什么是mbb

1.什么是MBB结构

MBB的全称是Modular Building Block，每个BB（Building Block）可包含4路CPU，若干内存和I/O卡。在Sun服务器上称BB为board；在HP服务器上称BB为cell；在原先的Compaq服务器上称BB为quad。不同BB内的CPU可以有不同的时钟频率。所有的BB通过一种称为crossbar switch的交换机制连接在一起。crossbar switch可以提供BB之间的点对点的高速连接。

采用MBB技术可以比较容易的设计出拥有更多数量CPU的服务器。在这种服务器上既可以运行一个操作系统，也可以在一个或多个BB上运行多个操作系统。这就是所谓的服务器（基于物理分区）的逻辑分区。

MBB技术从出现到现在已经超过十年了，最早是由Sequent (NumaQ)公司在八十年代末到九十年代初时发明并采用的。Cray公司在九十年代初时在它的Cray 6400上采用了MBB技术，该机型是Sun E10000的前身；Compaq公司在2000年一季度发布了它的基于MBB技术的机型Wildfire (GS320)；HP公司发布了业界最后一款基于MBB技术的机型Superdome，那是在2000年三季度。Sun公司在2001年三季度发布的Starfire (F15K)在体系结构上并无变化，只是将原来E10000上的CPU换成了SPARC3而已。

2.MBB结构的优点

基于MBB技术的服务器是由多个BB构成的，所以它天生具有物理分区（Physical Partition）的特性。前面提到在MBB服务器上存在一个连接BB的互连机制（crossbar switch），它工作在一个固定的时钟频率上。

例如，在Sunfire服务器上的Uniboard机制就是完成这种互连功能的。其总线时钟是150MHz，不管CPU的主频是多少（600，750，900，1050MHz），它是固定不变的。所带来的问题是数据／指令被传送出去的等待时间过长。这是典型的高CPU时钟频率和低总线速度的矛盾。

所有的MBB结构的服务器都具有一个"显著"的优势：可以热插拔CPU板和内存板。这是因为每一个BB是物理分开的，每个4路CPU板可以单独从系统中隔离出来并将其下电。 但有一点需要注意：在一个运行的系统中，从一个BB中拔出CPU、内存或I/O板是有限制的，这基于每个机型的设计不同而不同。例如，Sun 6800服务器就有一个警告标签，其注明每个Uniboard槽在系统运行时空槽位的时间不能超过60秒（而且电源、温度等环境因素必须控制在一定的范围内）。由此推断，F12K／F15K可能时间会更短。

3. MBB结构的缺陷

HP公司当初发布Superdome服务器时，曾公布了它与HP其它UNIX服务器的相对性能值。64路CPU的Superdome（MBB结构）的相对性能值是20，8路N4000（共享结构）的相对性能值是6.3。我们可以看到，8倍数量的CPU换来的只是3倍性能的提升。

造成这种现象的根本原因就在MBB结构上。Superdome上的每个cell（BB）里的CPU、内存或I/O卡可能需要访问其它cell里的数据。crossbar switch在cell之间建立点对点的连接，但同时带来延迟（latency）。即如果一个连接请求建立不成功时，则会再试一次直到建立连接成功，而此时其它的连接请求将会等待。在实际环境中，很多客户通过建立物理分区（每个分区中最多12到16个CPU）的方法来尽量减少这种延迟的影响。这种做法将原来CPU个数较多的机器分成了若干个有较少CPU个数的机器，当然也就不是原来宣称的服务器的扩展性了（例如具有64路CPU的服务器）。

Sun和Compaq公司的具有MBB结构的服务器里都有类似的crossbar switch结构，当然都存在相同的数据访问延迟的缺陷：点对点的连接必须建立，同时这种连接的建立是竞争的。

Sun公司宣称其服务器的扩展性是线性的，即服务器的性能随着CPU个数的增加呈线性增长。它是用SPECintRate和SPECjbb2000这两个基准测试值来证明的。我们需要指出的是：这两种测试方法只是基于CPU本身，并没有共享数据的访问和网络及硬盘I/O的发生。很显然，这与实际情况是不相符的。

我们谈服务器的性能是整体的去看。有很多可以整体评价服务器性能的基准测试，例如：TPC/C、Oracle ASB11i、Peoplesoft、SAP、Baan、JDEdwards等。这些测试方法都具有数据库访问、模拟客户的实际应用和很大的I/O访问量等特点。

