请用通俗的语言解释一下什么是服务器,有哪些类型?

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服务器(SERVER)发展到今天,适应各种不同功能、不同环境的服务器不断地出现,分类标准也多种多样。

1.按应用层次划分为入门级服务器、工作组级服务器、部门级服务器和企业级服务器四类。

(1)入门级服务器

入门级服务器通常只使用一块CPU,并根据需要配置相应的内存(如256MB)和大容量IDE硬盘,必要时也会采用IDE RAID(一种磁盘阵列技术,主要目的是保证数据的可靠性和可恢复性)进行数据保护。入门级服务器主要是针对基于Windows NT,NetWare等网络操作系统的用户,可以满足办公室型的中小型网络用户的文件共享、打印服务、数据处理、Internet接入及简单数据库应用的需求,也可以在小范围内完成诸如E-mail、 Proxy 、DNS等服务。

对于一个小部门的办公需要而言,服务器的主要作用是完成文件和打印服务,文件和打印服务是服务器的最基本应用之一,对硬件的要求较低,一般采用单颗或双颗CPU的入门级服务器即可。为了给打印机提供足够的打印缓冲区需要较大的内存,为了应付频繁和大量的文件存取要求有快速的硬盘子系统,而好的管理性能则可以提高服务器的使用效率。

(2)工作组级服务器

工作组级服务器一般支持1至2个PⅢ处理器或单颗P4(奔腾4)处理器,可支持大容量的ECC(一种内存技术,多用于服务器内存)内存,功能全面。可管理性强、且易于维护,具备了小型服务器所必备的各种特性,如采用SCSI(一种总线接口技术)总线的I/O(输入/输出)系统,SMP对称多处理器结构、可选装RAID、热插拔硬盘、热插拔电源等,具有高可用性特性。适用于为中小企业提供Web、Mail等服务,也能够用于学校等教育部门的数字校园网、多媒体教室的建设等。

通常情况下,如果应用不复杂,例如没有大型的数据库需要管理,那么采用工作组级服务器就可以满足要求。目前,国产服务器的质量已与国外著名品牌相差无几,特别是在中低端产品上,国产品牌的性价比具有更大的优势,中小企业可以考虑选择一些国内品牌的产品。此外,HP等大厂商甚至推出了专门为中小企业定制的服务器。但个别企业如果业务比较复杂,数据流量比较多,而且资金允许的情况下,也可以考虑选择部门级和企业级的服务器来作为其关键任务服务器。目前HP、DELL、IBM、浪潮都是较不错的品牌。

(3)部门级服务器

部门级服务器通常可以支持2至4个PⅢ Xeon(至强)处理器,具有较高的可靠性、可用性、可扩展性和可管理性。首先,集成了大量的监测及管理电路,具有全面的服务器管理能力,可监测如温度、电压、风扇、机箱等状态参数。此外,结合服务器管理软件,可以使管理人员及时了解服务器的工作状况。同时,大多数部门级服务器具有优良的系统扩展性,当用户在业务量迅速增大时能够及时在线升级系统,可保护用户的投资。目前,部门级服务器是企业网络中分散的各基层数据采集单位与最高层数据中心保持顺利连通的必要环节。适合中型企业(如金融、邮电等行业)作为数据中心、Web站点等应用。

(4)企业级服务器

企业级服务器属于高档服务器,普遍可支持4至8个PIII Xeon(至强)或P4 Xeon(至强)处理器,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拔电源,具有超强的数据处理能力。这类产品具有高度的容错能力、优异的扩展性能和系统性能、极长的系统连续运行时间,能在很大程度上保护用户的投资。可作为大型企业级网络的数据库服务器。

目前,企业级服务器主要适用于需要处理大量数据、高处理速度和对可靠性要求极高的大型企业和重要行业(如金融、证券、交通、邮电、通信等行业),可用于提供ERP(企业资源配置)、电子商务、OA(办公自动化)等服务。

