3. 系统特性
高性能服务器集群系统解决方案已经可以实现4结点的集群，超过传统cluster两结点的限制。如果集群中每结点采用8CPU服务器，那么4结点的集群系统可以支持32个处理器，在性能上完全可以与传统的RISC小型机和中型机相抗衡。
3.1 负载均衡：
负载均衡的概念：多台服务器为对称方式，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。然后通过某种负载分担技术，将外部发送来的请求均匀分配到对称结构中的某一台服务器上，而接收到请求的服务器都独立回应客户机的请求。
1、将大量用户的并发访问分别在到多个节点机上并行处理，缩短用户等待响应的时间，系统的处理能力得到提高，并且能够接受更多用户的并发访问。客户机申请数据库连接时，由数据库自动分配连接到哪个节点上，实现这种方式的负载均衡不需要修改已有的应用程序。
2、将单个用户重负载的运算分担到多个节点机上做并行处理，每个节点机有多个CPU，也做并行处理，处理结束后，将结果汇总，返回给用户。即将一个大的用 户查询分担到多个节点上，由多个线程来并行处理，然后再将结果合并，显示给用户，系统处理能力得到大幅度提高。实现这种方式的负载均衡需要修改已有的应用 程序，但只需要修改SQL查询语句。
3.2 高可用性：
高可用性意味着最大化的服务器开机时间，也就是最小化的服务器计划外的停机时间，从而可以很好地保护关键性数据、提高生产效率。99%的高可用性意味着每年计划外的停机时间是5000分钟，而99.99%意味着50分钟。
高性能服务器集群系统解决方案是一个true cluster系统，当一台节点机出现故障时，其他节点机仍旧可以正常工作，客户机的访问不会中断。
图3 高可用性示意图
高性能服务器集群系统中大量采用冗余设备，如多台服务器、多台UPS、多台交换机、磁盘冗余（RAID），在存储设备中采用独立的两套CPU/内存子系 统，甚至配置了两套为磁盘柜内存缓冲供电的电源系统，有效地屏蔽了单点失效的危险性，使整个系统的可靠性达到了99.99%以上。
此方案的优势在于在正常工作状态下，四台服务器并行处理任务，没有资源闲置，且并行处理，大大提高系统总体处理能力；而当有一台或几台出现故障时，其他 的服务器除执行自己的任务外，还接管其他节点的工作，因此负载加大，但整个集群系统仍在正常工作，客户机的访问不会中断，因为这是专门针对无法容忍停机的 用户设计的，从根本上消除了停机因素。出现故障的服务器只是简单地将其从阵列中移去，当这台服务器修理好后，无需人工干预即可重新加入到服务器阵列。这就 是我们所说的并行处理、永不停顿的含义。
3.3 集中管理性能
在局域网中，有一台客户机做 为管理控制台，在其上安装有数据库的管理控制台，用于管理并行数据库，可以同时监控四个节点上的数据库实例，实现启动、停止、监控运行性能等功能。另外安 装有网管系统，磁盘柜的管理控制台，UPS管理控制台等，实现集群系统的统一管理。有的管理功能实现时只需要安装TCP/IP协议，有的则还需要安装 SNMP协议才能正常工作。
用于管理的应用程序
3.4可扩展性能。
高性能服务器集群系统是基于2节点或4节点的集群,可达16个或32个CPU，内存最大支持32GB。2节点或4节点构成一个工作单元。
先使用一个工作单元进行数据处理，随着业务的发展，当发现处理能力不足时，可再级联第二个工作单元，即可获得处理性能的提高。这体现了cluster系统很好的可扩展性。
四节点的服务器并行处理能力是否能达到单台服务器处理能力的四倍呢？
不能。二节点的服务器并行处理能力基本能达到单台服务器处理能力的二倍，但四节点的服务器并行处理能力只能达到单台服务器处理能力的三倍多。因为当节点数增多时，用于cluster系统管理耗费的资源会上升，对系统的总处理能力影响增大。
3.5 Vi的高速传输性能。
