服务器及存储的选型设计：机架式和刀片式服务器选配方案推荐

1.服务器选型设计

按照服务器所使用的指令集，可以分为x86服务器和非x86服务器。x86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。传统的x86服务器价格便宜、兼容性好、稳定性较差、安全性不算太高，主要用在企业的非关键业务中。但随着x86服务器的不断发展及集群技术的应用，针对大型企业要求7×24h不断运行、负载很重的大型数据库的应用，可以将多台x86服务器组成集群系统（Scale-out，横向扩展），大幅提高并行处理性能、可用性和可扩展性。这种高性价比的x86集群可以避免传统UNIX双机方案“成本高昂，备机资源平时严重闲置浪费，主机故障切换期间用户服务被迫停顿”等诸多困境，因此目前“去小型机化”的趋势趋于明显。

（1）x86服务器 x86服务器按形状可以分为以下3种：

1）塔式服务器。塔式服务器的外形与PC差不多，不同的只是机箱大一些，机架多些。由于其机箱比较大，所以在服务器的扩展性和散热方面都具有较大的优势，服务器的配置也可以很高。它可以用于功能要求比较齐全的应用。集多种服务于一体的通用型的服务器通常就是采用塔式结构的，因为功能多，组件和功耗都比较多，所以散热方面的要求更高，而大机箱是最有效的措施之一。

塔式服务器应用面较广，目前常见的入门级和工作组级服务器基本上都采用这一服务器结构类型，当然也有部门级，甚至企业级服务器采用这一结构。

2）机架式服务器。机架式是一种优化的结构类型，主要是为了尽量减少服务器对空间的占用而设计的。许多网络设备都采用了机架式的结构，如交换机、路由器、防火墙等。这样一来，这些设备按国际机柜标准进行结构设计后，就可以统一地安装在一个大型的标准机柜中。一方面可以让设备占用最小的空间，另一方面则便于与其他网络设备的连接和管理。

机架式设备都遵循国际通用标准。19in机柜是指它的宽度为19in，标准单位是in。在高度方面，标准单位是U，即平常所说的1U、2U等，U是高度单位，1U是一个基本单元高度，相当于1.75in。

机架式服务器的外部体积和内部空间大大缩小，所以机架式服务器的热稳定性要求相对比较高。这就决定了这类服务器中的组件都必须是经过优化设计和筛选的，其中许多关键组件与塔式服务器有较大的区别。机架式服务器通常采用特别的散热方式。因此，在同等配置下，机架式服务器要比塔式服务器贵许多。机架式服务器的最大优点是节省机房空间，但是扩展性能受到限制。机架式服务器的机箱较小，不可能安装太多的组件，功能不是很齐全，所有机架式服务器通常都属于功能型服务器，即专注于某一方面的应用。

3）刀片式服务器。刀片式服务器是专为特殊行业和高密度计算机环境而设计的。在结构上，它比以上两种服务器结构更为紧凑，因为它像刀片一样非常薄，而且可以根据需要选择是否插入整个服务器系统的机柜中，所以称为刀片式服务器。

刀片式服务器与机架式服务器一样，也可安装在标准的机柜中，一个单一的刀片式服务器可以直接插入到这些刀片组成的服务器系统中。每一块刀片实际上就是一块系统主板，它们可以通过本地硬盘启动自己的操作系统，类似于一个独立的服务器。在这种模式下，每一个主板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。也可以将一个个单独的服务器集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的主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。

非x86服务器包括大型机、小型机和UNIX服务器，它们是使用RISC（精简指令集）或EPIC（并行指令代码）处理器，并且主要采用UNIX和其他专用操作系统的服务器。这种服务器价格昂贵，体系封闭，但是稳定性好，性能强。

小型机是指采用8～32颗处理器，性能和价格介于PC服务器和大型主机之间的一种高性能64位计算机。一般而言，小型机具有高运算处理能力、高可靠性、高服务性、高可用性4大特点，汽车制造企业主要将小型机用于企业的核心系统中。

（2）服务器的选配 选择一款合适的服务器来满足用户的需要，需要对服务器使用有一个正确的理解。在进行服务器选配时，应根据以下3个方面来考虑。

1）网络环境及应用软件。网络环境及应用软件主要是指整个系统主要做什么应用。具体来说，就是服务器支持的用户数量、用户类型、处理的数据量等内容。不同的应用软件工作机理不同，对服务器选配的要求区别很大，常见的应用可以分为文件服务、Web服务、一般应用和数据库等。