2.按服务器的处理器架构(也就是服务器CPU所采用的指令系统)划分把服务器分为CISC架构服务器、RISC架构服务器和VLIW架构服务器三种。

(1)CISC架构服务器

CISC的英文全称为“Complex Instruction Set Computer”,即“复杂指令系统计算机”,从计算机诞生以来,人们一直沿用CISC指令集方式。早期的桌面软件是按CISC设计的,并一直沿续到现在,所以,微处理器(CPU)厂商一直在走CISC的发展道路,包括Intel、AMD,还有其他一些现在已经更名的厂商,如TI(德州仪器)、Cyrix以及VIA(威盛)等。在CISC微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单,但计算机各部分的利用率不高,执行速度慢。CISC架构的服务器主要以IA-32架构(Intel Architecture,英特尔架构)为主,而且多数为中低档服务器所采用。

如果企业的应用都是基于NT平台的应用,那么服务器的选择基本上就定位于IA架构(CISC架构)的服务器。如果企业的应用主要是基于Linux操作系统,那么服务器的选择也是基于IA结构的服务器。如果应用必须是基于Solaris的,那么服务器只能选择SUN服务器。如果应用基于AIX(IBM的Unix操作系统)的,那么只能选择IBM Unix服务器(RISC架构服务器)。

(2)RISC架构服务器

RISC的英文全称为“Reduced Instruction Set Computing”,中文即“精简指令集”,它的指令系统相对简单,它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分执令,大部分复杂的操作则使用成熟的编译技术,由简单指令合成。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU,特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU。在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有Compaq(康柏,即新惠普)公司的Alpha、HP公司的PA-RISC、IBM公司的Power PC、MIPS公司的MIPS和SUN公司的Spare。

(3)VLIW架构服务器

VLIW是英文“Very Long Instruction Word”的缩写,中文意思是“超长指令集架构”,VLIW架构采用了先进的EPIC(清晰并行指令)设计,我们也把这种构架叫做“IA-64架构”。每时钟周期例如IA-64可运行20条指令,而CISC通常只能运行1-3条指令,RISC能运行4条指令,可见VLIW要比CISC和RISC强大的多。VLIW的最大优点是简化了处理器的结构,删除了处理器内部许多复杂的控制电路,这些电路通常是超标量芯片(CISC和RISC)协调并行工作时必须使用的,VLIW的结构简单,也能够使其芯片制造成本降低,价格低廉,能耗少,而且性能也要比超标量芯片高得多。目前基于这种指令架构的微处理器主要有Intel的IA-64和AMD的x86-64两种。

3.按服务器按用途划分为通用型服务器和专用型服务器两类。

(1)通用型服务器

通用型服务器是没有为某种特殊服务专门设计的、可以提供各种服务功能的服务器,当前大多数服务器是通用型服务器。这类服务器因为不是专为某一功能而设计,所以在设计时就要兼顾多方面的应用需要,服务器的结构就相对较为复杂,而且要求性能较高,当然在价格上也就更贵些。

(2)专用型服务器

专用型(或称“功能型”)服务器是专门为某一种或某几种功能专门设计的服务器。在某些方面与通用型服务器不同。如光盘镜像服务器主要是用来存放光盘镜像文件的,在服务器性能上也就需要具有相应的功能与之相适应。光盘镜像服务器需要配备大容量、高速的硬盘以及光盘镜像软件。FTP服务器主要用于在网上(包括Intranet和Internet)进行文件传输,这就要求服务器在硬盘稳定性、存取速度、I/O(输入/输出)带宽方面具有明显优势。而E-mail服务器则主要是要求服务器配置高速宽带上网工具,硬盘容量要大等。这些功能型的服务器的性能要求比较低,因为它只需要满足某些需要的功能应用即可,所以结构比较简单,采用单CPU结构即可;在稳定性、扩展性等方面要求不高,价格也便宜许多,相当于2台左右的高性能计算机价格。

4.按服务器的机箱结构来划分,可以把服务器划分为“台式服务器”、“机架式服务器”、“机柜式服务器”和“刀片式服务器”四类。

(1)台式服务器

台式服务器也称为“塔式服务器”。有的台式服务器采用大小与普通立式计算机大致相当的机箱,有的采用大容量的机箱,像个硕大的柜子。低档服务器由于功能较弱,整个服务器的内部结构比较简单,所以机箱不大,都采用台式机箱结构。这里所介绍的台式不是平时普通计算机中的台式,立式机箱也属于台式机范围,目前这类服务器在整个服务器市场中占有相当大的份额。

(2)机架式服务器

机架式服务器的外形看来不像计算机,而像交换机,有1U(1U=1.75英寸)、2U、4U等规格。机架式服务器安装在标准的19英寸机柜里面。这种结构的多为功能型服务器。

