服務器(Serve)又稱伺服器,是網絡環境下為客戶提供各種服務的專用計算機,在網絡環境中,服務器承擔著數據的存儲、轉發、發布等關鍵任務,是網絡中不可或缺的重要組成部分。
服務器的主要功能是提供網絡服務,一般由高性能計算機承擔。服務器上運行網絡操作系統,通過網絡操作系統控制和協調網絡中各工作站的運行,處理和響應各工作站發來的各種網絡操作要求。服務器通常配備高性能的硬件和專門的操作系統,以確保其能夠處理大量的請求,并提供高擴展性和高穩定性,同時還具備易用性、可管理性的特性。
服務器的概念來自于排隊論,最早于1953年被肯德爾提出。服務器的技術經歷了從主機計算到客戶機/服務器再到多層結構的三個階段,涵蓋了大型機、小型機、微機、Unix服務器、PC服務器、Web服務器等不同的類型和應用。進入二十一世紀,云計算的出現和發展給服務器技術帶來了新的變革,云計算提供了不同的服務形式,如IaaS、PaaS和SaaS,以及更先進的虛擬化技術,如容器技術。隨著云計算技術不斷發展成熟,云計算市場也面臨著新的需求和機遇。
服務器有多種類型,可以根據不同的標準進行分類。例如,按CPU類型,有RISC和IA兩種架構;按應用層次,有企業級、部門級、工作組級和入門級;按用途,有文件、打印、通信和應用四種服務器;按機箱結構,有臺式(塔式)、機架式和刀片式三種服務器。不同類型的服務器可以在英特網應用中發揮各自的作用,滿足不同的業務和應用需求。
發展歷程
起源
服務器這個詞語在計算機網絡中使用來源于排隊論(Queuing Theory),它可以追溯到1953年肯德爾(Kendall)發表的介紹肯德爾記法(Kendall's notation)一文,文中首次將服務器(Server)與服務(Service)聯系起來。
發展
自從1946年ENIAC(Electronic Numerical Integrator and 計算機,電子數值積分計算機)——第一臺可編程的通用電子計算機誕生,計算機和相關技術迅速發展。計算機應用體系結構先后經歷了3個階段,即主機計算(Mainframe)、客戶機/服務器(Client/Server,C/S)和多層結構(N-Tier)。在主機計算階段,計算機按性能規模劃分為大型機、小型機和微機。
由于大型機技術復雜,而且多為專用系統、不開放,一般為主機/終端結構,因此一直被稱為大型機,而不能稱為服務器。為了適應市場需求,世界上第一臺小型機——PDP-8在1963年被迪吉多研制出來。1969年,貝爾實驗室和麻省理工學院共同在DEC公司的小型計算機上研制出了第一個多任務操作系統——Unix。小型機通過與開放的unix操作系統的結合,達到了高性能和開放性的完美融合,被稱之為Unix服務器,迅速普及到整個工業界和學術。后來,服務器也不局限于小型機的概念范圍,也不依賴于某種操作系統,而包括各種檔次的主機。也就是說,服務器不再以機器類型和操作系統分類,而是以應用方式分類。
微機中的工業標準服務器(俗稱PC服務器)則起源于PC(personal computer)技術。自1981年IBM公司推出第一臺個人電腦后,1982年康柏電腦(Compaq)公司推出第一臺個人電腦兼容機以來,PC機迅速普及,成為個人辦公的重要設備;微軟公司開發的Windows系列操作系統和相關軟件也隨之成為個人計算的主要平臺。隨著企業對計算機實用系統和聯網需求的進一步發展,PC服務器和Windows NT操作系統也應運而生,發展勢頭迅猛。同時PC服務器和NT操作系統也開始從小規模局域網辦公環境向高端或集群系統發展。
隨著計算機網絡,首先是局域網技術的發展和開放式系統的出現,計算機應用的體系結構進入了客戶機/服務器階段,當一臺接入網絡的計算機有其他計算機提供各種網絡服務(如數據、文件的共享等)時,它就被當作服務器,而那些用于訪問服務器資料的計算機則被稱為客戶機。
