细观低端PC服务器之技术聚焦篇
时间：2007-02-17 来源：PHP爱好者
低端PC服务器的传统应用优势主要体现在可扩展性、升级能力、兼容性、可管理性、可操作性等方面。特别是近年来，该类服务器的关键部件的性能越来越高，技术越来越成熟，而整机结构中的控制能力和安全性、可靠性、可管理性等也越来越强，机箱内外设计和散热布局也越来越科学，体形则越来越小巧，所有这些恰巧迎合了中小企业用户希望在有限空间实现持续计算和不断扩展业务的迫切需求，于是出现了市场热销的可喜局面。下面，我们就来简单介绍一下该类服务器的主要技术。
I/O新技术
应用于中小企业的低端PC服务器大都运行在客户机/服务器计算环境，该环境中的最终用户对服务器中的数据、应用程序等资源具有较强的依赖性，当大量客户机同时访问服务器时，很容易造成传输通道的涌塞，所以I/O瓶颈一直是低端PC服务器的突出问题。虽然在大量采用高性能专用Pentinm III Xeon处理器、ECC内存、高速SCSI硬盘和RAID磁盘阵列之后，PC服务器的运行速度、可靠性、稳定性等得以极大提高，但长期以来，I/O数据传输较慢与处理器速度太快仍旧未能得到有效统一，致使处理器的高性能失去了应有的意义。因此，致力于处理器、局部存储器和I/O设备之间的协同工作，克服PC服务器系统的I/O瓶颈，使其能更好地为最终用户提供一个有效的工作环境，一直是广大厂商的研发重点之一。
众所周知，PC服务器的IA体系架构与小型机的RISC体系架构的最大区别是I/O结构的不同。前者的数据传输特点与PC机一样，也是通过ISA和PCI总线来进行的，而后者的数据传输则是采用交换方式来进行的，这种体系架构上的差异不仅对系统性能、而且对可靠性和稳定性都会产生重大影响。如何才能既保留IA架构在管理、维护方面的简便，又能改善系统的传输性能呢？于是，传输速率更快的PCI总线、第五代SCSI总线和智能化输入/输出（I2O）等数据传输技术应运而生。
自上个世纪末开始，在32位PC机领域，掀起了在内存和主板上应用100MHz、133MHz和150MHz高主频的热潮，该潮流很快便波及到PC服务器领域，使得传统的33MHz PCI低带宽总线一跃变成了100/133MHz PCI高带宽总线，从而极大地提高了系统的I/O数据传输能力。据悉，由Intel和几家国际著名IT公司共同开发的应用于PC服务器的改进型64位66MHz PCI总线更可将总线吞吐量提高到4.2GB/s。
SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）原是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术，现在也越来越多地出现在低端PC服务器上，并正在成为PC服务器的标准接口。第五代Ultra160 SCSI在完全支持SCSI设备的同时，性能达到了Ultra2 SCSI（80MB/s）的两倍，并支持设备向后兼容，可以连接包括硬盘驱动器、CD-ROM、磁带驱动器、光盘以及扫描仪在内的众多新、老设备。另外，Ultra160 SCSI还支持域确认和循环冗余检测（CRC）技术，其中域确认不仅可为SCSI设置可靠的速度限制，同时还可以帮助管理软件监控性能、调整总线以获得更大的吞吐量，预测可能出现的问题，提示管理员进行必要的维护，而循环冗余检测技术则可使每个数据块包含数学编码形式的多余字节，通过接收设备验证其内容，保证所有数据以正确的形式到达目的地。
智能化输入/输出技术是为了满足不同类型操作系统之间、各种主机平台之间移植设备驱动程序的需要而开发的面向分布式输入/输出处理的数据传输技术。该技术具有设备无关性，可将驱动程序中用于管理设备的部分与用于特定操作系统的部分分开处理，同时还隐藏了各机制之间的通讯本质，从而为PC服务器提供了处理器独立性和总线独立性。该技术支持多个独立处理器之间的信息传递，可有效满足高带宽应用程序（如网络视频、集群和客户机/服务器处理）中对输入/输出吞吐量的较高要求。另外，该技术还提供一种开放的、基于标准的方法，既能改进现有驱动程序，又可为新一代可移植、智能化输入/输出解决方案的快速发展提供框架。
处理器新技术
在高端计算领域，PC服务器一直面临着来自RISC服务器的强有力挑战。虽然在性能和功能上，利用各种高新技术武装起来的PC服务器正在不断改进和完善，但传统的IA32体系架构却一直被认为存在许多无法避免的缺陷。显然，要提升PC服务器在网络时代的号召力，就必须从IA32开刀。此时，64位处理器的应用不仅标志着PC服务器从传统的32位跃迁到了64位，而且还彻底改变了整个服务器市场的布局。由于采用了显式并行指令（EPIC）、64位体系结构、分支预测执行以及更多的计算单元和流水线等技术，使得该处理器在性能和效率上有了极大提高。又由于64位地址空间可支持巨量内存和更宽的总线，因而整个系统更容易支持四路或八路SMP结构以及更大的I/O和三级高速缓存。