对于信息服务企业(如ISP/ICP/ISV/IDC)而言,选择服务器时首先要考虑服务器的体积、功耗、发热量等物理参数,因为信息服务企业通常使用大型专用机房统一部署和管理大量的服务器资源,机房通常设有严密的保安措施、良好的冷却系统、多重备份的供电系统,其机房的造价相当昂贵。如何在有限的空间内部署更多的服务器直接关系到企业的服务成本,通常选用机械尺寸符合19英寸工业标准的机架式服务器。机架式服务器也有多种规格,例如1U(4.45cm高)、2U、4U、6U、8U等。通常1U的机架式服务器最节省空间,但性能和可扩展性较差,适合一些业务相对固定的使用领域。4U以上的产品性能较高,可扩展性好,一般支持4个以上的高性能处理器和大量的标准热插拔部件。管理也十分方便,厂商通常提供人相应的管理和监控工具,适合大访问量的关键应用,但体积较大,空间利用率不高。

(3)机柜式服务器

在一些高档企业服务器中由于内部结构复杂,内部设备较多,有的还具有许多不同的设备单元或几个服务器都放在一个机柜中,这种服务器就是机柜式服务器。

对于证券、银行、邮电等重要企业,则应采用具有完备的故障自修复能力的系统,关键部件应采用冗余措施,对于关键业务使用的服务器也可以采用双机热备份高可用系统或者是高性能计算机,这样的系统可用性就可以得到很好的保证。

(4)刀片式服务器

刀片式服务器是一种HAHD(High Availability High Density,高可用高密度)的低成本服务器平台,是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的,其中每一块“刀片”实际上就是一块系统母板,类似于一个个独立的服务器。在这种模式下,每一个母板运行自己的系统,服务于指定的不同用户群,相互之间没有关联。不过可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下,所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境,可以共享资源,为相同的用户群服务。当前市场上的刀片式服务器有两大类:一类主要为电信行业设计,接口标准和尺寸规格符合PICMG(PCI Industrial Computer Manufacturer's Group)1.x或2.x,未来还将推出符合PICMG 3.x 的产品,采用相同标准的不同厂商的刀片和机柜在理论上可以互相兼容;另一类为通用计算设计,接口上可能采用了上述标准或厂商标准,但 尺寸规格是厂商自定,注重性能价格比,目前属于这一类的产品居多。刀片式服务器目前最适合群集计算和IxP提供互联网服务。

在谈到服务器之前,我们有必要先了解一下什么是计算机网络。从组成结构来讲,计算机网络就是通过外围的设备和连线,将分布在相同或不同地域的多台计算机连接在一起所形成的集合。从应用的角度讲,只要将具有独立功能的多台计算机连接在一起,能够实现各计算机间信息的互相交换,并可共享计算机资源的系统便可称为网络。随着人们在半导体技术(主要包括大规模集成电路LSI和超大规模集成电路VLSI技术)上不断取得更新更高的成就,计算机网络迅速地涉及到计算机和通信两个领域。一方面通过网络为计算机之间数据的传输和交换提供了必要的手段,另一方面数字信号技术的发展已渗透到通信技术中,又提高了通信网络的各项性能。计算机网络从诞生至今,一共经历了四个阶段的发展过程。

第一代计算机网络大约产生于1954年,当时它只是一种面向终端(用户端不具备数据的存储和处理能力)的计算机网络。 1946年,世界上第一台计算机(ENIAC)问世。此后的几年中,计算机与计算机之间还没有建立相互间的联系。当时,电子计算机因价格和数量等诸多因素的制约,很少有人会想到在计算机之间进行通信。1954年,随着一种叫做收发器(Transceiver)的终端研制成功,人们实现了将穿孔卡片上的数据通过电话线路发送到远地的计算机上的梦想。以后,电传打字机也作为远程终端和计算机实现了相连。

第二代计算机网络出现在1969年。刚才我们已经谈到了,早期的第一代计算机网络是面向终端的,是一种以单个主机为中心的星型网络,各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源。而第二代计算机网络则强调了网络的整体性,用户不仅可以共享主机的资源,而且还可以共享其他用户的软、硬件资源。第二代计算机网络的工作方式一直延续到了现在。如今的计算机网络尤其是中小型局域网很注重和强调其整体性,以扩大系统资源的共享范围。