進入20世紀90年代以后,由于Intemet飛速式發展和Web技術日益成熟,由Tim Berners-Lee(蒂姆·李)于1990年創建的CERN httpd(歐洲核子研究組織超文本傳輸協議守護程序)是最早的Web服務器,它標志著Web服務器的誕生。計算機應用的體系結構進入了多層結構,在多層結構中,其核心層仍然是數據和應用服務器。
突破
進入二十一世紀,云計算的興起開始改變服務器技術的面貌。2000年,“云計算”一詞就已經出現在“康柏”的內部文件中。2006年,亞馬遜(Amazon)公司推出了一項Web服務,提供規模可調的云托管服務,讓開發人員能夠更輕易地使用 Web級計算(彈性云計算),這標志著云服務的開始。同年,谷歌(Google)首席執行官埃里克·施密特(Eric Schmidt)也在搜索引擎大會(SES San Jose 2006)上首次提出了“云計算”(Cloud Computing)的概念。云計算將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上,資源池是可以自我維護和管理的虛擬計算資源,通常是一些大型服務器集群,包括計算服務器、存儲服務器和寬帶資源等。
2008年,云計算開始得到實際應用,出現了許多云計算提供商,如微軟、谷歌、亞馬遜等。云計算的服務形式也逐漸分化為基礎設施即服務/硬件即服務(IaaS/HaaS)、平臺即服務(PaaS)和軟件即服務(SaaS),IaaS為系統運行提供必要基礎建設的云服務,相當于為計算機提供基礎服務的服務器和存儲器;PaaS為運行應用提供必要的硬件和OS等平臺的云服務;SaaS軟件部署在服務器上,用戶無須參與軟件的安裝、維護、更新等,只需按實際需求和實際使用情況付費。2010年,微軟推出了Microsoft Azure云計算平臺,提供了計算和存儲等服務。2013年,容器技術開始興起,為云計算提供了更輕量級、更高效的虛擬化方案。Docker公司發布了開源的容器引擎Docker,使得容器技術得到了廣泛的應用和發展。截至到2015年,谷歌云計算已經擁有100多萬臺服務器,亞馬遜、IBM、微軟、雅虎等的“云”均擁有幾十萬臺服務器。
2016年,云計算市場進入了成熟階段,亞馬遜、微軟、谷歌等巨頭之間的競爭日益激烈,同時也出現了一些專注于垂直領域的云服務提供商,如阿里云、騰訊云、華為云等。2020年,受2019冠狀病毒病疫情的影響,云計算的需求和應用大幅增長,云計算被納入國家“新基建”的范疇,云計算技術、產業、應用等多方面的發展呈現出新的趨勢和機遇。
虛擬化作為云計算的基礎,可以讓一臺物理服務器之上同時運行多臺虛擬服務器。在用戶眼中獨立運行的虛擬服務器,底層卻在共享物理服務器的CPU、內存等硬件資源。服務器技術的持續進步從物理服務器到云服務器、虛擬化技術等多個領域,不斷推動著數字化和網絡化時代的發展。
特性
服務器是專用計算機,主要在網絡環境中提供各種服務,如數據存儲、轉發和發布。它們比普通計算機具有更高的數據處理速度和系統可靠性,以滿足連續工作的需求。服務器的硬件結構由PC發展而來,與PC類似,但包含特殊的服務器技術,以支持更高的負載、穩定性和擴展能力。
高穩定性
為了承擔企業關鍵任務,服務器必須具備極高的穩定性,尤其在銀行、醫療、電信等關鍵領域,它們需24小時不間斷運行。這種穩定性遠超普通PC,因此服務器的硬件與軟件設計必須專門化。關鍵部件如機箱、電源、風扇等都需特別設計并提供冗余,還有專門的服務器操作系統和應用軟件。服務器的處理器通常設定較低的主頻以及前端總線用來減少發熱,增加穩定性。內存技術采用ECC(錯誤檢查和糾正)、Chipkill(一種ECC內存保護技術)、內存鏡像和在線備份等,提升數據可靠性。此外,HDD熱插拔技術和磁盤陣列也是為確保數據安全和服務器穩定運行而設計的。
高性能
服務器對于性能的要求同樣很高,因為服務器是在網絡計算環境中提供服務的計算機,承載著網絡中的關鍵任務,維系著網絡服務的正常運行,所以為了實現提供服務所需的高處理能力,服務器的硬件采用與PC不同的專門設計。
