مقدمه ای بر معماری کلی سرور

یک سرور از زیرسیستم های متعددی تشکیل شده است که هر کدام نقش مهمی در تعیین عملکرد سرور دارند. برخی از زیرسیستم‌ها بسته به برنامه‌ای که سرور برای آن استفاده می‌شود، برای عملکرد حیاتی‌تر هستند.

این زیر سیستم های سرور عبارتند از:

1. پردازنده و حافظه پنهان
پردازنده قلب سرور است که مسئولیت رسیدگی به تقریباً تمام تراکنش ها را بر عهده دارد. این یک زیرسیستم بسیار مهم است و یک تصور غلط رایج وجود دارد که پردازنده‌های سریع‌تر همیشه برای از بین بردن گلوگاه‌های عملکرد بهتر هستند.

در میان اجزای اصلی نصب شده در سرورها، پردازنده ها اغلب قدرتمندتر از سایر زیر سیستم ها هستند. با این حال، تنها چند برنامه تخصصی می توانند به طور کامل از مزایای پردازنده های مدرن مانند پردازنده های P4 یا 64 بیتی استفاده کنند.

به عنوان مثال، نمونه های کلاسیک سرور مانند سرورهای فایل به شدت به بار کاری پردازنده وابسته نیستند، زیرا بیشتر ترافیک فایل از فناوری دسترسی مستقیم به حافظه (DMA) برای دور زدن پردازنده استفاده می کند، بسته به شبکه، حافظه و زیرسیستم های هارد دیسک برای توان عملیاتی.

امروزه اینتل انواع پردازنده های سفارشی شده برای سرورهای سری X را ارائه می دهد. درک تفاوت ها و مزایای بین پردازنده های مختلف بسیار مهم است.

کش، که به شدت بخشی از زیر سیستم حافظه در نظر گرفته می شود، از نظر فیزیکی با پردازنده یکپارچه شده است. CPU و حافظه نهان با هم کار می کنند و حافظه نهان تقریباً نصف سرعت پردازنده یا معادل آن است.

2. اتوبوس PCI
گذرگاه PCI خط لوله برای داده های ورودی و خروجی در سرورها است. همه سرورهای سری X از گذرگاه PCI (شامل PCI-X و PCI-E) برای اتصال آداپتورهای مهم مانند SCSI و هارد دیسک استفاده می کنند. سرورهای سطح بالا معمولاً دارای چندین گذرگاه PCI و اسلات PCI بیشتری نسبت به مدل‌های قبلی هستند.

گذرگاه‌های PCI پیشرفته شامل فناوری‌هایی مانند PCI-X 2.0 و PCI-E می‌شوند که توان انتقال داده و قابلیت اتصال بالاتری را ارائه می‌کنند. تراشه PCI CPU و کش را به گذرگاه PCI متصل می کند. این مجموعه از اجزا، ارتباط بین گذرگاه PCI، پردازنده و زیرسیستم های حافظه را مدیریت می کند تا عملکرد کلی سیستم را به حداکثر برساند.

3. حافظه
حافظه نقش مهمی در عملکرد سرور دارد. اگر یک سرور حافظه کافی نداشته باشد، عملکرد آن بدتر می شود، زیرا سیستم عامل باید داده های اضافی را در حافظه ذخیره کند، اما فضا کافی نیست و منجر به رکود داده ها روی هارد دیسک می شود.

یکی از ویژگی های قابل توجه در معماری سرورهای سری X سازمانی، انعکاس حافظه است که افزونگی و تحمل خطا را بهبود می بخشد. این فناوری حافظه IBM تقریباً معادل RAID-1 برای هارد دیسک است که در آن حافظه به گروه های آینه ای تقسیم می شود. عملکرد Mirroring مبتنی بر سخت افزار است و نیازی به پشتیبانی اضافی از سوی سیستم عامل ندارد.