第三代计算机网络出现在70年代。从所周知,早期计算机之间的组网是有条件的,在同一网络中只能存在同一厂家生产的计算机,其他厂家生产的计算机无法接入。这种现象的出现,一方面与当时的环境有关,因为当时的计算机还远远没有现在这样普及,一个大单位能够用上一台计算机就算不错了,更谈不上实现计算机之间的互联;另一方面与未建立相关的标准有关,当时的计算机网络只是部分高等学府或笠研机构针对自己的工作特点所建立的,还未能在大范围内(如不同的单位之间)进行连接,并且也缺乏一个统一的标准。针对这种情况,第三代计算机网络开始实现将不同厂家生产的计算机互联成网。1977年前后,国际标准化组织成立了一个专门机构,提出了一个各种计算机能够在世界范围内互联成网的标准框架,即著名的开放系统互联基本参考模型OSI/RM。简称为OSI。OSI模型的提出,为计算机网络技术的发展开创了一个新纪元。现在的计算机网络便是以OSI为标准进行工作的。

第四代计算机网络是在进入20世纪90年代后,随着数字通信的出现而产生的,其特点是综合化和高速化。综合化是指采用交换的数据传送方式将多种业务综合到一个网络中完成。例如人们一直在用一种与计算机网络很不相同的电话网传送语音住处但是,现在已经可以将多种业务,如语音、数据、图像等住处以二进制代码的数字形式综合到一个网络中来传送。

诸位不要以为笔者写走题儿了,介绍计算机网络的组成不过是为了把何谓服务器讲得更浅显些做个铺垫,因为四代计算机网络都是由服务器、工作站、外围设备和通信协议组成。而本文要向读者诸君介绍的服务器(Server)也正是整个网络系统的核心,它的存在就是为网络用户提供服务并管理整个网络的设备。服务器从外型来看,和普通的PC并没有什么两样,但其内部结构却与普通的个人PC机有着本质的不同。

如主板结构。服务器的主板从整个板型看,规格上比普通的ATX等类型主板都要大一些,但是仍然符合ATX标准。主要是由于特殊部件比较多,所以在布局方面和普通主板不尽相同。由于服务器主板对稳定性的要求非常高,因此在电气结构上,服务器主板比普通PC主板要求技高一筹,从电流输入开始,服务器主板便大多采用了双电源设计,以防止意外发生。服务器主板的电源接口大都远离重要部件如CPU插槽和内存插槽。输出电路种大量采用了滤波电容和线圈,使得输出的电流尽量干净。而一般主板在电源接口上就没有这么讲究。电源接口和CPU插槽非常近,从电源接口的输入电流和对CPU供电电流进 行稳压和滤波的电容和线圈位置非常近,很难避免互相干扰。由于服务器数据处理量很大,所以大都采用多CPU并行处理结构,主板上有偶数个CPU插槽。值得一提的是,在服务器主板上,CPU插槽边上大都有很多电解电容,是做滤电流杂波用的。理想的滤波应该是多个不很大电容来进行,这样既可以保证杂波被过滤 掉,又不会降低电流。服务器的最大特点是数据总线和地址总线上的负载比较大,I/O流量也比 较服务器主板一般都有多个超级I/O芯片,分别控制不同设备,以及多个总线驱动芯片增强负载能力,提高信号质量。为了减缓I/O瓶颈压力,一般应用SCSI接口磁盘系统。另外,由于服务器对于图形和声音要求都不算太高,所以很多服务器主板上都集成了声卡和显示卡。但是为了进一步减少CPU占用率并提高稳定性能,在硬声卡和显卡方面大多采用ATI公司的显示芯片和新加坡CREATIVE(创新)公司的声卡芯片。与此同时,在服务器主板上还经常集成有网卡芯片(如INTEL公司的82559)和RAID卡槽等。

如性能指标。服务器的性能指标是以系统响应速度和作业吞吐量为代表的。响应速度是指用户从输入信息到服务器完成任务给出响应的时间。作业吞吐量是整个服务器在单位时间内完成的任务量。假定用户不间断地输入请求,则在系统资源充裕的情况下,单个用户的吞吐量与响应时间成反比,即响应时间越短,吞吐量越大。为了缩短某一用户或服务的响应时间,可以分配给它更多的资源。性能调整就是根据应用要求和服务器具体运行环境和状态,改变各个用户和服务程序所分配的系统资源,充分发挥系统能力,用尽量少的资源满足用户要求,达到为更多用户服务的目的。