为了进一步提高可用性，现代许多PC服务器开始在处理器方面实现冗余结构。对称多处理器（Symmetric Multiple Processor）技术可以实现在一台PC服务器上使用多个处理器，使之共享内存和总线结构，操作系统则能将任务对称地分布在每个处理器上，从而极大地提高数据的处理能力，增加数据传输的带宽，同时也使得处理器具有冗余功能。采用了该技术的PC服务器在一个处理器出错时，另一个处理器将会接管全部工作，保证系统的正常运行。未来，采用该技术的冗余处理器还有望实现热拔插。
存储新技术
支持IDE接口的硬盘是现代PC机上广泛应用的重要外存，它安装方便、操作简单、价格低廉、品牌众多，特别是磁盘的磁道度非常高，使得海量存储成为可能。PC服务器上的IDE RAID与IDE硬盘一样，安装和操作都要比SCIS系统容易得多，且价格非常低廉。它还可以集成i960芯片，使之达到RAID5，最多时可支持6块IDE硬盘。另外，由于IDE硬盘技术发展迅速，接口速度已达到了ATA100，磁道密度远远高于SCSI硬盘，所以IDE RAID存储系统的性能也达到了相当程度，并正在成为低端PC服务器的标准功能。
热拔插技术
热拔插（Hot Plug）技术可使管理员在线对服务器进行维护，及时更换、维修故障部件，从而减少因停机造成的损失。目前，PC服务器上常见的可热拔插部件包括硬盘、电源、风扇以及网卡等PCI设备，相信今后就连处理器等核心部件也可做到热拔插。
当然，要进行热拔插操作，必须有冗余技术的支持，比如，冗余双电源系统就可对某个电源模块实现热拔插，因为还有一个电源可为服务器提供能源保障；而硬盘系统若做了RAID，盘上的数据就有了备份，这时也可以对硬盘进行热拔插，否则在拔掉出错硬盘后将无法恢复其中的数据。
容错技术
低端PC服务器的可用性同样需要容错机制保证，而PC机中经常出现的死机现象则是服务器绝对不能容忍的。同时，也正是容错技术的大量采用使得低端PC服务器档次低而性能不低。目前主要的容错技术有内存纠错技术ECC（Error Checking and Correction）、服务器自动重启技术（Auto Server Restart）、可擦写ROM技术（ReFlash ROM）和基于主板的管理控制器技术BMC（Baseboard Management Controller）等。已被广泛应用于低端PC服务器的ECC内存纠错技术是一种服务器透明检测及故障纠错技术，它在发现并更正一个内存错误的同时可使坏数据位从RAM上被擦除，从而有效减少无法更正的多位错误的发生。自动重启技术当然是指PC服务器可以在无人管理的情况下完成重新启动过程，以极快的速度恢复系统运行。而集成了BMC芯片的PC服务器则可以通过相关服务器管理软件，在本地或远程监控系统，控制系统的开/关机以及远程对系统进行BIOS升级等。
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I/O新技术
应用于中小企业的低端PC服务器大都运行在客户机/服务器计算环境，该环境中的最终用户对服务器中的数据、应用程序等资源具有较强的依赖性，当大量客户机同时访问服务器时，很容易造成传输通道的涌塞，所以I/O瓶颈一直是低端PC服务器的突出问题。虽然在大量采用高性能专用Pentinm III Xeon处理器、ECC内存、高速SCSI硬盘和RAID磁盘阵列之后，PC服务器的运行速度、可靠性、稳定性等得以极大提高，但长期以来，I/O数据传输较慢与处理器速度太快仍旧未能得到有效统一，致使处理器的高性能失去了应有的意义。因此，致力于处理器、局部存储器和I/O设备之间的协同工作，克服PC服务器系统的I/O瓶颈，使其能更好地为最终用户提供一个有效的工作环境，一直是广大厂商的研发重点之一。
众所周知，PC服务器的IA体系架构与小型机的RISC体系架构的最大区别是I/O结构的不同。前者的数据传输特点与PC机一样，也是通过ISA和PCI总线来进行的，而后者的数据传输则是采用交换方式来进行的，这种体系架构上的差异不仅对系统性能、而且对可靠性和稳定性都会产生重大影响。如何才能既保留IA架构在管理、维护方面的简便，又能改善系统的传输性能呢？于是，传输速率更快的PCI总线、第五代SCSI总线和智能化输入/输出（I2O）等数据传输技术应运而生。
自上个世纪末开始，在32位PC机领域，掀起了在内存和主板上应用100MHz、133MHz和150MHz高主频的热潮，该潮流很快便波及到PC服务器领域，使得传统的33MHz PCI低带宽总线一跃变成了100/133MHz PCI高带宽总线，从而极大地提高了系统的I/O数据传输能力。据悉，由Intel和几家国际著名IT公司共同开发的应用于PC服务器的改进型64位66MHz PCI总线更可将总线吞吐量提高到4.2GB/s。
SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）原是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术，现在也越来越多地出现在低端PC服务器上，并正在成为PC服务器的标准接口。第五代Ultra160 SCSI在完全支持SCSI设备的同时，性能达到了Ultra2 SCSI（80MB/s）的两倍，并支持设备向后兼容，可以连接包括硬盘驱动器、CD-ROM、磁带驱动器、光盘以及扫描仪在内的众多新、老设备。另外，Ultra160 SCSI还支持域确认和循环冗余检测（CRC）技术，其中域确认不仅可为SCSI设置可靠的速度限制，同时还可以帮助管理软件监控性能、调整总线以获得更大的吞吐量，预测可能出现的问题，提示管理员进行必要的维护，而循环冗余检测技术则可使每个数据块包含数学编码形式的多余字节，通过接收设备验证其内容，保证所有数据以正确的形式到达目的地。
智能化输入/输出技术是为了满足不同类型操作系统之间、各种主机平台之间移植设备驱动程序的需要而开发的面向分布式输入/输出处理的数据传输技术。该技术具有设备无关性，可将驱动程序中用于管理设备的部分与用于特定操作系统的部分分开处理，同时还隐藏了各机制之间的通讯本质，从而为PC服务器提供了处理器独立性和总线独立性。该技术支持多个独立处理器之间的信息传递，可有效满足高带宽应用程序（如网络视频、集群和客户机/服务器处理）中对输入/输出吞吐量的较高要求。另外，该技术还提供一种开放的、基于标准的方法，既能改进现有驱动程序，又可为新一代可移植、智能化输入/输出解决方案的快速发展提供框架。
处理器新技术
在高端计算领域，PC服务器一直面临着来自RISC服务器的强有力挑战。虽然在性能和功能上，利用各种高新技术武装起来的PC服务器正在不断改进和完善，但传统的IA32体系架构却一直被认为存在许多无法避免的缺陷。显然，要提升PC服务器在网络时代的号召力，就必须从IA32开刀。此时，64位处理器的应用不仅标志着PC服务器从传统的32位跃迁到了64位，而且还彻底改变了整个服务器市场的布局。由于采用了显式并行指令（EPIC）、64位体系结构、分支预测执行以及更多的计算单元和流水线等技术，使得该处理器在性能和效率上有了极大提高。又由于64位地址空间可支持巨量内存和更宽的总线，因而整个系统更容易支持四路或八路SMP结构以及更大的I/O和三级高速缓存。
为了进一步提高可用性，现代许多PC服务器开始在处理器方面实现冗余结构。对称多处理器（Symmetric Multiple Processor）技术可以实现在一台PC服务器上使用多个处理器，使之共享内存和总线结构，操作系统则能将任务对称地分布在每个处理器上，从而极大地提高数据的处理能力，增加数据传输的带宽，同时也使得处理器具有冗余功能。采用了该技术的PC服务器在一个处理器出错时，另一个处理器将会接管全部工作，保证系统的正常运行。未来，采用该技术的冗余处理器还有望实现热拔插。
存储新技术
支持IDE接口的硬盘是现代PC机上广泛应用的重要外存，它安装方便、操作简单、价格低廉、品牌众多，特别是磁盘的磁道度非常高，使得海量存储成为可能。PC服务器上的IDE RAID与IDE硬盘一样，安装和操作都要比SCIS系统容易得多，且价格非常低廉。它还可以集成i960芯片，使之达到RAID5，最多时可支持6块IDE硬盘。另外，由于IDE硬盘技术发展迅速，接口速度已达到了ATA100，磁道密度远远高于SCSI硬盘，所以IDE RAID存储系统的性能也达到了相当程度，并正在成为低端PC服务器的标准功能。
热拔插技术
热拔插（Hot Plug）技术可使管理员在线对服务器进行维护，及时更换、维修故障部件，从而减少因停机造成的损失。目前，PC服务器上常见的可热拔插部件包括硬盘、电源、风扇以及网卡等PCI设备，相信今后就连处理器等核心部件也可做到热拔插。
当然，要进行热拔插操作，必须有冗余技术的支持，比如，冗余双电源系统就可对某个电源模块实现热拔插，因为还有一个电源可为服务器提供能源保障；而硬盘系统若做了RAID，盘上的数据就有了备份，这时也可以对硬盘进行热拔插，否则在拔掉出错硬盘后将无法恢复其中的数据。
容错技术
低端PC服务器的可用性同样需要容错机制保证，而PC机中经常出现的死机现象则是服务器绝对不能容忍的。同时，也正是容错技术的大量采用使得低端PC服务器档次低而性能不低。目前主要的容错技术有内存纠错技术ECC（Error Checking and Correction）、服务器自动重启技术（Auto Server Restart）、可擦写ROM技术（ReFlash ROM）和基于主板的管理控制器技术BMC（Baseboard Management Controller）等。已被广泛应用于低端PC服务器的ECC内存纠错技术是一种服务器透明检测及故障纠错技术，它在发现并更正一个内存错误的同时可使坏数据位从RAM上被擦除，从而有效减少无法更正的多位错误的发生。自动重启技术当然是指PC服务器可以在无人管理的情况下完成重新启动过程，以极快的速度恢复系统运行。而集成了BMC芯片的PC服务器则可以通过相关服务器管理软件，在本地或远程监控系统，控制系统的开/关机以及远程对系统进行BIOS升级等。
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