)Web內(nèi)容交換技術(shù)進(jìn)行的測(cè)試表明，操縱Web內(nèi)容的吞吐量是很費(fèi)力的，有時(shí)只能得到很小的性能改進(jìn)。所以，網(wǎng)絡(luò)管理員必須認(rèn)真考慮投入與回報(bào)的問(wèn)題。

■帶均衡策略的服務(wù)器群集

         如今，服務(wù)器必須具備提供大量并發(fā)訪問(wèn)服務(wù)的能力，其處理能力和I/O能力已經(jīng)成為提供服務(wù)的瓶頸。如果客戶的增多導(dǎo)致通信量超出了服務(wù)器能承受的范圍，那么其結(jié)果必然是――宕機(jī)。顯然，單臺(tái)服務(wù)器有限的性能不可能解決這個(gè)問(wèn)題，一臺(tái)普通服務(wù)器的處理能力只能達(dá)到每秒幾萬(wàn)個(gè)到幾十萬(wàn)個(gè)請(qǐng)求，無(wú)法在一秒鐘內(nèi)處理上百萬(wàn)個(gè)甚至更多的請(qǐng)求。但若能將10臺(tái)這樣的服務(wù)器組成一個(gè)系統(tǒng)，并通過(guò)軟件技術(shù)將所有請(qǐng)求平均分配給所有服務(wù)器，那么這個(gè)系統(tǒng)就完全擁有每秒鐘處理幾百萬(wàn)個(gè)甚至更多請(qǐng)求的能力。這就是利用服務(wù)器群集實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的最初基本設(shè)計(jì)思想。

        早期的服務(wù)器群集通常以光纖鏡像卡進(jìn)行主從方式備份。令服務(wù)運(yùn)營(yíng)商頭疼的是關(guān)鍵性服務(wù)器或應(yīng)用較多、數(shù)據(jù)流量較大的服務(wù)器一般檔次不會(huì)太低，而服務(wù)運(yùn)營(yíng)商花了兩臺(tái)服務(wù)器的錢卻常常只得到一臺(tái)服務(wù)器的性能。新的解決方案見(jiàn)圖，通過(guò)LSANT（Load Sharing Network Address Transfer）將多臺(tái)服務(wù)器網(wǎng)卡的不同IP地址翻譯成一個(gè)VIP(Virtual IP)地址，使得每臺(tái)服務(wù)器均時(shí)時(shí)處于工作狀態(tài)。原來(lái)需要用小型機(jī)來(lái)完成的工作改由多臺(tái)PC服務(wù)器完成，這種彈性解決方案對(duì)投資保護(hù)的作用是相當(dāng)明顯的――既避免了小型機(jī)剛性升級(jí)所帶來(lái)的巨大設(shè)備投資，又避免了人員培訓(xùn)的重復(fù)投資。同時(shí)，服務(wù)運(yùn)營(yíng)商可以依據(jù)業(yè)務(wù)的需要隨時(shí)調(diào)整服務(wù)器的數(shù)量。

        網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡提高了諸如Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器和其他關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)器上的因特網(wǎng)服務(wù)器程序的可用性和可伸縮性。單一計(jì)算機(jī)可以提供有限級(jí)別的服務(wù)器可靠性和可伸縮性。但是，通過(guò)將兩個(gè)或兩個(gè)以上高級(jí)服務(wù)器的主機(jī)連成群集，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡就能夠提供關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)器所需的可靠性和性能。

        為了建立一個(gè)高負(fù)載的Web站點(diǎn)，必須使用多服務(wù)器的分布式結(jié)構(gòu)。上面提到的使用代理服務(wù)器和Web服務(wù)器相結(jié)合，或者兩臺(tái)Web服務(wù)器相互協(xié)作的方式也屬于多服務(wù)器的結(jié)構(gòu)，但在這些多服務(wù)器的結(jié)構(gòu)中，每臺(tái)服務(wù)器所起到的作用是不同的，屬于非對(duì)稱的體系結(jié)構(gòu)。非對(duì)稱的服務(wù)器結(jié)構(gòu)中每個(gè)服務(wù)器起到的作用是不同的，例如一臺(tái)服務(wù)器用于提供靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)，而另一臺(tái)用于提供動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)等等。這樣就使得網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)時(shí)就需要考慮不同服務(wù)器之間的關(guān)系，一旦要改變服務(wù)器之間的關(guān)系，就會(huì)使得某些網(wǎng)頁(yè)出現(xiàn)連接錯(cuò)誤，不利于維護(hù)，可擴(kuò)展性也較差。