如扩展性能。服务器的可扩展性能与普通个人PC的升级有着本质的不同,其具体表现在两个方面:一是留有富余的机箱可用空间,二是充裕的I/O带宽。随着处理器运算速度的提高和并行处理器数量的增加,服务器性能的瓶颈将会归结为PCI及其附属设备。高扩展性意义在于用户可以根据需要随时增加有关部件,在满足系统运行要求的同时,又保护投资。

如可用性。服务器的可用性是以设备处于正常运行状态的时间比例作为衡量指标,例如99.9%的可用性表示每年有8小时的时间设备不能正常运行,99.999%的可用性表示每年有5分钟的时间设备不能正常运行。部件冗余是提高可用性的基本方法,通常是对发生故障给系统造成危害最大的那些部件(例如电源、硬盘、风扇和PCI卡)添加冗余配置,并设计方便的更换机构(如热插拔),从而保证这些设备即使发生故障也不会影响系统的正常运行,而且要使系统能及时恢复到正常的部件冗余程度。

如可管理性。可管理性旨在利用特定的技术和产品来提高系统的可靠性,降低系统的购买、使用、部署和支持费用,最显著的作用体现在减少维护人员的工时占用和避免系统停机带来的损失。服务器的管理性能直接影响服务器的易用性。可管理性是TCO各种费用之中所占比例最大的一项。有研究表明,系统的部署和支持费用远远超过了初次购买所花的费用,而付给管理和支持人员的报酬又是其中所占份额最高的。另外,工作效率的降低、商业机会的丧失和营业收入的下滑所带来的财务损失也不可忽视。因此,系统的可管理性既是IT部门的迫切要求,又对企业经营效益起着非常关键的作用。可管理性产品和工具可通过提供系统内部的有关信息而达到简化系统管理的目的。通过网络实现远程管理,技术支持人员在自己的桌面上即可解决问题,不必亲赴故障现场。系统部件可自动监视自己的工作状态,如果发现故障隐患可随时发出警告,提醒维护人员立即采取措施保护企业数据资产,故障部件更换的操作也非常简单方便。

由上所述,网络时代为服务器的应用提供了越来越广阔的空间,在网络技术和应用快速发展的今天,作为网络核心的服务器其重要性日益突出,服务器也由此进入了技术、应用和市场互动并迅速发展的新阶段。Unix操作系统由于其功能强大、技术成熟、可靠性好、网络及数据库功能强等特点,在计算机技术特别是操作系统技术的发展中具有重要的不可替代的地位和作用。尽管Unix系统受到了NT的严峻挑战,但它仍是目前唯一能在各个硬件平台上稳定运行的操作系统,并且在技术成熟程度以及稳定性和可靠性等方面仍然领先于NT。但在WINDOWS的不断追击下,Unix系统转向IA-64体系也是大势所趋,这里我们不妨来进一步看一下其经历的历程。

1994年,HP和Intel公司联合开发基于IA-64的Merced芯片。

1997年12月,Sun宣布将其基于Unix的操作系统Solaris向IA-64体系移植。

1998年1月,Compaq/Digital公司宣布与Sequent合作,将Digital Unix操作系统和Sequent的产品集成,向IA-64转移。

1998年4月,SGI宣布将其主流产品向IA-64转移。

1999年1月,IBM宣布开发支持下一代IA-64架构的Unix操作系统,将SCO的UnixWare以及Sequent的高端PTX操作系统纳入自己的AIX环境,形成一个专门针对IA-64或Merced的Unix,同年,IBM收购Sequent。

因此,Unix系统转向IA-64体系已成为业界的大趋势,最重要的是,诸多Unix厂商对它的支持将打破以往Unix和Wintel两大阵营的对立,将Unix所具备的开放性发挥到顶峰,真正实现应用系统的跨平台使用,为用户提供最大的灵活性。

与IA-32位处理器相比,IA-64位处理器除增加数据宽度外,还结合CISC和RISC技术,采用显式并行指令计算(EPIC)技术,通过专用并行指令编译器尽可能将原代码编译解析为可并行操作的“并行机器码”,完全兼容IA-32应用,保证了用户的可持续使用性。


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