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細觀低端PC服務器之技術聚焦篇

  低端PC服務器的傳統應用優勢主要體現在可擴展性、升級能力、兼容性、可管理性、可操作性等方面。特別是近年來,該類服務器的關鍵部件的性能越來越高,技術越來越成熟,而整機結構中的控制能力和安全性、可靠性、可管理性等也越來越強,機箱內外設計和散熱布局也越來越科學,體形則越來越小巧,所有這些恰巧迎合了中小企業用戶希望在有限空間實現持續計算和不斷擴展業務的迫切需求,於是出現了市場熱銷的可喜局面。下面,我們就來簡單介紹一下該類服務器的主要技術。    I/O新技術    應用於中小企業的低端PC服務器大都運行在客戶機/服務器計算環境,該環境中的最終用戶對服務器中的數據、應用程序等資源具有較強的依賴性,當大量客戶機同時訪問服務器時,很容易造成傳輸通道的湧塞,所以I/O瓶頸一直是低端PC服務器的突出問題。雖然在大量采用高性能專用Pentinm III Xeon處理器、ECC內存、高速SCSI硬盤和RAID磁盤陣列之後,PC服務器的運行速度、可靠性、穩定性等得以極大提高,但長期以來,I/O數據傳輸較慢與處理器速度太快仍舊未能得到有效統一,致使處理器的高性能失去了應有的意義。因此,致力於處理器、局部存儲器和I/O設備之間的協同工作,克服PC服務器系統的I/O瓶頸,使其能更好地為最終用戶提供一個有效的工作環境,一直是廣大廠商的研發重點之一。    眾所周知,PC服務器的IA體系架構與小型機的RISC體系架構的最大區別是I/O結構的不同。前者的數據傳輸特點與PC機一樣,也是通過ISA和PCI總線來進行的,而後者的數據傳輸則是采用交換方式來進行的,這種體系架構上的差異不僅對系統性能、而且對可靠性和穩定性都會產生重大影響。如何才能既保留IA架構在管理、維護方面的簡便,又能改善系統的傳輸性能呢?於是,傳輸速率更快的PCI總線、第五代SCSI總線和智能化輸入/輸出(I2O)等數據傳輸技術應運而生。    自上個世紀末開始,在32位PC機領域,掀起了在內存和主板上應用100MHz、133MHz和150MHz高主頻的熱潮,該潮流很快便波及到PC服務器領域,使得傳統的33MHz PCI低帶寬總線一躍變成了100/133MHz PCI高帶寬總線,從而極大地提高了系統的I/O數據傳輸能力。據悉,由Intel和幾家國際著名99v公司共同開發的應用於PC服務器的改進型64位66MHz PCI總線更可將總線吞吐量提高到4.2GB/s。    SCSI(Small Computer System Interface,小型計算機系統接口)原是一種廣泛應用於小型機上的高速數據傳輸技術,現在也越來越多地出現在低端PC服務器上,並正在成為PC服務器的標准接口。第五代Ultra160 SCSI在完全支持SCSI設備的同時,性能達到了Ultra2 SCSI(80MB/s)的兩倍,並支持設備向後兼容,可以連接包括硬盤驅動器、CD-ROM、磁帶驅動器、光盤以及掃描儀在內的眾多新、老設備。另外,Ultra160 SCSI還支持域確認和循環冗余檢測(CRC)技術,其中域確認不僅可為SCSI設置可靠的速度限制,同時還可以幫助管理軟件監控性能、調整總線以獲得更大的吞吐量,預測可能出現的問題,提示管理員進行必要的維護,而循環冗余檢測技術則可使每個數據塊包含數學編碼形式的多余字節,通過接收設備驗證其內容,保證所有數據以正確的形式到達目的地。    智能化輸入/輸出技術是為了滿足不同類型操作系統之間、各種主機平台之間移植設備驅動程序的需要而開發的面向分布式輸入/輸出處理的數據傳輸技術。該技術具有設備無關性,可將驅動程序中用於管理設備的部分與用於特定操作系統的部分分開處理,同時還隱藏了各機制之間的通訊本質,從而為PC服務器提供了處理器獨立性和總線獨立性。該技術支持多個獨立處理器之間的信息傳遞,可有效滿足高帶寬應用程序(如網絡視頻、集群和客戶機/服務器處理)中對輸入/輸出吞吐量的較高要求。另外,該技術還提供一種開放的、基於標准的方法,既能改進現有驅動程序,又可為新一代可移植、智能化輸入/輸出解決方案的快速發展提供框架。    處理器新技術    在高端計算領域,PC服務器一直面臨著來自RISC服務器的強有力挑戰。雖然在性能和功能上,利用各種高新技術武裝起來的PC服務器正在不斷改進和完善,但傳統的IA32體系架構卻一直被認為存在許多無法避免的缺陷。顯然,要提升PC服務器在網絡時代的號召力,就必須從IA32開刀。此時,64位處理器的應用不僅標志著PC服務器從傳統的32位躍遷到了64位,而且還徹底改變了整個服務器市場的布局。由於采用了顯式並行指令(EPIC)、64位體系結構、分支預測執行以及更多的計算單元和流水線等技術,使得該處理器在性能和效率上有了極大提高。又由於64位地址空間可支持巨量內存和更寬的總線,因而整個系統更容易支持四路或八路SMP結構以及更大的I/O和三級高速緩存。    為了進一步提高可用性,現代許多PC服務器開始在處理器方面實現冗余結構。對稱多處理器(Symmetric Multiple Processor)技術可以實現在一台PC服務器上使用多個處理器,使之共享內存和總線結構,操作系統則能將任務對稱地分布在每個處理器上,從而極大地提高數據的處理能力,增加數據傳輸的帶寬,同時也使得處理器具有冗余功能。采用了該技術的PC服務器在一個處理器出錯時,另一個處理器將會接管全部工作,保證系統的正常運行。未來,采用該技術的冗余處理器還有望實現熱拔插。