4. 以POWER4为芯片的IBM UNIX服务器的设计

IBM UNIX（p系列）服务器的设计思想是共享式的，即所有CPU可以同等的看到所有的内存和I/O的连接方式：一种全新的为数据／指令流提供足够的高速通路的体系结构。

p系列服务器CPU数量的增加是一个成比例渐进的过程。目前p690上的最大CPU个数是32路。从p690"以少胜多"的实例来看，服务器CPU数量的多少并不真正代表其处理能力的高低。P690（32路CPU）胜过Superdome（64路CPU）就是一个有力的证明。

POWER4和以POWER4为芯片的服务器在设计上有两个重要点：

· 消除对数据传送的约束

· 数据传送能力是随着CPU性能的增长而增长

下面将比较详细的做一介绍：

(1) 在POWER4芯片上设计了较大的缓冲区。一个POWER4芯片（chip）上有两个核心处理器，每个核心处理器有一个L1缓冲器（32KB数据和64KB指令），并且每个芯片上有一个共享的L2缓冲器（1.5MB）。这个L2缓冲器的时钟频率是核心处理器的一半。每个 L2缓冲器有三个32字节宽的总线与两个核心处理器相连，用于向两个核心处理器传送指令和数据。另外还有三条8字节宽的总线用于从两个核心处理器回传数据给L2缓冲器。POWER4创造了第一个消除了控制信号和数据传送冲突的CPU结构。

POWER4处理器有一个L3缓冲器控制器，它是与32MB大小的L3缓冲器的接口。在业界有一种说法：任何I/O都是不好的，即CPU运行时所需的数据不在内存里，需要从外设中读入。最理想的状态是处理器运行时所需要的指令/数据全都满足，其次是指令/数据在L1缓冲器中，再其次是在L2缓冲器中，再其次是在L3缓冲器中，最差的情况是在内存里。p系列服务器上的缓冲区总数量是Sun服务器的四倍，是HP服务器的十五倍。 (2) 在POWER4的设计中存在一个称作分布式交换器（distributed switch）的连接机制。它提供在一个MCM（Multi-Chip Module）上的处理器之间的点对点的连接，也用于在不同的MCM上的处理器之间的点对点的连接。这个分布式交换器的时钟频率是CPU的时钟频率的一半。例如，如果是1.3GHz POWER4的处理器，则分布式交换器提供16字节宽、时钟是650MHz的点对点总线连接。

IBM目前提供给UNIX市场的服务器，真正实现了CPU处理能力和服务器处理能力的线性增长。

什么是服务器

服务器是计算机的一种，它是网络上一种为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机，它在网络操作系统的控制下，将与其相连的硬盘、磁带、打印机、Modem及各种专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享，也能为网络用户提供集中计算、信息发表及数据管理等服务。它的高性能主要体现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。

目前，按照体系架构来区分，服务器主要分为两类：ISC（精简指令集）架构服务器：这是使用RISC芯片并且主要采用UNIX操作系统的服务器，如Sun公司的SPARC、HP公司的PA－RISC、DEC的Alpha芯片、SGI公司的MIPS等。

IA架构服务器：又称CISC（复杂指令集）架构服务器，即通常所讲的PC服务器，它是基于PC机体系结构，使用Intel或与其兼容的处理器芯片的服务器，如联想的万全系列、HP的Netserver系列服务器等。

从当前的网络发展状况看，以“小、巧、稳”为特点的IA架构的PC服务器得到了更为广泛的应用。

服务器是一种高性能计算机，作为网络的节点，存储、处理网络上80％的数据、信息，因此也被称为网络的灵魂。做一个形象的比喻：服务器就像是邮局的交换机，而微机、笔记本、PDA、手机等固定或移动的网络终端，就如散落在家庭、各种办公场所、公共场所等处的电话机。我们与外界日常的生活、工作中的电话交流、沟通，必须经过交换机，才能到达目标电话；同样如此，网络终端设备如家庭、企业中的微机上网，获取资讯，与外界沟通、娱乐等，也必须经过服务器，因此也可以说是服务器在“组织”和“领导”这些设备。

服务器的构成与微机基本相似，有处理器、硬盘、内存、系统总线等，它们是针对具体的网络应用特别制定的，因而服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。尤其是随着信息技术的进步，网络的作用越来越明显，对自己信息系统的数据处理能力、安全性等的要求也越来越高，如果您在进行电子商务的过程中被黑客窃走密码、损失关键商业数据；如果您在自动取款机上不能正常的存取，您应该考虑在这些设备系统的幕后指挥者————服务器，而不是埋怨工作人员的素质和其他客观条件的限制。