         能進(jìn)行負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在對(duì)稱結(jié)構(gòu)中每臺(tái)服務(wù)器都具備等價(jià)的地位，都可以單獨(dú)對(duì)外提供服務(wù)而無(wú)須其他服務(wù)器的輔助。然后，可以通過(guò)某種技術(shù)，將外部發(fā)送來(lái)的請(qǐng)求均勻分配到對(duì)稱結(jié)構(gòu)中的每臺(tái)服務(wù)器上，接收到連接請(qǐng)求的服務(wù)器都獨(dú)立回應(yīng)客戶的請(qǐng)求。在這種結(jié)構(gòu)中，由于建立內(nèi)容完全一致的Web服務(wù)器并不困難，因此負(fù)載均衡技術(shù)就成為建立一個(gè)高負(fù)載Web站點(diǎn)的關(guān)鍵性技術(shù)。

        總之，負(fù)載均衡是一種策略，它能讓多臺(tái)服務(wù)器或多條鏈路共同承擔(dān)一些繁重的計(jì)算或I/O任務(wù)，從而以較低成本消除網(wǎng)絡(luò)瓶頸，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可靠性。

高端服務(wù)器技術(shù)

        服務(wù)器性能指標(biāo)以系統(tǒng)響應(yīng)速度和作業(yè)吞吐量為代表。響應(yīng)速度是指用戶從輸入信息到服務(wù)器完成任務(wù)給出響應(yīng)的時(shí)間。作業(yè)吞吐量是整個(gè)服務(wù)器在單位時(shí)間內(nèi)完成的任務(wù)量。假定用戶不間斷地輸入請(qǐng)求，則在系統(tǒng)資源充裕的情況下，單個(gè)用戶的吞吐量與響應(yīng)時(shí)間成反比，即響應(yīng)時(shí)間越短，吞吐量越大。為了縮短某一用戶或服務(wù)的響應(yīng)時(shí)間，可以分配給它更多的資源。性能調(diào)整就是根據(jù)應(yīng)用要求和服務(wù)器具體運(yùn)行環(huán)境和狀態(tài)，改變各個(gè)用戶和服務(wù)程序所分配的系統(tǒng)資源，充分發(fā)揮系統(tǒng)能力，用盡量少的資源滿足用戶要求，達(dá)到為更多用戶服務(wù)的目的。

技術(shù)目標(biāo)

        服務(wù)器所要求的高擴(kuò)展性、高可用性、易管理性、高可靠性不僅是廠商追求的技術(shù)目標(biāo)，也是用戶所需求的。

        可擴(kuò)展性具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是留有富余的機(jī)箱可用空間，二是充裕的I/O帶寬。隨著處理器運(yùn)算速度的提高和并行處理器數(shù)量的增加，服務(wù)器性能的瓶頸將會(huì)歸結(jié)為PCI及其附屬設(shè)備。高擴(kuò)展性意義在于用戶可以根據(jù)需要隨時(shí)增加有關(guān)部件，在滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求同時(shí)，又保護(hù)投資。

        可用性是以設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間比例作為衡量指標(biāo)，例如99.9％的可用性表示每年有8小時(shí)的時(shí)間設(shè)備不能正常運(yùn)行，99.999％的可用性表示每年有5分鐘的時(shí)間設(shè)備不能正常運(yùn)行。部件冗余是提高可用性的基本方法，通常是對(duì)發(fā)生故障給系統(tǒng)造成危害最大的那些部件（例如電源、硬盤、風(fēng)扇和PCI卡）添加冗余配置，并設(shè)計(jì)方便的更換結(jié)構(gòu)（如熱插拔），從而保證這些設(shè)備即使發(fā)生故障也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