服務器的處理器相對PC處理器具有更大的二級緩存,高端的服務器處理器甚至集成了遠遠大于PC的三級緩存,并且服務器一般采用雙路甚至多路處理器,來提供強大的運算能力。服務器的芯片組芯片組提供了對雙路、多路處理器的支持。服務器的內存為了實現更高的數據可靠性和穩定性,服務器內存集成了ECC、Chipkill等內存檢錯糾錯功能。在存儲系統方面,服務器硬盤為了能夠提供更高的數據讀取速度,一般采用SCSI(小型計算機系統接口)接口和SAS(串行連接小型計算機系統接口)接口。此外服務器上一般會應用RAID技術,來提高磁盤性能并提供數據冗余容錯。
高擴展性
服務器的可擴展性是服務器適應應用變化的重要指標之一。服務器在成本上遠高于PC,并且承擔企業關鍵任務,一旦更新換代需要投入很大的資金和維護成本,所以相對來說服務器更新換代比較慢。企業信息化的要求也不是一成不變,所以服務器要留有一定的擴展空間。高擴展性讓服務器可以隨著應用的增長,服務器系統能通過添加適當的資源而不必重新設置和更改應用的前提下,即可適應應用在容量、吞吐率、所支持的用戶數等方面遞增的性能要求。相對于PC來說,服務器上一般提供了更多的擴展插槽,并且內存、HDD擴展能力也高于PC,如主流服務器上一般會提供8個或12個內存插槽,提供6個或8個硬盤托架。
易用性
服務器的易用性對于用戶特別是一些技術力量相對薄弱的單位來講至關重要。社會保險的一些基層機構一般很少配備專門的網絡維護人才,因而應重視服務器的易用性。服務器由于其功能和技術方面的特征,使其在易用性上比PC機操作困難得多。因此,用戶必須考慮的指標有:是否包括詳細、全面而又易于查閱的各類文檔;是否具有在線查詢的用戶導航軟件;是否容易獲得系統運行狀態的各種信息;是否預裝有可以對整個系統運行狀況進行監控和報警的管理軟件;是否具有可使用戶易于對系統進行維護的詳細指導資料等。
可管理性
服務器的可管理性主要體現在服務器的管理方式(如遠程管理)、系統部件運行狀態的自動監視、故降自動報警、冗余組件自動切換等方面,其最顯著的作用就是減少維護人員的工時占用和避免系統停機帶來的損失,它包括硬件管理和軟件管理兩方面。在硬件方面,通常的做法是在服務器上板上集成各種傳感器,用于實時監控服務器上各個硬件的工作,同時安裝管理軟件井借助計算機網絡實現遠程監控;軟件方面則體現在網絡操作系統提供了對服務器進行管理的工具。服務器的管理性能直接影響服務器的易用性,系統的可管理性既是IT部門的迫切要求,又對企業經營效益起著非常關鍵的作用。
架構和組成
硬件
網絡環境中,要求指定的計算機能夠存儲數據,并能保護網絡防止非法入侵,這種服務器與臺式機相似,只是有更多的內存和存儲器。確定一臺服務器的依據是用戶需求和整個網絡的規模,服務器通常要保護冗余,以避免異常停機。服務器的基本硬件是中央處理器、內存、HDD、主板、網卡、電源。
中央處理器
中央處理器(Central Processing Unit,CPU)是一塊超大規模的集成電路,是一臺計算機的運算核心和控制核心。服務器應用的中央處理器,緩存通常比臺式機系統的緩存要大很多,而且中央處理器還具有冗余的處理器電源模塊。如果一個模塊停止工作,其他模塊會共享電源負荷,直到替換了有缺陷的模塊為止。企業級服務器可以安裝多個中央處理器,可以是對稱的或者是非對稱的。如果使用的操作系統不支持,則多處理器便沒有價值了。Windows 2000 Server操作系統支持4個中央處理器,Windows 2000 Advanced Server操作系統可支持8個中央處理器。
內存
內存(Memory)是計算機中重要的部件之一,它是與CPU進行溝通的橋梁。計算機中所有程序的運行都是在內存中進行的,因此內存的性能對計算機的影響非常大。服務器的內存要比臺式機的大很多,并且通常會結合最新內存技術。服務器內存最重要的方面就是奇偶校驗和糾錯,因為服務器要處理大量的數據,這兩方面極其重要。
奇偶校驗是一種數據校驗方法,通過對二進制數求和并與指定數值比較來判斷數據完整性。它可以設定為偶數或奇數校驗。糾錯碼(Error-Correcting Code,ECC)內存,又稱錯誤檢測和糾正內存,能夠發現并修正單一位元的錯誤,同時檢測多位錯誤。主流服務器多使用Registered ECC內存,這種內存因集成增強電流驅動的芯片而能支持更大內存容量,并通過特定電路確保內存信號同步,因此成為服務器內存的首選。