   存儲新技術    支持IDE接口的硬盤是現代PC機上廣泛應用的重要外存,它安裝方便、操作簡單、價格低廉、品牌眾多,特別是磁盤的磁道度非常高,使得海量存儲成為可能。PC服務器上的IDE RAID與IDE硬盤一樣,安裝和操作都要比SCIS系統容易得多,且價格非常低廉。它還可以集成i960芯片,使之達到RAID5,最多時可支持6塊IDE硬盤。另外,由於IDE硬盤技術發展迅速,接口速度已達到了ATA100,磁道密度遠遠高於SCSI硬盤,所以IDE RAID存儲系統的性能也達到了相當程度,並正在成為低端PC服務器的標准功能。    熱拔插技術    熱拔插(Hot Plug)技術可使管理員在線對服務器進行維護,及時更換、維修故障部件,從而減少因停機造成的損失。目前,PC服務器上常見的可熱拔插部件包括硬盤、電源、風扇以及網卡等PCI設備,相信今後就連處理器等核心部件也可做到熱拔插。    當然,要進行熱拔插操作,必須有冗余技術的支持,比如,冗余雙電源系統就可對某個電源模塊實現熱拔插,因為還有一個電源可為服務器提供能源保障;而硬盤系統若做了RAID,盤上的數據就有了備份,這時也可以對硬盤進行熱拔插,否則在拔掉出錯硬盤後將無法恢復其中的數據。    容錯技術    低端PC服務器的可用性同樣需要容錯機制保證,而PC機中經常出現的死機現象則是服務器絕對不能容忍的。同時,也正是容錯技術的大量采用使得低端PC服務器檔次低而性能不低。目前主要的容錯技術有內存糾錯技術ECC(Error Checking and Correction)、服務器自動重啟技術(Auto Server Restart)、可擦寫ROM技術(ReFlash ROM)和基於主板的管理控制器技術BMC(Baseboard Management Controller)等。已被廣泛應用於低端PC服務器的ECC內存糾錯技術是一種服務器透明檢測及故障糾錯技術,它在發現並更正一個內存錯誤的同時可使壞數據位從RAM上被擦除,從而有效減少無法更正的多位錯誤的發生。自動重啟技術當然是指PC服務器可以在無人管理的情況下完成重新啟動過程,以極快的速度恢復系統運行。而集成了BMC芯片的PC服務器則可以通過相關服務器管理軟件,在本地或遠程監控系統,控制系統的開/關機以及遠程對系統進行BIOS升級等。



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