        可管理性旨在利用特定的技術(shù)和產(chǎn)品來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的購(gòu)買、使用、部署和支持費(fèi)用。最顯著的作用體現(xiàn)在減少維護(hù)人員的工時(shí)占用和避免系統(tǒng)停機(jī)帶來(lái)的損失。服務(wù)器的管理性能直接影響服務(wù)器的易用性?？晒芾硇允荰CO各種費(fèi)用之中所占比例最大的一項(xiàng)。有研究表明，系統(tǒng)的部署和支持費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了初次購(gòu)買所花的費(fèi)用，而付給管理和支持人員的報(bào)酬又是其中所占份額最高的。另外，工作效率的降低、商業(yè)機(jī)會(huì)的喪失和營(yíng)業(yè)收入的下滑所帶來(lái)的財(cái)務(wù)損失也不可忽視。因此，系統(tǒng)的可管理性既是IT部門的迫切要求，又對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)效益起著非常關(guān)鍵的作用。可管理性產(chǎn)品和工具可通過(guò)提供系統(tǒng)內(nèi)部的有關(guān)信息而達(dá)到簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理的目的。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，技術(shù)支持人員在自己的桌面上即可解決問(wèn)題，不必親赴故障現(xiàn)場(chǎng)。系統(tǒng)部件可自動(dòng)監(jiān)視自己的工作狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)故障隱患可隨時(shí)發(fā)出警告，提醒維護(hù)人員立即采取措施保護(hù)企業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)，故障部件更換的操作也非常簡(jiǎn)單方便。

        說(shuō)到可靠性，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是要求服務(wù)器必須穩(wěn)定運(yùn)行，也就是宕機(jī)率低。其中的關(guān)鍵在于操作系統(tǒng)與硬件設(shè)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(yīng)用上，就會(huì)避免由于某項(xiàng)任務(wù)處理出錯(cuò)而導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，服務(wù)器宕機(jī)率將大大降低，而這也恰恰是Unix/Linux系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)之一。導(dǎo)致日常維護(hù)工作的中斷有：主機(jī)升級(jí)、硬件維護(hù)或安裝、操作系統(tǒng)升級(jí)、應(yīng)用/文件升級(jí)或維護(hù)、文件重組、全系統(tǒng)備份等原因。意外的災(zāi)難包括硬盤損壞、系統(tǒng)故障、軟件故障、用戶錯(cuò)誤、電源掉電、人為破壞和自然災(zāi)害等因素。

SMP

        SMP（Symmetrical Multi-Processor）就是對(duì)稱式多處理器。在對(duì)稱式結(jié)構(gòu)中，機(jī)器里每一位處理器的地位都是一樣的，它們連接在一起，共享一個(gè)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器里有一個(gè)操作系統(tǒng)，每個(gè)計(jì)算機(jī)都能運(yùn)行這個(gè)操作系統(tǒng)，都能響應(yīng)外部設(shè)備的要求，即每個(gè)存儲(chǔ)器的地位是平等的、對(duì)稱的。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上這類機(jī)型的處理器一般以4個(gè)或8個(gè)為主，有少數(shù)是16個(gè)處理器。但是一般來(lái)講，SMP結(jié)構(gòu)的機(jī)器可擴(kuò)展性較差，很難做到100個(gè)以上多處理器，常規(guī)的一般是8個(gè)到16個(gè)，不過(guò)這對(duì)于多數(shù)的用戶來(lái)說(shuō)已經(jīng)夠用了。這種機(jī)器的好處在于它的使用方式和微機(jī)或工作站的區(qū)別不大，編程的變化相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，原來(lái)用微機(jī)工作站編寫的程序如果要移植到SMP機(jī)器上使用，改動(dòng)起來(lái)也相對(duì)比較容易。SMP結(jié)構(gòu)的機(jī)型可用性比較差。因?yàn)?個(gè)或8個(gè)處理器共享一個(gè)操作系統(tǒng)和一個(gè)存儲(chǔ)器，一旦操作系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題，整個(gè)機(jī)器就完全癱瘓掉了。而且由于這個(gè)機(jī)器的可擴(kuò)展性較差，不容易保護(hù)用戶的投資。但是這類機(jī)型技術(shù)比較成熟，相應(yīng)的軟件也比較多，因此現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上推出的并行機(jī)大量都是這一種。

集群技術(shù)

        通俗地說(shuō)，集群是這樣一種技術(shù)：它至少將兩個(gè)系統(tǒng)連接到一起，使兩臺(tái)服務(wù)器能夠像一臺(tái)機(jī)器那樣工作或者看起來(lái)好像一臺(tái)機(jī)器。采用集群系統(tǒng)通常是為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)中心的數(shù)據(jù)處理能力及服務(wù)能力。自80年代初以來(lái)，各種形式的集群技術(shù)紛紛涌現(xiàn)。因?yàn)榧耗軌蛱峁└呖捎眯院涂缮炜s性，所以，它迅速成為企業(yè)和ISP計(jì)算的支柱。