硬盤
HDD(Hard Disk Drive,HDD)是電腦主要的存儲媒介之一,由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成。碟片外覆蓋有鐵磁性材料。服務器是網絡數據的核心,服務器硬盤就是這個核心的數據倉庫,所有的軟件和用戶數據都存儲在這里。對于用戶,儲存在服務器上的硬盤數據是最寶貴的,因此硬盤的可靠性就非常重要。為了使硬盤能夠適應大數據量、超長工作時間的工作環境,服務器一般在速度、穩定、安全性方面都與普通電腦硬盤有較大區別,比如更快的讀寫速度,利用RAID技術實現冗余,并且支持熱插拔。
主板
主板(Mainboard),又稱系統板(Systemboard)或母板(Motherboard);它安裝在機箱內,是計算機最基本的也是最重要的部件之一。主板一般為矩形電路板,上面安裝了組成計算機的主要電路系統,所有的功能部件都連接到主板上。服務器的主板考慮了數據吞吐量和冗余性,它的組件要比臺式機中的質量高很多。服務器主板通常有一個集成的小型計算機系統接口(Small Computer System Interface,SCSI)控制臺,臺式機一般都沒有。服務器有熱交換的硬驅,通常在廉價磁盤的冗余陣列5配置中。在這個配置中,當硬驅發生故障時,服務器可以采用另一個硬驅上的數據,系統不會發生中止。服務器主板可以安裝多條內存,對于可尋址的幾兆字節內存的系統,這是可行的。
網卡
網卡(Network Interface Card,NIC)是服務器必備的設備,用于服務器與交換機等網絡設備之間的連接。服務器一般會應用集成的網卡,可以是雙端口。網卡提供了冗余,可以給網絡分段。大部分網卡是100Mbps,1000Mbps網卡也在很多服務器上得到應用。集成的網卡能夠以總線寬度訪問總線,也就是說,如果總線是32位的,則網卡一次發送32位數據,如果總線是64位的,則網卡一次發送64位的數據。服務器的網卡相對于傳統的臺式機具有數量多、數據傳輸速度快、CPU占用率低、安全性能高的特點。
電源
服務器電源(Power Source)的供電質量非常重要,它的抗干擾能力和線程化程度對服務器運行有很大影響。因此服務器的電源必須為附加的內存,HDD、PCI槽和冷卻功能提供更多的能量。在冗余方面,可以采用兩個電源共同分擔服務器的負荷。當一個電源發生故障時,另一個電源能夠處理服務器的負荷,直到發生故障的電源被修好或被替換掉。UPS電池(UPS)是電源的調節設備,在電源發生故障的情況下起作用。UPS包含電池和一個變換器,該變換器在電源中斷時可以提供一定時間的電能。選擇UPS主要是考慮當前配置和電源故障發生時它能提供電能的時間。通過UPS,可以在電源發生故障的情況下安全的關閉服務器。
軟件
操作系統
操作系統(Operating System,OS)是每臺服務器上安裝的第一個軟件。它是控制和管理計算機硬件與軟件資源、支持計算機聯網通信、提供多種應用服務的基礎軟件,也是各類應用程序加載、運行的軟件支撐平臺。常用的操作系統分為unix、Windows、Linux和NetWare等。一臺服務器能夠安裝和兼容哪一類操作系統一般在出廠時就已基本確定,用戶在選購服務器時也會連同操作系統一起購買。
網絡操作系統的性能除了取決于網絡硬件設備的性能和網絡結構設計外,在很大程度上會受到局域網中服務器的操作系統性能的影響。選擇工作組級服務器的操作系統時,應考慮系統的可靠性,即能否負擔大量用戶的服務請求、以較快的速度處理數據、合理地排列服務等。無論在單機環境還是在聯機環境中,系統是否便于使用和管理都是最大化雇員工作效率和滿意度的關鍵因素。此外,降低成本也是絕大多數企業優先考慮的問題。Windows Server 2008 R2、Windows Server 2012 R2等操作系統憑借其標準的安全性、可管理性和可靠性等,成為小企業的首選。高級用戶(尤其是對安全性比較關注的用戶)可以考慮采用Linux。