VI是Visual Interface的简称，可直译为“虚拟接口”，是一种用于服务器和服务器之间的通讯技术。严格来讲，VI是一种工业标准，支持它的企业和机构至少有上 百家，其中包括INTEL、COMPAQ、IBM、HP、MICROSOFT等国际知名厂商。它并不代表是某种硬件或软件设备，而是一种特殊的网络通讯协 议，凡是符合这种通讯协议的网络设备，我们就称之为VI设备。有时也称这种设备为VIA（Visual Interface Architecture）设备，即“虚拟接口架构”设备。
VI设备的特点是高传输速率—大于1.25Gb/S，甚至高于目前的千兆交换网络设备（千兆交换设备的传输速率为1Gb/S），而且由于它使用了特殊的通 讯协议，而不是传统的OSI7层传输协议，在数据的传送速度上要远远高于普通的千兆交换设备。高性能服务器集群系统在服务器彼此之间互相交换数据方面采用 了最新的通讯技术，即采用了vi结构的通讯卡，实现服务器之间高速数据交换。
传统的数据传输（UDP/IP） 采用VI技术
图5 解决软件传输的瓶颈
当然也可以用千兆网卡和千兆交换机实现服务器之间的数据交换，但最主要的差别在于，服务器之间的数据交换速度与vi结构的通讯卡相比慢很多。千兆网卡和 千兆交换机实现数据交换必须通过TCP/IP的七层协议，而vi结构的通讯卡可以绕过TCP/IP的七层协议，实现应用程序直接访问vi结构的通讯卡，即 直接与硬件设备进行数据交换，速度非常高，1.25Gb/s，大大减少CPU资源占用。在cluster系统中，服务器之间数据交换的速度直接影响整体系 统性能，在节点数越多的情况下，影响越显著，甚至成为系统性能的瓶径，因为进程在多个节点之间的协调占用了大部分的系统资源。
目前支持vi结构的通讯卡在应用层直接进行数据交换的应用程序有oracle和db2。
实现两个节点的机群系统时，vi结构的通讯卡更具有优越性，因为两个vi结构的通讯卡之间可以直连，不需要交换机，性能好，价格便宜。而如果使用千兆以太网，必须使用千兆交换机。
Internet时代，国内用户对服务器高端的应用的需求越来越大，利用IA服务器架构的高性能服务器集群系统的连续可用性、在线扩展、远程管理等一系列卓越的特点已使许多用户的梦想变为可能。
IA架构服务器—真伪识别 目前，服务器按照其体系架构可以分为RISC（精简指令集计算）架构服务器和基于CISC（复杂指令集计算）的IA架构服务器。IA架构服务器采用了开 放式体系，并且实现了工业标准化技术。自96年Intel公司推出Pentium Pro处理器以来，IA架构的服务器得到很大的发展。现在，采用Pentium III Xeon的服务器最大可以支持8路，具有很高的性能。IBM、Dell、SGI、HP、Compaq等公司在其中、高端服务器领域已纷纷转向采用IA架 构。由于IA架构的服务器采用了开放体系结构，因而受到了国内各服务器厂商的青睐，国内主要的IA架构服务器的制造商有浪潮、联想，航天联志，同方等。
伪IA架构服务器的缘起
纵观国内服务器市场：2000年，国产品牌创造了惊人的成长业绩，当年市 场份额已经占到了41%。但是进入2001年，全球经济发展速度放缓，国外服务器厂商增加了对中国市场的投入，国内大型IT企业也纷纷加入，使得初见曙光 的国内服务器厂商又面临严峻的挑战。在残酷的竞争面前，本土品牌不得不采取价格战。在低价竞争中既能获利，又不作假，是与企业的技术实力和生产规模密切相 关的。以北京航天联志为例，之所以能够推出低价位服务器产品，最重要的是基于自身雄厚的实力。目前唯一专业生产服务器产品的国内厂商其实只有航天联志几 家，而那些兼营或实力弱小的服务器厂商不具备相应的技术实力和工业化生产规模，为了在低价竞争中获得一席之地，不得不玩起“偷梁换柱”的文字游戏，以高端 PC机、其他非IA标准的芯片来替换Intel的IA架构芯片组，冒充IA架构的服务器，再以所谓的“促销价”推向市场。市场上的出现的伪IA架构服务器 已经引起来Intel和国内一些厂商的警觉，Intel决定与全球各地的服务器厂商联手举办大型推广活动，在中国地区与北京航天联志合作，订于11月中旬 以后将在全国13个城市展开活动。