服务器技术之EMP技术

目前服务器的技术热点主要有:IRISC与CISC技术、处理器技术、多处理器技术（AMP技术、SMP技术、MPP技术、COMA技术、集群技术和NUMA技术）、SCSI接口技术、智能I/O技术、容错技术、磁盘阵列技术、热插拔技术、双机热备份。

服务器在网络中承担传输和处理大量数据的任务，要具备高可伸缩性、高可靠性、高可用性和高可管理性。IA－64体系将带动服务器技术特性的提高，如高性能CPU、多处理器技术、总线和内存技术、容错技术、群集技术、硬件管理接口、均衡服务器平台技术等。

EMP（Emergency Management Port）技术

EMP（Emergency Management Port）技术也是一种远程管理技术，利用EMP技术可以在客户端通过电话线或电缆直接连接到服务器，来对服务器实施异地操作，如关闭操作系统、启动电源、关闭电源、捕捉服务器屏幕、配置服务器BIOS等操作，是一种很好的实现快速服务和节省维护费用的技术手段。 应用ISC和EMP两种技术可以实现对服务器进行远程监控管理。

服务器技术之RAID冗余磁盘阵列技术

目前服务器的技术热点主要有:IRISC与CISC技术、处理器技术、多处理器技术（AMP技术、SMP技术、MPP技术、COMA技术、集群技术和NUMA技术）、SCSI接口技术、智能I/O技术、容错技术、磁盘阵列技术、热插拔技术、双机热备份。

服务器在网络中承担传输和处理大量数据的任务，要具备高可伸缩性、高可靠性、高可用性和高可管理性。IA－64体系将带动服务器技术特性的提高，如高性能CPU、多处理器技术、总线和内存技术、容错技术、群集技术、硬件管理接口、均衡服务器平台技术等。

RAID(Redundant Array of Independent Disks)冗余磁盘阵列技术

RAID技术是一种工业标准，各厂商对RAID级别的定义也不尽相同。目前对RAID级别的定义可以获得业界广泛认同的有4种，RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1和RAID 5。

RAID 0是无数据冗余的存储空间条带化，具有成本低、读写性能极高、存储空间利用率高等特点，适用于Video/Audio信号存储、临时文件的转储等对速度要求极其严格的特殊应用。但由于没有数据冗余，其安全性大大降低，构成阵列的任何一块硬盘的损坏都将带来灾难性的数据损失。所以，若在RAID 0中配置4块以上的硬盘，对于一般应用来说是不明智的。

RAID 1是两块硬盘数据完全镜像，安全性好，技术简单，管理方便，读写性能均好。但它无法扩展（单块硬盘容量），数据空间浪费大，严格意义上说，不应称之为"阵列"。

RAID 0＋1综合了RAID 0和RAID 1的特点，独立磁盘配置成RAID 0，两套完整的RAID 0互相镜像。它的读写性能出色，安全性高，但构建阵列的成本投入大，数据空间利用率低，不能称之为经济高效的方案。

负载均衡技术概览

当前，无论在企业网、园区网还是在广域网如Internet上，业务量的发展都超出了过去最乐观的估计，上网热潮风起云涌，新的应用层出不穷，即使按照当时最优配置建设的网络，也很快会感到吃不消。尤其是各个网络的核心部分，其数据流量和计算强度之大，使得单一设备根本无法承担，而如何在完成同样功能的多个网络设备之间实现合理的业务量分配，使之不致于出现一台设备过忙、而别的设备却未充分发挥处理能力的情况，就成了一个问题，负载均衡机制也因此应运而生。

负载均衡建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价有效的方法扩展服务器带宽和增加吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。它主要完成以下任务：解决网络拥塞问题，服务就近提供，实现地理位置无关性 ；为用户提供更好的访问质量；提高服务器响应速度；提高服务器及其他资源的利用效率；避免了网络关键部位出现单点失效。

对一个网络的负载均衡应用，可以从网络的不同层次入手，具体情况要看对网络瓶颈所在之处的具体分析，大体上不外乎从传输链路聚合、采用更高层网络交换技术和设置服务器集群策略三个角度实现。