類型及功能
按CPU類型分類
RISC架構服務器
RISC(Reduced Instruction Set 計算機,精簡指令集)架構服務器使用RISC芯片,主要采用UNIX操作系統。RISC的指令系統相對簡單,只要求硬件執行有限且常用的部分指令,大部分復雜的操作使用成熟的編譯技術,由簡單指令合成。中高檔計算機(特別是高檔計算機)較多使用采用RISC指令系統的CPU(中央處理器),主要的RISC處理器芯片生產商是IBM公司,其產品為Power系列處理器。
IA架構服務器
IA(英特爾 Architecture,英特爾架構)架構服務器就是PC(personal computer)服務器,包含CISC(復雜指令計算)架構的服務器和VLIW(超長指令集)架構的服務器。IA架構采用了開放體系結構,因而有大量的硬件和軟件的支持者。
CISC架構的服務器
從計算機誕生以來,人們一直沿用CISC(Complex Instruction Set Computer,復雜指令系統計算)指令集方式。在CISC微處理器中,程序的各個指令按順序串行執行,每條指令中的各個操作也按順序串行執行。順序執行控制簡單,但計算機的利用率不高,執行速度慢。CISC架構的服務器以IA-32架構(英特爾架構)為主,主要采用Windows,Linux.84等操作系統,多為中低檔計算機所采用。
VLIM架構的服務器
VLIW(Very Long Instruction Word,超長指令集)架構米用先進的EPIC(顯示并行指令)設計,又稱IA-64架構。VLIW要比CISC和RISC強,每時鐘周期VLIW可運行20條指令,而RISC只能運行4條指令,CISC更少只能運行1~3條指令。VLIW的最大優點是簡化了處理器的結構,刪除了處理器內部許多復雜的控制電路,這些電路通常是超標量芯片(CISC和RISC)協調并行工作時必須使用的。VLIW的結構簡單,芯片制造成本低廉,能耗少,其性能比超標量芯片高。基于VLIW架構的微處理器主要有英特爾公司的IA-64和AMD公司的X86-64,由于IA-64架構不能很好地兼容IA-32架構上的軟件,因此基于IA-64的計算機占比并不高。
按應用層次分類
企業級服務器
企業級服務器屬于高檔服務器行列,普遍可支持4~8個CPU。它一般具有多PCI通道和內存擴展板設計、高內存帶寬、大容量熱插拔硬盤和熱插拔電源、超強的數據處理能力和群集性能等。企業級服務器的機箱一般為機柜式的,有的還由幾個機柜組成,像大型機一樣。企業級服務器產品最大的特點就是它具有高度的容錯能力、優良的擴展性能、故障預報警功能、在線診斷,及熱插拔性能。有的企業級服務器還引入了大型計算機的許多優良特性。這類服務器所采用的芯片也都是幾大服務器開發、生產廠商獨有的CPU芯片,所采用的操作系統一般是unix。
企業級服務器用于聯網計算機在數百臺以上、對處理速度和數據安全要求非常高的大型網絡。企業級服務器的硬件配置最高,系統可靠性也最強。適合運行在需要處理大量數據、高處理速度和對可靠性要求極高的金融、證券、交通、郵電、通信或大型企業。
部門級服務器
這類服務器是屬于中檔服務器之列,可以支持2~4個CPU,具備比較完全的硬件配置,如磁盤陣列、存儲托架等。部門級服務器的最大特點是集成了大量的監測及管理電路,具有全面的服務器管理能力,可監測如溫度、電壓、風扇、機箱等狀態參數,結合標準服務器管理軟件,使管理人員及時了解服務器的工作狀況。
大多數部門級服務器具有優良的系統擴展性,能夠在用戶業務量迅速增大時及時在線升級系統,充分保護用戶投資。它是企業網絡中分散的各基層數據采集單位與最高層的數據中心保持順利連通的必要環節,一般為中型企業的首選,也可用于金融、電信等行業。 部門級服務器一般采用unix操作系統。
工作組服務器