2）可用性。服务器是整个IT系统的核心，不但在性能上需要满足网络应用需求，而且还要具有不间断地向网络客户提供服务的能力。实际上，服务器的可靠运行是整个系统稳定发挥功能的基础。

3）服务器选配。服务器类型，如低端、中端和高端的分类，只是确定了服务器所能支持的最大用户数。但要用好服务器，还需要优化配置，用最小的代价获得最佳的性能。

（3）服务器在汽车企业IT系统中的常见应用 在汽车企业的IT系统中，常见应用可以概括为以下几种，它们对服务器的要求各有所侧重。下面为了描述方便，把服务器划分为4个功能模块，即CPU、内存、磁盘子系统和网络子系统。

1）文件服务。这是最基本的应用服务，服务器相当于一个信息系统的大仓库，保证用户和服务器磁盘子系统之间快速传递数据。在服务器的各个子系统中，对系统性能影响最大的首先是网络子系统，其次是磁盘子系统，再次是内存容量，而对CPU的要求一般不高。

2）数据库服务。对系统各方面（除网络子系统外）性能要求最高的应用，如生产、销售、财务等应用系统。需要高性能CPU和快速的磁盘子系统来满足大量的随机I/O请求及数据传送。服务器瓶颈依次为：内存、磁盘子系统和CPU。

3）邮件服务。邮件服务扮演电子邮件路由器和仓库的角色。服务器瓶颈依次为：网络子系统、内存、磁盘子系统和CPU。

4）Web服务。服务器的性能是由网站内容来决定的。如果Web站点是静态的，系统瓶颈依次是：网络子系统和内存。如果Web服务器主要进行密集计算（例如动态产生Web页），则系统瓶颈依次是：内存、CPU、磁盘子系统和网络子系统。

5）多媒体服务。多媒体服务负责媒体控制及媒体流在网络上传输的功能，I/O吞吐量对服务器性能起着关键的影响。视频服务器的瓶颈依次是：网络子系统、磁盘子系统和内存。音频服务对服务器硬件配置要求很低，现在的服务器子系统一般不会成为瓶颈。

6）终端服务。终端服务执行各种应用程序并把结果传送给用户，所有负载均加在服务器上。系统的瓶颈依次为：内存、CPU和网络子系统。

7）主域控制器。主域控制器是网络、用户和计算机的管理中心，负责提供安全的网络工作环境。主域控制器不但响应用户的登录需求，而且在服务器间同步和备份用户账号、WINS和DHCP数据库等，另外，主域控制器还做DNS服务。系统瓶颈是网络子系统、内存。

服务器故障所造成的损失不仅仅是时间的浪费，还可能使多日的工作量付之流水。现在越来越多的企业在选型设计时重点考虑系统的可用性。可用性通常用系统的理论正常运行时间和实际使用时间百分比来衡量。例如，一系统提供7×24h环境下99%的可用性，也就意味着一年可能要停机88h，这对大部分用户来说都是不能接受的。99.999%的可用性可以保证系统一年停机的时间在5.25min之内，但是这种系统的价格非常昂贵。汽车企业需要根据应用系统的用途选择不同可用性的服务器。

服务器的可用性主要取决于两个方面。一个方面是服务器本身的质量，具体体现在服务器厂商专业的设计、严格的质量控制以及市场的长期验证上；另一个方面是对易损部件采取的保护措施，比如：采用网卡冗余技术、磁盘阵列技术、电源冗余技术、双机或集群方案等来保证网络、磁盘、电源，甚至整个主机的在线冗余。

（4）集群系统 集群系统由于其高可用性以及优秀的性价比逐渐在大多数汽车企业中替换了传统的小型机，被普遍应用。

集群系统是指，一种由互相连接的计算机组成的并行或分布式系统，可以作为单独、统一的计算资源来使用。集群系统的一个重要特征就是要实现单一系统映像，单一系统映像意味着用户在使用集群系统的时候认为集群系统是一个逻辑上独立的计算机，只不过这个计算机的性能更高罢了。图2-10阐述了集群系统的单一系统映像的含义。

图2-10 集群系统的单一系统映像的含义(www.xing528.com)

集群系统的单一系统映像的特性使得系统能够具有更好的整合性。让我们看一下多功能应用系统的发展状况，如图2-11所示。

图2-11 单独的服务器

图2-11是以往的应用服务器系统，这个系统采用了独立的服务器，在独立的服务器上安装了一个操作系统，由这个单独的操作系统对整个服务器进行管理，在管理上比较方便。但是，这样的系统会随着后端服务请求的不断增加而负担沉重，最终会由于无法承受巨大的压力而完全瘫痪。为了解决这样的问题，将每种服务分别利用独立的服务器进行提供，如图2-12所示。