■传输链路聚合

为了支持与日俱增的高带宽应用，越来越多的PC机使用更加快速的链路连入网络。而网络中的业务量分布是不平衡的，核心高、边缘低，关键部门高、一般部门低。伴随计算机处理能力的大幅度提高，人们对多工作组局域网的处理能力有了更高的要求。当企业内部对高带宽应用需求不断增大时（例如Web访问、文档传输及内部网连接），局域网核心部位的数据接口将产生瓶颈问题，瓶颈延长了客户应用请求的响应时间。并且局域网具有分散特性，网络本身并没有针对服务器的保护措施，一个无意的动作（像一脚踢掉网线的插头）就会让服务器与网络断开。

通常，解决瓶颈问题采用的对策是提高服务器链路的容量，使其超出目前的需求。例如可以由快速以太网升级到千兆以太网。对于大型企业来说，采用升级技术是一种长远的、有前景的解决方案。然而对于许多企业，当需求还没有大到非得花费大量的金钱和时间进行升级时，使用升级技术就显得大材小用了。在这种情况下，链路聚合技术为消除传输链路上的瓶颈与不安全因素提供了成本低廉的解决方案，

链路聚合技术，将多个线路的传输容量融合成一个单一的逻辑连接。当原有的线路满足不了需求，而单一线路的升级又太昂贵或难以实现时，就要采用多线路的解决方案了。目前有4种链路聚合技术可以将多条线路“捆绑”起来。同步IMUX系统工作在T1/E1的比特层，利用多个同步的DS1信道传输数据，来实现负载均衡。IMA是另外一种多线路的反向多路复用技术，工作在信元级，能够运行在使用ATM路由器的平台上。用路由器来实现多线路是一种流行的链路聚合技术，路由器可以根据已知的目的地址的缓冲（cache）大小，将分组分配给各个平行的链路，也可以采用循环分配的方法来向线路分发分组。多重链路PPP，又称MP或MLP，是应用于使用PPP封装数据链路的路由器负载平衡技术。MP可以将大的PPP数据包分解成小的数据段，再将其分发给平行的多个线路，还可以根据当前的链路利用率来动态地分配拨号线路。这样做尽管速度很慢，因为数据包分段和附加的缓冲都增加时延，但可以在低速的线路上运行得很好。

链路聚合系统增加了网络的复杂性，但也提高了网络的可靠性，使人们可以在服务器等关键LAN段的线路上采用冗余路由。对于IP系统，可以考虑采用VRRP（虚拟路由冗余协议）。VRRP可以生成一个虚拟缺省的网关地址，当主路由器无法接通时，备用路由器就会采用这个地址，使LAN通信得以继续。总之，当主要线路的性能必需提高而单条线路的升级又不可行时，可以采用链路聚合技术。

更高层交换

大型的网络一般都是由大量专用技术设备组成的，如包括防火墙、路由器、第2层/3层交换机、负载均衡设备、缓冲服务器和Web服务器等。如何将这些技术设备有机地组合在一起，是一个直接影响到网络性能的关键性问题。现在许多交换机提供第四层交换功能，可以将一个外部IP地址映射为多个内部IP地址，对每次TCP连接请求动态使用其中一个内部地址，达到负载均衡的目的。有的协议内部支持与负载均衡相关的功能，例如HTTP协议中的重定向能力。

Web内容交换技术，即URL交换或七层交换技术，提供了一种对访问流量的高层控制方式。Web内容交换技术检查所有的HTTP报头，根据报头内的信息来执行负载均衡的决策，并可以根据这些信息来确定如何为个人主页和图像数据等内容提供服务。它不是根据TCP端口号来进行控制的，所以不会造成访问流量的滞留。如果Web服务器已经为图像服务、SSL对话、数据库事务服务之类的特殊功能进行了优化，那么，采用这个层次的流量控制将可以提高网络的性能。目前，采用第七层交换技术的产品与方案，有黎明网络的iSwitch、交换机，Cisco的CDN（内容交换网络系统）等。

服务器群集解决方案

在某些情况下，例如，某网站内部职员和外部客户同时使用网站，而公司要将内部职员的服务请求连接到一个较慢的服务器来为外部客户提供更多的资源，这时就可以使用Web内容交换技术。Web主机访问控制设备也可以使用这种技术来降低硬件成本，因为它可以轻易地将访问多个主机的用户流量转移给同一个Web服务器。如果用户访问量增加到一定程度，这些流量还可以被转移到专用的Web服务器设备，虽然这种专用设备的成本较高，但是由于使用的是相同的Web内容交换技术来控制流量，所以网络的结构框架就不用再进行改变了。