工作組服務器是一個比入門級高一個層次的服務器,一般支持1~2個CPU。它只能連接一個工作組(50臺左右)數量的用戶,網絡規模較小,服務器的穩定性也不像企業級服務器那樣高。工作組服務器具有以下幾方面的特點:大容量內存、功能較全面、可管理性強、易于維護以及增強服務器管理功能的SM總線。
工作組服務器較入門級服務器來說性能有所提高,功能有所增強,有一定的可擴展性,適用于為中小企業提供Web(網絡)、Mail(郵箱)等服務,也可以用于學校的數字校園網、多媒體教室的建設等。但容錯和冗余性能仍不完善,也不能滿足大型數據庫系統的需求。
入門級服務器
入門級服務器通常只使用一個CPU,并根據需要來配置相應的內存和大容量HDD。這類服務器所包含的服務器特性并不是很多,通常只具備以下幾方面特性:具備一些基本硬件的備用部件,如硬盤、電源、風扇等;采用SCSI接口硬盤(也有采用SATA串行接口的);采用RAID技術。
這類服務器主要采用Windows或者Linux網絡操作系統,這種服務器與一般的PC機很相似。入門級服務器所連的終端比較有限,其穩定性、可擴展性以及容錯冗余性能僅適用于沒有大型數據庫數據交換、日常工作網絡流量不大,無須長期不間斷開機的小型企業。
按用途分類
文件服務器
文件服務器在網絡操作系統的控制下,文件服務器管理存儲設備中的文件,并提供給網絡上的各個客戶端計算機共享。它只負責共享信息的管理、接收、發送,不幫助工作站對所要求的信息進行處理。這是網絡中最普遍、最基本的應用。
打印服務器
打印服務器管理打印任務隊列,并將網絡上的多個打印機提供給客戶機共享。打印服務的開銷一般不大,通常與文件服務器合并在一起。
打印服務器包括兩部分。第一部分在服務器端。打印機可連接在一臺獨立的硬件打印服務器上,該服務器又與網絡連接;或者打印機有一塊內部打印服務器卡。第二部分是文件服務器或主機的打印服務器軟件。該軟件捕獲一個打印輸出,并將其發送到一個打印機隊列。當發生打印問題時,優先檢查打印機的打印服務器和文件服務器或主機上的打印服務器軟件。
通信服務器
通信服務器用于管理通信設備,將其提供給客戶機共享,以減少網絡的TCO(TotalCost Ownership,總體擁有成本),并完成各個“小網”之間的連接和管理。由于需要不停地處理通信設備的硬件中斷,所以通信服務器的CPU負載很重,在網絡中一般使用專門的服務器來提高通信服務。
應用服務器
應用服務器是指介于應用和操作系統之間為應用提供通用服務和功能的軟件,功能通常包括數據管理、應用服務、消息傳遞、身份驗證和API管理等。應用服務器為應用開發者提供便利,對程序代碼運行所依賴的底層基礎設施網絡、存儲以及操作系統底層包的復雜調用進行封裝,制定了企業級應用開發規范,開發者只需遵循開發規范,基于預封裝的接口即可快速開發應用程序,讓開發者真正只專注于業務邏輯的實現,從而更有效地構建應用。
按機箱結構分類
臺式服務器(塔式服務器)
臺式服務器也稱為塔式服務器,它的外形與日常使用的立式PC差不多,由于其插槽多,所以機箱比較大,像個碩大的柜子。塔式服務器的主板擴展性較強,配置可以很高,冗余擴展也可以很齊備,而且成本低。塔式服務器的應用范圍非常廣,是使用得最多的服務器,其局限性在于當需要采用多臺服務器同時工作以滿足較高的服務器應用需求時,由于塔式服務器個體比較大,占用空間多,不便于管理協同工作。
機架式服務器
機架式服務器機架式服務器的外形看起來不像計算機而像交換機,有1U(1U=4.45cm)、2U、4U等規格。機架式服務器是一種優化結構的塔式服務器,占用空間小,便于統一管理,電源線和LAN連接線等整齊地放在機柜里,可有效防止意外。受到內部空間的限制,機架式服務器的擴充性有限,且散熱性較差,應用范圍也比較有限,只能專注于某一方面的應用,如應用于遠程存儲和Web服務的提供等。
刀片式服務器
刀片式服務器是一種高可用、高密度的低成本服務器平臺,專門為特殊行業和高密度計算環境而設計,最適合群集計算和網絡服務。其中的每個刀片就是一塊系統主板。這些主板可以通過本地HDD啟動自己的操作系統,類似于一臺臺獨立的服務器。刀片式服務器是專門為特殊應用行業和高密度計算機環境設計的,其主要結構為一個大型主體機箱,內部可插上許多“刀片”,每塊刀片為一塊系統母板。此時,每塊主板運行自己的系統,服務于制定的用戶群,相互之間沒有關聯。