常見(jiàn)集群技術(shù)

1.服務(wù)器鏡像技術(shù)

服務(wù)器鏡像技術(shù)是將建立在同一個(gè)局域網(wǎng)之上的兩臺(tái)服務(wù)器通過(guò)軟件或其他特殊的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（比如鏡像卡）將兩臺(tái)服務(wù)器的硬盤做鏡像。其中，一臺(tái)服務(wù)器被指定為主服務(wù)器，另一臺(tái)為從服務(wù)器?？蛻糁荒軐?duì)主服務(wù)器上的鏡像的卷進(jìn)行讀寫，即只有主服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向用戶提供服務(wù)，從服務(wù)器上相應(yīng)的卷被鎖定以防對(duì)數(shù)據(jù)的存取。主/從服務(wù)器分別通過(guò)心跳監(jiān)測(cè)線路互相監(jiān)測(cè)對(duì)方的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)主服務(wù)器因故障宕機(jī)時(shí)，從服務(wù)器將在很短的時(shí)間內(nèi)接管主服務(wù)器的應(yīng)用。

服務(wù)器鏡像技術(shù)的特點(diǎn)是成本較低，提高了系統(tǒng)的可用性，保證了在一臺(tái)服務(wù)器宕機(jī)的情況下系統(tǒng)仍然可用，但是這種技術(shù)僅限于兩臺(tái)服務(wù)器的集群，系統(tǒng)不具有可擴(kuò)展性。

2. 應(yīng)用程序錯(cuò)誤接管集群技術(shù)

錯(cuò)誤接管集群技術(shù)是將建立在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里的兩臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器通過(guò)集群技術(shù)連接起來(lái)，集群節(jié)點(diǎn)中的每臺(tái)服務(wù)器各自運(yùn)行不同的應(yīng)用，具有自己的廣播地址，對(duì)前端用戶提供服務(wù)，同時(shí)每臺(tái)服務(wù)器又監(jiān)測(cè)其他服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)，為指定服務(wù)器提供熱備份作用。當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)因故障宕機(jī)時(shí)，集群系統(tǒng)中指定的服務(wù)器會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)接管故障機(jī)的數(shù)據(jù)和應(yīng)用，繼續(xù)為前端用戶提供服務(wù)。

\錯(cuò)誤接管集群技術(shù)通常需要共享外部存儲(chǔ)設(shè)備—磁盤陣列柜，兩臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器通過(guò)SCSI電纜或光纖與磁盤陣列柜相連，數(shù)據(jù)都存放在磁盤陣列柜上。這種集群系統(tǒng)中通常是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)互為備份的，而不是幾臺(tái)服務(wù)器同時(shí)為一臺(tái)服務(wù)器備份，集群系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)通過(guò)串口、共享磁盤分區(qū)或內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)來(lái)互相監(jiān)測(cè)對(duì)方的心跳。

錯(cuò)誤接管集群技術(shù)經(jīng)常用在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、MAIL服務(wù)器等的集群中。這種集群技術(shù)由于采用共享存儲(chǔ)設(shè)備，所以增加了外設(shè)費(fèi)用。它最多可以實(shí)現(xiàn)32臺(tái)機(jī)器的集群，極大地提高了系統(tǒng)的可用性及可擴(kuò)展性。

3.容錯(cuò)集群技術(shù)

容錯(cuò)集群技術(shù)的一個(gè)典型的應(yīng)用即容錯(cuò)機(jī)，在容錯(cuò)機(jī)中，每一個(gè)部件都具有冗余設(shè)計(jì)。在容錯(cuò)集群技術(shù)中集群系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都與其他節(jié)點(diǎn)緊密地聯(lián)系在一起，它們經(jīng)常需要共享內(nèi)存、硬盤、CPU和I/O等重要的子系統(tǒng)，容錯(cuò)集群系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)被共同映像成為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，并且所有節(jié)點(diǎn)都是這個(gè)映像系統(tǒng)的一部分。在容錯(cuò)集群系統(tǒng)中，各種應(yīng)用在不同節(jié)點(diǎn)之間的切換可以很平滑地完成，不需切換時(shí)間。