图2-12 多个服务器

在图2-12中，FTP服务器专门用来对FTP请求进行应答，Web服务器专门用来对Web请求进行应答，整个链路中的服务器不再出现瓶颈，系统也不会瘫痪了。但是，这种设计带来了另外一个问题：在这个系统中每一个服务器毫无关联。系统管理员必须对每个系统分别进行管理，这就无形中增加了管理员的管理难度，提高了管理的成本。随着这样的服务器数量的不断增加，单个管理员管理所有系统将不再可能。为了解决这一问题，集群系统应运而生，如图2-13所示。

图2-13 集群系统

在集群系统中，不再存在单个服务器的概念，与之对应的是集群内部的节点机系统，每个节点机系统具有各自独立的功能。与前面的多服务器系统不同的是，集群系统由于具备良好的单一系统映像能力，因此，在管理集群系统的时候管理员感觉就像是在管理单独的计算机系统一样简单方便。利用集群系统的单一系统映像功能，用户可以完全不必考虑集群系统内部如何通信，网络和电源如何布线。利用集群系统，使用者可以极大地减少系统的故障检查点，我们可以通过集群系统的单一系统映像功能了解到整个集群系统的信息并进行实时的监控和管理。

事实上，在很多信息服务领域遇到的情况是，即使将某种单独的服务运行在一个独立的服务器上，这个独立的服务器也可能承受不了外部网络应用请求的巨大压力。典型的应用，如Web服务器的应用、VOD服务器的应用以及FTP服务器的应用，这些应用都会消耗大量的服务器本地资源。当请求数量不断增多的时候，任何一个单独的服务器都有可能陷入瘫痪，在这样的情况下，集群系统再一次体现了强大的优势，因为集群系统为我们提供了性能更强的服务器系统。

如图2-14所示，利用单独的服务器，如果某种服务器（例如Web服务器）每秒钟只能承受5000次请求，则当同一秒内有超过5000次用户访问服务器的时候，就会有一些用户因为服务器不能承受更大的访问量而无法获取服务器的资源。而利用集群系统更加强大的处理能力和吞吐能力，我们可以把这个最高访问频度提高到15000次/s甚至150000次/s或者更高。

对于那些对可靠性要求非常高的应用，集群系统同样给出了具有极高可靠性和冗余度的解决方案。

如图2-15所示，对于某些非常重要的应用（如生产系统、销售系统），这些应用作为关键业务，其短时间的中断可能意味着几百万的损失。因此，对于这样的应用系统，必须设计一个高度可靠的应用支撑系统。而集群系统无疑为我们提供了完美的解决方案。在集群系统中，用户通向关键业务的链路从一条变成了多条，当主要链路出现问题（也就是通向主要链路的服务器出现问题）的时候，应用系统将通过高可靠性的集群软件系统自动切换到备份链路上，继续保持业务系统的持续运行。

图2-14 集群系统实现更高的吞吐率

图2-15 集群系统实现高可靠服务

2.存储选型设计

对于企业存储设备，根据其实现方式主要分为直接附加存储（Direct Attached Storage，DAS）、网络附加存储（Network AttachedStorage，NAS）、存储区域网（Storage Area Network，SAN）。它们分别针对不同的应用环境，提供了不同的解决方案。3种存储技术的比较如图2-16所示。

图2-16 3种存储技术的比较

DAS是直接连接于主机服务器的一种储存方式，每台主机服务器有独立的储存设备，每台主机服务器的储存设备无法互通。需要跨主机存取资料时，必须经过相对复杂的设定，若主机服务器分属不同的操作系统，要存取彼此的资料，更是复杂，有些系统甚至不能存取。DAS通常用于单一网络、数据交换量不大、性能要求不高的环境。DAS是一种早期的存储技术。

SAN是一种用高速（光纤）网络连接服务器的储存方式。SAN系统位于服务器群的后端，使用高速I/O连接方式，如SCSI、ESCON及Fibre-Channels。一般而言，SAN应用在对网络速度要求高、对数据的可靠性和安全性要求高、对数据共享的性能要求高的环境中。SAN的特点是代价高、性能好。汽车企业将SAN广泛应用于数据库等对磁盘I/O要求较高的服务环境中。

NAS是一套网络储存设备，通常是直接连在网络上并提供资料存取服务。NAS储存设备就如同一个提供数据文件服务的系统，特点是性价比高。汽车企业主要应用NAS存放共享文件等数据。

DAS、NAS及SAN存储技术的对比见表2-5。

表2-5 3种存储技术的对比