此外,可以通過系統軟件將“刀片”集合成一個服務器集群,在集群模式下,所有“刀片”可以連接起來提供高速的網絡環境,并共享資源,為相同的用戶群服務爭在集群中插入新的“刀片”可以提高整體性能。由于每塊“刀片”都支持熱插拔,因此系統可以輕松地進行替換,并將維護時間縮短到最短。刀片式服務器比機架式服務器更節省空間,同時,散熱要求也更高,往往要在機箱內安裝大型強力風扇來散熱。此類服務器雖然較節省空間,但是其機柜與刀片的價格較高,一般應用于大型的數據中心或者需要大規模計算的領域,如銀行、電信、金融行業,以及互聯網數據中心等。
管理維護
安全管理
若要對服務器進行安全管理,首先必須搞清其服務器的用途,針對服務器的服務功能和地位選擇服務器各種技術,減少不必要的資源浪費,充分發揮服務器資源的性能。對于普通用戶來說可以不采用雙機容錯、雙機熱備份、災難性恢復、內存冗余、CPU冗余等技術。
綜合考慮各種服務器技術的優缺點,減少不必要的資源浪費,采用磁盤陣列技術和電源冗余技術及Windows NT服務器的安全技術就足以使服務器得到很大程度的安全。磁盤陣列和電源冗余要求每塊SCSI磁盤的空間大小相同,3-32塊磁盤,電源的功率相同才能得以保證磁盤陣列和電源的冗余,最好是型號相同的磁盤和電源。
性能監控
對服務器的內存使用率、CPU使用率、HDD運行情況等的監控和數據統計可以幫助管理人員了解和掌握服務器的狀態,實現對服務器與設備的統一管理。服務性的性能監控要包含支持對CPU、內存、硬盤等資源的消耗和使用情況的監視,以及支持對運行進程和服務的資源占用和狀態的監視。
群集設計
服務器群集是一種將多臺服務器通過軟件和網絡連接成一個高可用性的計算機群組,能夠協同完成任務,對于客戶端就像是一個單一的服務器。群集服務器之間共享數據存儲空間,通過內部局域網互相監控狀態,當一臺服務器故障時,其應用程序會被其他服務器自動接管。存儲系統一般使用磁盤鏡像或共享磁盤(如SAN系統)來實現數據共享。服務器群集主要有三個方面的應用:一是用于提供不間斷服務,具有容錯和備份機制,如雙機熱備系統;二是用于高負載業務,負載均衡技術有助于確保Web服務能夠視情況靈活處理最重的通信負載,同時,保持對計劃內和計劃外服務器停機的戒備。三是用于科學計算,通過在服務器上運行專門軟件,把一個問題計算工作分布到多臺計算機共同完成。
服務器群集的工作模式有三種:主動/被動模式、主動/主動群集模式以及服務器群集和網絡均衡模式。主動/被動模式是一種高可用性但低效率的模式,它需要一臺備機在主機故障時接管工作,數據通過共享存儲系統保持一致。主動/主動群集模式是一種高效率但可能影響性能的模式,它需要兩臺或多臺主機同時運行服務并互相檢測,數據也通過共享存儲系統保持一致。服務器群集和網絡均衡模式是一種綜合了前兩種模式優點的模式,它需要多臺主機一起工作并為服務定義備用主機,數據和負載通過共享存儲系統和負載均衡器進行分配。
部署
服務器系統是網絡資源管理的關鍵,其部署方式直接影響網絡性能和效率。在大型網絡中,建議將公共服務服務器置于網絡中心,而將業務應用服務器分布在各部門子網中。中型網絡應根據應用需求選擇配置方案,如將相關應用部署在同一服務器或服務器群組上以提高效率。對于小型網絡,由于維護和成本限制,建議使用易于維護、功能全面的入門級或工作組級服務器,并集中放置于網絡中心。
性能指標
系統響應速度
系統響應速度是服務器性能主要指標之一。響應速度是指用戶從輸人信息到服務器完成任務給出響應的時間,系統響應時間就是系統響應速度的直接體現形式,它是指從任一用戶向服務器發出任務請求到服務器最終完成該項任務并把完成結果反饋給用戶所需要的時間,時間越短證明了該系統的響應速度越快。
作業吞吐量