容錯(cuò)集群技術(shù)的實(shí)現(xiàn)往往需要特殊的軟硬件設(shè)計(jì)，因此成本很高，但是容錯(cuò)系統(tǒng)最大限度地提高了系統(tǒng)的可用性，是財(cái)政、金融和安全部門的最佳選擇。

目前在提高系統(tǒng)的可用性方面用得比較廣泛的是應(yīng)用程序錯(cuò)誤接管技術(shù)，即我們通常所采用的雙機(jī)通過(guò)SCSI電纜共享磁盤陣列的集群技術(shù)，這種技術(shù)目前被各家集群軟件廠商和操作系統(tǒng)軟件廠商進(jìn)一步擴(kuò)充，形成了市面上形形色色的集群系統(tǒng)。

基于IA架構(gòu)高性能集群系統(tǒng)技術(shù)

        利用最新的4、8路IA服務(wù)器架構(gòu)的高性能服務(wù)器集群系統(tǒng)， 采用了領(lǐng)先的VI（Visual Interface）技術(shù)，有效地消除了系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)之間通訊的瓶頸；同時(shí)，系統(tǒng)采用的負(fù)載均衡技術(shù)使用戶設(shè)備可以充分得到利用，并且達(dá)到了4個(gè)9的可靠性，具有極高的產(chǎn)品性價(jià)比，為Internet的應(yīng)用提供了一個(gè)強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器平臺(tái)。

1.系統(tǒng)概述

數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域一直是高端RISC服務(wù)器的天下，多年來(lái)人們只有選擇AS400 、E10000、HP9000等這樣的小型機(jī)，價(jià)格昂貴，維護(hù)成本高。而IA 架構(gòu)服務(wù)器價(jià)格低廉，易于使用和維護(hù)，通過(guò)Cluster技術(shù)可以構(gòu)造超級(jí)計(jì)算機(jī)，其超強(qiáng)的處理能力可以取代價(jià)格昂貴的中大型機(jī)，為行業(yè)的高端應(yīng)用開(kāi)辟新的方向。

對(duì)于成長(zhǎng)中的大型用戶來(lái)講，數(shù)據(jù)中心或數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中所保存的企業(yè)經(jīng)營(yíng)、管理數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)是十分驚人的，而這些數(shù)據(jù)對(duì)大型用戶的作用又是非常重要的。發(fā)展若干年中積累下的數(shù)據(jù)是一筆寶貴的財(cái)富，通過(guò)對(duì)這些浩若煙海的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，經(jīng)營(yíng)者們能夠得出直觀的經(jīng)營(yíng)圖表、曲線，能夠?yàn)橐院蟠笮陀脩舻陌l(fā)展提供有力的決策支持。但是由于這樣的數(shù)據(jù)隨著時(shí)間的流逝不斷膨脹，給大型用戶的IT系統(tǒng)管理人員帶來(lái)了巨大的壓力。

用戶到底需要什么樣的服務(wù)器才能滿足目前和未來(lái)發(fā)展的需要？

首先要有超強(qiáng)的計(jì)算能力，可以承受長(zhǎng)時(shí)間、大用戶量的并發(fā)訪問(wèn)。

其次，服務(wù)器系統(tǒng)的高可用性、易用易管理對(duì)于用戶也是極為重要的，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，造成服務(wù)的中斷，或者重要資料的丟失，會(huì)給用戶造成挽回的損失。所以，用戶在選擇服務(wù)器系統(tǒng)時(shí)一定要考慮高可用的系統(tǒng)方案。

第三，隨著數(shù)據(jù)的不斷堆積，對(duì)數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計(jì)將使系統(tǒng)變得越來(lái)越慢，硬件設(shè)備的更新?lián)Q代可以說(shuō)是一個(gè)發(fā)展中的大型用戶必不可少的工作。

利用最新的4、8路IA服務(wù)器架構(gòu)的高性能服務(wù)器集群系統(tǒng)[1]， 采用了領(lǐng)先的VI（Visual Interface）技術(shù)，有效地消除了系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)之間通訊的瓶頸；同時(shí)，系統(tǒng)采用的負(fù)載均衡技術(shù)使用戶設(shè)備可以充分得到利用，并且達(dá)到了4個(gè)9的可靠性，具有極高的產(chǎn)品性價(jià)比，1999年推出以來(lái)引起了用戶的廣泛關(guān)注，為國(guó)內(nèi)廣大用戶提供了一個(gè)強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器平臺(tái)。