何谓真正的IA架构服务器 通常将采用英特尔处理器的服务器称为IA（Intel Architecture）架构服务器。由于该架构服务器采用了开放式体系，并且实现了工业标准化技术和得到国内外大量软硬件供应商的支持，在大批量生产 的基础上，以其极高的性能价格比而在全球范围内，尤其在我国得到广泛的应用。真正的服务器必须满足以下几个条件：
1．采用Intel CPU；
2．采用Intel的服务器母板；
3．采用Intel的RAID技术；
4．采用Intel认证过的软硬件；
5．免费的服务管理功能ISM。
Intel是IA架构标准的制订者，它在CPU市场上的占有率超过了80％，IA架构已经成为用户公认的标准。Intel（中国）有限公司技术咨询经理罗 斌称：“从当前的网络发展状况看，以“小、巧、稳”为特点的IA架构的服务器凭借可靠的性能、低廉的价格，得到了更为广泛的应用。很多人把某一种服务器称 为NT服务器或者PC服务器，实际上在今天来讲应该换个名，叫IA构架的服务器或标准化、大批量服务器，因为这种服务器不只在NT上运行，跟PC也没有太 多关系。真正的IA架构是有一套严格的工业化标准的，服务器作为整个网络运行的基石，发挥着举足轻重的作用，如果采用PC或其他伪IA标准主板或芯片作为 IA架构服务器的关键部件，将必然会影响IA架构的品质，最终损害用户的利益。”
真、伪IA架构的服务器的区别
1． 内部PCI总线条数
真正IA架构服务器的内部总线数是与CPU个数相对应，有个CPU就有几条总线，其带宽可以成倍增加，系统的并发吞吐量大，符合服务器多任务并发的需求。真正IA架构服务器的内部总线结构能够保证多CPU并行的高效率，最大限度地发挥多处理器系统的优势。
伪IA架构服务器只有一条内部总线，CPU并行处理效率低下，系统内部总线拥挤；当系统负荷较重时，南桥芯片易被堵塞，造成宕机。
2． 内存
真正IA架构服务器采用容错内存ECC(Error Checking and Correcting)。ECC内存有较强的错误检测和纠正功能，其使用4 比特位检测8 比特位数据的方法，从而可以检测出更多的出错情况，并可纠正8 比特位中的1位错误，使得系统的安全和稳定性得以较大提高，从而消除数据杂音带来的系统不稳定因素。
伪IA架构服务器大多采用价格低廉的普通SDRAM内存，SDRAM内存错误检测功能比较简单，如使用奇偶校验的方法，用1比特位去检测8 比特位的数据，这种纠错能力较弱，只能大概地检测错误。
3． 管理架构
真正IA架构服务器的管理芯片固化在主板上，由硬件实现管理和诊断，纠错能力强，当系统出现错误时，服务器可不依赖操作系统自行纠错，减少当机次数。
伪IA架构服务器是采用软件来实现管理功能，鲁棒性低，受制于操作系统的稳定性。
4． 热插拔
所谓热插拔功能，就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性 和灵活性等。真正IA架构服务器采用双冗余电源，可进行电源及风扇的热插拔更换；采用支持热插拔的SCSI控制器来支持硬盘的热插拔，且通过RAID功能 保证服务器工作不间断，最大限度的提高服务器的稳定性和安全性，当出现电源及硬盘故障时，无需中断服务器的工作，最大限度的减少人为关机次数。
伪IA架构服务器通常采用单电源，不关机就无法更换电源，并且IO芯片组不支持热插拔。所以其连续工作时间极大地依赖于系统中的易损设备的寿命及突发故 障。对于一些应用于关键任务的服务器，如果在不关机的情况下无法更换损坏的RAID卡或以太网卡等，就会大大增加由于硬件故障而造成的系统停机时间。