但是，使用Web内容交换技术的负载均衡设备所能支持的标准和规则的数目有限，其采用的标准和规则的灵活性也有限。另外，负载均衡设备所能监测到HTTP报头的深度也是限制内容交换能力的一个因素。如果所要找的信息在负载均衡设备所不能监测的字段内，那内容交换的作用就无法发挥。而且，内容交换还受到能够同时开启的TCP连接数量以及TCP连接的建立和断开比率的限制。另外，Web内容交换技术还会占用大量的系统资源（包括内存占用和处理器占用）。对Web内容交换技术进行的测试表明，操纵Web内容的吞吐量是很费力的，有时只能得到很小的性能改进。所以，网络管理员必须认真考虑投入与回报的问题。

■带均衡策略的服务器群集

如今，服务器必须具备提供大量并发访问服务的能力，其处理能力和I/O能力已经成为提供服务的瓶颈。如果客户的增多导致通信量超出了服务器能承受的范围，那么其结果必然是――宕机。显然，单台服务器有限的性能不可能解决这个问题，一台普通服务器的处理能力只能达到每秒几万个到几十万个请求，无法在一秒钟内处理上百万个甚至更多的请求。但若能将10台这样的服务器组成一个系统，并通过软件技术将所有请求平均分配给所有服务器，那么这个系统就完全拥有每秒钟处理几百万个甚至更多请求的能力。这就是利用服务器群集实现负载均衡的最初基本设计思想。

早期的服务器群集通常以光纤镜像卡进行主从方式备份。令服务运营商头疼的是关键性服务器或应用较多、数据流量较大的服务器一般档次不会太低，而服务运营商花了两台服务器的钱却常常只得到一台服务器的性能。新的解决方案见图，通过LSANT（Load Sharing Network Address Transfer）将多台服务器网卡的不同IP地址翻译成一个VIP(Virtual IP)地址，使得每台服务器均时时处于工作状态。原来需要用小型机来完成的工作改由多台PC服务器完成，这种弹性解决方案对投资保护的作用是相当明显的――既避免了小型机刚性升级所带来的巨大设备投资，又避免了人员培训的重复投资。同时，服务运营商可以依据业务的需要随时调整服务器的数量。

网络负载均衡提高了诸如Web服务器、FTP服务器和其他关键任务服务器上的因特网服务器程序的可用性和可伸缩性。单一计算机可以提供有限级别的服务器可靠性和可伸缩性。但是，通过将两个或两个以上高级服务器的主机连成群集，网络负载均衡就能够提供关键任务服务器所需的可靠性和性能。

为了建立一个高负载的Web站点，必须使用多服务器的分布式结构。上面提到的使用代理服务器和Web服务器相结合，或者两台Web服务器相互协作的方式也属于多服务器的结构，但在这些多服务器的结构中，每台服务器所起到的作用是不同的，属于非对称的体系结构。非对称的服务器结构中每个服务器起到的作用是不同的，例如一台服务器用于提供静态网页，而另一台用于提供动态网页等等。这样就使得网页设计时就需要考虑不同服务器之间的关系，一旦要改变服务器之间的关系，就会使得某些网页出现连接错误，不利于维护，可扩展性也较差。

能进行负载均衡的网络设计结构为对称结构，在对称结构中每台服务器都具备等价的地位，都可以单独对外提供服务而无须其他服务器的辅助。然后，可以通过某种技术，将外部发送来的请求均匀分配到对称结构中的每台服务器上，接收到连接请求的服务器都独立回应客户的请求。在这种结构中，由于建立内容完全一致的Web服务器并不困难，因此负载均衡技术就成为建立一个高负载Web站点的关键性技术。

总之，负载均衡是一种策略，它能让多台服务器或多条链路共同承担一些繁重的计算或I/O任务，从而以较低成本消除网络瓶颈，提高网络的灵活性和可靠性。

高端服务器技术

服务器性能指标以系统响应速度和作业吞吐量为代表。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。

技术目标

服务器所要求的高扩展性、高可用性、易管理性、高可靠性不仅是厂商追求的技术目标，也是用户所需求的。

可扩展性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同时，又保护投资。

http://www.people.com.cn/GB/it/306/2087/2682/20020904/815071.html http://bbs.rzlanshan.gov.cn/dispbbs.asp?boardID=3&ID=5048

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