2.系統(tǒng)原理

高性能服務(wù)器集群系統(tǒng)是基于2節(jié)點(diǎn)或4節(jié)點(diǎn)的集群，最多可達(dá)32個(gè)CPU，內(nèi)存最大支持32GB。4節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)工作單元，最多可級(jí)聯(lián)16個(gè)工作單元。

各節(jié)點(diǎn)為IA服務(wù)器，它支持4路或8路Pentium III Xeon CPU并行處理。每臺(tái)服務(wù)器上插一塊千兆網(wǎng)卡或vi結(jié)構(gòu)的高速交換卡，連接至一臺(tái)高速交換機(jī)（可以是千兆以太網(wǎng)卡交換機(jī)或某些特殊的高速交換機(jī)，例如vi結(jié)構(gòu)的高速交換機(jī)）做為服務(wù)器彼此之間的數(shù)據(jù)交換用，稱之為SAN（Server Area Network）交換機(jī)。

每臺(tái)服務(wù)器插有一塊百兆或千兆以太網(wǎng)卡，連接到局域網(wǎng)用的交換機(jī)或集線器上，為客戶端的訪問(wèn)提供連接服務(wù)。

四臺(tái)服務(wù)器共享一臺(tái)光纖通道磁盤陣列柜。每臺(tái)服務(wù)器有兩塊光纖通道卡，分別連接到兩個(gè)光纖通道的集線器上，每個(gè)集線器分別連接到光纖通道磁盤陣列柜的兩個(gè)控制器上。對(duì)于光纖通道磁盤陣列柜，只要有一個(gè)控制器能正常工作，整個(gè)陣列柜就能正常工作，因此這種配置方案是冗余的，防止單點(diǎn)失效。對(duì)于最重要的存放在磁盤陣列柜中的數(shù)據(jù)，還可采取將集群系統(tǒng)與磁盤陣列柜分別存放的方式來(lái)確保數(shù)據(jù)安全，光纖通道允許集群系統(tǒng)與磁盤陣列柜之間最長(zhǎng)10公里的距離。

每臺(tái)服務(wù)器有一個(gè)硬盤區(qū)域，用于安裝本機(jī)的引導(dǎo)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的管理部分。用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在共享的磁盤陣列柜中。

在局域網(wǎng)中，有一臺(tái)客戶機(jī)做為管理控制臺(tái)，在其上安裝有數(shù)據(jù)庫(kù)的管理控制臺(tái)，用于管理并行數(shù)據(jù)庫(kù)，可以同時(shí)監(jiān)控四個(gè)節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止、監(jiān)控運(yùn)行性能等功能。

另外在這臺(tái)客戶機(jī)上安裝有網(wǎng)管系統(tǒng)，SAN的管理控制臺(tái)，磁盤柜的管理控制臺(tái)，UPS管理控制臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)集群系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。有的管理功能實(shí)現(xiàn)時(shí)只需要安裝TCP/IP協(xié)議，有的則還需要安裝SNMP協(xié)議才能正常工作。

一個(gè)良好的集群系統(tǒng)除了優(yōu)秀的性能指標(biāo)之外，還需要有相應(yīng)的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，我們目前的集群系統(tǒng)支持WINDOWS NT 4.0 及WINDOWS 2000操作系統(tǒng)[2],在數(shù)據(jù)庫(kù)方面支持ORACLE和DB2。它不運(yùn)行在單機(jī)上，只有在多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)工作時(shí)，才能夠顯示出它的性能,并使得系統(tǒng)能夠真正做到負(fù)載均衡（Load Balance）。

2.1 兩節(jié)點(diǎn)集群系統(tǒng)

從方案的配置上來(lái)說(shuō)，用戶可以根據(jù)需要做不同的選擇，可以使用兩臺(tái)高端服務(wù)器實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬主機(jī)。這時(shí)，采用vi結(jié)構(gòu)的高速交換設(shè)備更具有優(yōu)越性，不需要使用vi 交換機(jī)，可以用每臺(tái)服務(wù)器上的vi結(jié)構(gòu)的高速交換卡直連實(shí)現(xiàn)服務(wù)器之間的高速數(shù)據(jù)交換。如果使用千兆以太網(wǎng)卡，還需要千兆交換機(jī)，成本較高。

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