5． I／O品质
通常，由于磁盘的存取速度跟不上CPU的处理速度，从而使磁盘技术成为提高服务器I／O能力的一个瓶颈。真正IA架构服务器采用SCSI构架，支持 RAID（冗余磁盘阵列）：RAID0、RAID1、RAID5。RAID 5使用了一种特殊的算法，可以计算出任何一个校验块的存放位置。这样就可以确保任何对校验块进行的读写操作都会在所有的RAID磁盘中进行均衡，从而消除 了产生瓶颈的可能，并避免了因校验盘损坏而导致系统失去容错能力的严重故障。另外，SCSI硬盘品质高，转速高（最高10000转），SCSI标准的速度 高（160M带宽），大数据量并发吞吐能力强，寿命长。
伪IA架构服务器一般采用IDE构架，其中VIA芯片组仅支持 IDE－RAID0：RAID1和RAID0。RAID0设计简单且实现成本较低，但RAID0没有冗余或错误修复能力，并且只要组成RAID的磁盘中有 一块出现故障，整个RAID系统的数据将丢失，无法进行任何补救。在RAID 1下，任何一块硬盘的故障都不会影响到系统的正常运行，但是所能使用的空间只是所有磁盘容量总和的一半，增加了系统的成本。另外，IDE硬盘速度低（最高 7200转），最高峰值100M（DMA100标准），仅适合单进程IO工作，并发时性能急剧下降；IDE高速硬盘极易损坏。
从以上的分析看，IA架构的服务器与伪IA架构服务器之间在数据处理能力、可靠性、安全性、扩展能力和可管理性上有较大的区别。通常，用户可以通过看服务器是否有IDE RAID卡来甄别真伪，如果有即不是真正IA架构服务器。
机架服务器新的增长点 正如台式电脑发展到一定阶段必然会出现笔记本电脑一样，塔式服务器发展到一定阶段也同样出现了超轻超薄的机架式服务器。由于机架式服务器可以使用户在有 限的空间里放置最大数量的服务器，易于管理和维护，并能提供高密度的运算动力、高带宽和系统冗余、良好的可扩展性，因而一经问世便倍受厂商和用户推崇，在 某些领域已迅速取代传统塔式服务器。
对于当初使用塔式服务器的IDC(互联网数据中心)来讲，由于IDC在进行业务管理和 收费时是按照租用的设备所占的空间为计算单位，占用的空间越大，收费越高。而服务器是IDC中最常见和最多的租用的设备，传统的服务器占地面积大，不宜管 理，企业都希望能够租用把更高的技术浓缩在更小的空间中的服务器，从而降低租用成本。因此，在很长时间以来机架服务器产品一直是以ISP (互联网服务提供商)、IDC为代表的新电信行业所青睐的对象。
诸如IDC、xSP之类的互联网密集计算模式的兴起，更使得机架式服务器 炙手可热。互联网时代给IT业注入了无穷的活力，不仅乐坏了传统的ISP，而且也促成了ICP (互联网内容提供商)，更孕育了ASP。ASP（应用服务提供商）越来越成为人们注意的焦点，ASP提供的服务业务也越来越庞杂，从电子商务、在线交易， 到在线运营、在线外包服务、供需链管理、库存管理等综合ASP服务的提供，展现在人们面前一幅非常美好的图景。但是ASP以及电子商务的兴起和旺盛，同时 带来了对硬件设备的需求和更新的要求，促进了硬件提供商的产品的发展和改进。ASP们需要大量的服务器来满足客户的需求，主要是电子商务、在线交易、财务 分析和通讯。这样以来，机架式服务器在该领域生根发芽也就顺理成章了。
正因为机架式服务器具有节省空间、高密度、便于集中维护、管理等优势等特性，一场机架式服务器在传统行业的大规模应用也就此悄然拉开了帷幕。
机架式服务器的优势所在
作为为互联网设计的服务器模式，机架服务器是一种外观按照统一标准设计的服务器，配合机柜统一使用。机架服务器的宽度为19英寸，高度以U为单位（1U =1.75英寸=44.45毫米），通常有1U，2U，3U，4U，5U，7U几种标准的服务器。机柜的尺寸也是采用通用的工业标准，通常从22U到 42U不等；机柜内按U的高度有可拆卸的滑动拖架，用户可以根据自己服务器的标高灵活调节高度，以存放服务器、集线器、磁盘阵列柜等网络设备。服务器摆放 好后，它的所有I/O线全部从机柜的后方引出（机架服务器的所有接口也在后方），统一安置在机柜的线槽中，一般贴有标号，便于管理。