作業吞吐量也是服務器性能主要指標之一。作業吞吐量是指整個服務器在單位時間內完成的任務量。假定用戶不間斷地輸入請求,則在系統資源充裕的情況下,單個用戶的作業吞吐量與響應時間成反比,即響應時間越短,服務器在單位時間內完成的任務量就會提高,服務器的作業吞吐量也就會越大。
磁盤陣列
獨立磁盤冗余陣列(Redundant Array of Independent Disk,RAID)有時也簡稱為磁盤陣列(Disk Array)。在服務器的性能指標中,RAID配置是一項重要指標,因為服務器除具有較強的網絡服務能力外,還具有資源共享能力,而其服務能力和資源共享能力又與其磁盤存儲性能緊密相關。RAID是在服務器中普遍采用的技術。
RAID的基本原理是把多塊獨立的HDD(物理硬盤)按不同的方式組合起來形成一個硬盤組(邏輯硬盤),以提供比單個硬盤性能更高的存儲技術和更為可靠的數據備份技術。一旦硬件損壞,利用備份信息可以恢復其上的數據,從而保障了用戶數據的可靠性。組成磁盤陣列的方式稱為RAID級別(RAID Level)。RAID技術經過不斷的發展,已有RAID 0~RAID 7八種基本的RAID級別(可組合)。不同的RAID級別代表不同的存儲性能、數據可靠性和存儲成本。
未來趨勢
云計算(無服務器計算)
隨著互聯網的發展,服務器已經成為了現代社會不可或缺的一部分。而隨著云計算技術的不斷發展,云服務器已經成為了未來的趨勢。云服務器不僅可以提供更加穩定、高效的服務,還可以降低企業的運營成本。
云計算是一種基于互聯網的計算方式,它將計算資源、存儲資源和應用程序等服務通過互聯網提供給用戶。隨著云計算技術的不斷發展和成熟,越來越多的企業和個人開始使用云計算服務,云計算的普及程度將不斷提高。云計算不僅可以應用于企業的I系統,還可以應用于醫療、教育、金融等各個領域,云計算的應用場景將不斷擴大。人工智能、大數據、區塊鏈等技術的應用,將為云計算帶來更多的可能性。
AI服務器
AI服務器是一種能夠提供人工智能(AI)的數據服務器。它既可以用來支持本地應用程序和網頁,也可以為云和本地服務器提供復雜的AI模型和服務。Al服務器有助于為各種實時A|應用提供實時計算服務。AI服務器按應用場景可分為訓練和推理兩種,其中訓練對芯片算力要求更高,推理對算力的要求偏低。
AI服務器行業產業鏈上游主要包括芯片、PCB、連接器、線纜、電源和各類接口等。中游主要包括服務器品牌商和法蘭茜/ODM廠商,未來OEM/ODM或將逐步向JDM模式轉變。下游主要是采購服務器的各類客戶群體。此處列舉的服務器下游終端客戶群體主要是B端和G端客戶,主要包括互聯網廠商、云服務商、運營商、政府機構、金融機構等。
邊緣計算
邊緣計算是指在更接近數據生成的位置來處理、分析和存儲數據,從而實現快捷且近乎實時的分析和響應。通過將強大的邊緣計算移動到更靠近數據生成位置的地方,企業和服務提供商可以識別新的營收機會、提供創新性服務,并節約用于運營的時間和資金。邊緣計算降低了數據處理延遲,提升了響應速度,并實現了更好的網絡流量管理,同時符合安全和隱私的管轄要求。
邊緣設備(從智能相機、移動銷售點自助服務終端、醫療傳感器和工業級電腦等物聯網設備,到網關和計算基礎設施)的使用日益增多,以便獲得數據源上更快、接近實時的可操作洞察力,從而推動生成和收集的數據量的指數級增長。預計到2025年,75%的數據將在大部分數據生成的中央數據中心之外產生。企業收集的所有數據中有約90%將永遠不會使用。邊緣計算提供了一條途徑,可以通過高性能處理、低延遲連接和安全平臺從設備收集的數據中獲益。
參考資料 >
Information management: A proposal.CERN Document Server.2023-11-02
江門市政務服務數據管理局.江門市人民政府.2024-01-02
云興霞蔚系列之IaaS篇:撥云見日,極往知來.CICC.2023-12-05
云計算 — 未來的服務器趨勢.Aisa Cloud.2023-12-06
中國AI服務器市場現狀深度研究與未來前景分析報告(2022-2029年).觀研報告網.2023-12-06
什么是邊緣計算.intel.2023-12-06