4. هارد دیسک
از دیدگاه مدیر، زیرسیستم هارد دیسک عامل اصلی تعیین کننده عملکرد سرور است. در آرایش سلسله مراتبی دستگاه های ذخیره سازی آنلاین (کش، حافظه، هارد دیسک)، هارد دیسک کندترین است اما بیشترین ظرفیت را دارد. برای بسیاری از برنامه‌های کاربردی سرور، تقریباً تمام داده‌ها روی هارد دیسک ذخیره می‌شوند و یک زیرسیستم دیسک سخت سریع حیاتی است.

RAID معمولا برای افزایش فضای ذخیره سازی در سرورها استفاده می شود. با این حال، آرایه های RAID به طور قابل توجهی بر عملکرد سرور تأثیر می گذارد. انتخاب سطوح مختلف RAID برای تعریف دیسک های منطقی مختلف بر عملکرد تأثیر می گذارد و فضای ذخیره سازی و اطلاعات برابری متفاوت است. کارت‌های آرایه ServerRAID IBM و کارت‌های کانال فیبر IBM گزینه‌هایی را برای پیاده‌سازی سطوح مختلف RAID ارائه می‌دهند که هر کدام دارای پیکربندی منحصربه‌فرد خود هستند.

یکی دیگر از عوامل مهم در عملکرد، تعداد دیسک‌های سخت در آرایه پیکربندی‌شده است: هر چه تعداد دیسک‌ها بیشتر باشد، توان عملیاتی بهتری دارد. درک اینکه RAID چگونه درخواست‌های ورودی/خروجی را مدیریت می‌کند، نقشی حیاتی در بهینه‌سازی عملکرد دارد.

فناوری‌های سریال جدیدی مانند SATA و SAS اکنون برای افزایش عملکرد و قابلیت اطمینان استفاده می‌شوند.

5. شبکه
آداپتور شبکه رابطی است که از طریق آن سرور با دنیای خارج ارتباط برقرار می کند. اگر داده ها بتوانند از طریق این رابط به عملکرد برتر دست یابند، یک زیرسیستم شبکه قدرتمند می تواند به طور قابل توجهی بر عملکرد کلی سرور تأثیر بگذارد.

طراحی شبکه به همان اندازه طراحی سرور مهم است. سوئیچ‌هایی که بخش‌های مختلف شبکه را تخصیص می‌دهند یا استفاده از فناوری‌هایی مانند ATM ارزش بررسی دارند.

کارت های شبکه گیگابیتی در حال حاضر به طور گسترده در سرورها برای ارائه توان عملیاتی بالا مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، فناوری‌های جدیدتری مانند TCP Offload Engine (TOE) برای دستیابی به نرخ 10G نیز در افق هستند.

6. کارت گرافیک
زیرسیستم نمایش در سرورها نسبتاً بی اهمیت است زیرا فقط زمانی استفاده می شود که مدیران نیاز به کنترل سرور داشته باشند. مشتریان هرگز از کارت گرافیک استفاده نمی کنند، بنابراین عملکرد سرور به ندرت بر این زیرسیستم تأکید می کند.

7. سیستم عامل
ما سیستم عامل را مانند سایر زیرسیستم های هارد دیسک به عنوان یک گلوگاه بالقوه در نظر می گیریم. در سیستم عامل هایی مانند ویندوز، لینوکس، ESX Server و NetWare، تنظیماتی وجود دارد که می توان آنها را تغییر داد تا عملکرد سرور را بهبود بخشد.

زیرسیستم های تعیین کننده عملکرد به کاربرد سرور بستگی دارد. شناسایی و حذف تنگناها را می توان از طریق جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده های عملکرد به دست آورد. با این حال، این کار را نمی توان یکباره تکمیل کرد، زیرا تنگناها ممکن است با تغییرات در بار کاری سرور، احتمالاً به صورت روزانه یا هفتگی متفاوت باشد.