目前，康柏、IBM、HP、DELL、联想、航天联志等国内外计算机厂商都不断的有机架式产品问世，产品线也不仅仅停留在以往塔式服务器的换型上，而是 推出了独立系列的机架式产品。以全球机架式服务器发货量最大的厂商康柏为例，康柏ProLiant DL300系列（包含DL320、DL360、DL380和DL380 G2 等）满足了小型数据库和应用以及虚拟主机的需要；ProLiant DL500系列则理想适用于复杂的互联网应用和中大型数据库，它们针对机架环境中的关键业务应用而构建。ProLiant DL700系列理想适用于为用户建立数据仓库和成规模的数据采集。该系列采用了ProLiant8路体系结构具有突破性的扩充性能，从而提供了新一级别的 性能和近乎线性的可扩展性。
机架式服务器在外形设计上已有了诸多革新，但在用户心中对机架式服务器的内在管理性、散热以及 机箱设计方面有着疑虑。就这个问题，记者走访了康柏公司工业标准服务器事业部产品经理刘晶伟先生，他认为康柏ProLiant DL产品线针对空间受到限制的环境而优化设计，它采用机架安装式设计，支持集群的外部存储。其中，独一无二的易管理性、免工具的机箱设计和解决散热问题是 康柏ProLiant DL系列机架式服务器产品的三大亮点。
特别值得一提的是"易管理"。IDC和大中型企业在服务器维 护方面的传统的做法是工作人员每天都要作到服务器的前面，实地进行维护。既不能做到时时的维护工作，不利于及时的发现问题，也不宜让工作人员频繁的接触设 备。这样需要在数据中心通过一个控制台访问所有的服务器，维护服务器的正常运行。与所有康柏ProLiant服务器一样，ProLiant DL产品线设计有内置管理特性，这简化了IT基础设施的维护，从而使用户能够将精力集中放在业务运作上。首先是康柏的Insight Manager XE使用户能够通过一个浏览器来高效管理康柏和非康柏服务器组、集群和网络产品。其次，康柏公司的 Lights-Out版本的 Remote Insight远程控制卡和故障预防软件、远程管理软件一同使用，能够提供通过标准浏览器对远程服务器或者数据中心服务器进行虚拟图形界面的访问的远程控 制功能。Remote Insight远程控制卡使用的是32位的PCI插槽，把它安装在服务器上后，需要在服务器上安装Insight Manager、Server Environment Tracking、Disk System Tracking和故障前保修软件，这样无论用户在局网的客户端还是在互联网的一个普通客户端，只要安装了Outlook Express或者Netscape，都可以通过在浏览器的地址栏敲入服务器的IP地址，象浏览主页一样查看服务器设备硬件的各个部件使用情况，还可以远 程启动或者切断服务器电源。Remote Insight远程控制卡能够带来的另一个好处是节省外部设备（比如显示器，切换器等）的费用，在大型的数据中心可以节省比较大的工具设备的开支。不仅如 此，康柏ProLiant DL系列灵活的热插拔特性也向用户展示了他的高可用性，如驱动器、冗余风扇、电源和PCI卡等，这就提供了快速的热插拔能力，从而提高了正常运行时间并加 速了维修。另外，用户可通过LED指示灯快速浏览服务器状态，迅速得知出现故障的机器方位，从而实现更快速预警。
免工具机箱设计和对部件的轻松接入：管理人员不需要借助工具就可以打开机箱，拆卸任何可以拆卸的部件。从而实现了快速升级和部件更换。线缆管理方案对线 缆进行控制，以确保正确的热管理并实现机架内维护。康柏还为多种机架环境开发了各种机架选件，包括插入式机架滑轨。为帮助ProLiant DL产品线最佳高效利用户的空间，康柏提供了一个完整的业界领先机架产品家族，包括机架配置软件、创新选件、附件和电源管理产品。42U,36U和22U 型号的机架已经上市。
另外，在散热方面，康柏ProLiant DL机架式服务器机内建造了业界独一无二的散热分区体系，该体系使服务器内容易"发高烧"的三个部分----- CPU、硬盘和I/O 区域由排风通路完全分离，使服务器内部作到热量分散。不仅如此，康柏机架服务器还从整体上实现了从上往下、从前往后的最为理想的散热方式，而康柏服务器机 柜后的细致的捆绑式线缆设计和机内无盘线设计，也大大提高了服务器的散热效率。这样以来，康柏为服务器建造的"完美的中央空调"就可解除用户的散热之忧。
机架服务器市场竞争激烈
在桌面服务器市场竞争已经达到白热化程度的同时，机架服务器市场的竞也相当激烈。
由于服务器厂商不约而同都看中了机架服务器这块领域的诱人前景，纷纷推出了基于机架设计的产品。知名的国际品牌依靠自己的技术力量首先进入了这块市场， IBM的Netfinity、HP的Netserver、康柏的ProLiant、DELL的PowerEdge都是机架服务器产品，国内的品牌，比如联 想的万全和浪潮的英信也都相继推出了机架服务器，一时间品牌众多。
根据IDC的统计，在中国市场，目前机架式服务器的市场 份额站到所有服务器总量的14%，而例如康柏这样的机架服务器巨人的市场占有率就达到了20%。（2001年第二季度，其康柏的全球市场份额更超过了 50%）。 这说明国内服务器企业要想在机架服务器市场追赶上国外大厂商还需要时间和不懈的努力。
要想在这个领域当中占据 一席之地还真需要好好想想办法。HP公司近日就采取了商家最常用也最有效的招数：降价。康柏的刘晶伟先生介绍了康柏（中国）的策略：一、提供完整的全系列 机架式服务器的产品线；二、中高端服务器提供捆绑的一体化解决方案；三、低端市场打促销牌，扩大市场占有率 ；四、不断推出新产品，例如为满足DATA CENTER要求而推出的更高密度的"刀片"服务器等。
高端也增值
其实，对企业级用户来说， 并不十分关心服务器采用何种架构，用谁的芯片，功能如何强大，性能如何优越，他们只关心服务器是否能满足自己的应用需求？系统运行是否稳定可靠？维护起来 是否简单易行？而这些因素将越来越成为左右用户选择购买服务器的理由。此外，越来越多高端产品从硬件向软件、服务领域开始转变。为适应市场的需求，各个服 务器厂商厂家也纷纷转变角色，由单纯的服务器产品提供商转变为如何向企业级用户提供高可靠的增值服务商过渡。
以康柏为例， 康柏公司为客户提供了业界全面的终身服务支持。康柏全球服务有3万多名服务专业人员，在全球114个国家提供服务。康柏Carepaq服务提供全面的客户 服务，它为每个ProLiant提供3个级别的服务。为ProLiant系统提供的服务从基本的保修扩展到硬件安装到启动服务，再到最高级别的关键支持， 如果出现无法预料的问题，康柏服务专业人员确保在数小时内为用户解决该问题。康柏还为用户提供了一个轻松过渡到更高技术的方法。康柏服务器折换方案是将用 户在较早的英特尔架构的康柏和非康柏服务器上的投资移植到性能和可靠性改进的新康柏ProLiant服务器上的一种轻松方法。
康柏能够提供集成的、符合工业标准的硬件和软件以及服务，它们性能出色，价格适当，可以帮助用户最大限度地利用数据中心投资。康柏定位是将 ProLiant优化服务器、分类软件、存储和服务结合在一起，为企业级用户提供一个全面的机架环境解决方案。这意味着用户将获得一个更可靠、更简单、更 强大且更经济的解决方案。
总 结 未来的网络发展呈现出集中计算的趋势。集中管理模式与现有的分散管理模式，对服务器提出了新的要求：节约空间、便于集中管理、易于扩展和提供不间断的服务成为对机架式服务器的新要求，机架式服务器的成熟与发展将成为IT业一个新的增长
