服务器架构设计方式调研及建议0719

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1、服务器架构设计方式调研及建议1服务器系统架构分类从系统架构来看，目前的服务器大体可以分为三类，即对称多处理器结构（SMP : Symmetric Multi-Processor） ，非一致存储访 问结构（NUMA: Non-Uniform Memory Access），以及海量并行处理结构（MPP : Massive Parallel Process in g）。它们的特征分别描述如下：1.1 SMP架构-适用于2路及四路服务器，仅多个 CPU互联对称多处理器结构，是指服务器中多个CPU对称工作，无主次或从属关系。 各CPU共享相同的物理内存，每个CPU访问内存中的任何地址所需时间是相同 的，

2、因此SMP也被称为一致存储器访问结构 （UMA : Uniform MemoryAccess）。 对SMP服务器进行扩展的方式包括增加内存、使用更快的CPU、增加CPU、扩充1/0（槽口数与总线数）以及添加更多的外部设备（通常是磁盘存储）SMP服务器的主要特征是共享，系统中所有资源（CPU、内存、I/O 等）都 是共享的。也正是由于这种特征，导致了 SMP服务器的主要问题，那就是它的 扩展能力非常有限。对于SMP服务器而言，每一个共享的环节都可能造成 SMP 服务器扩展时的瓶颈，而最受限制的则是内存。由于每个CPU必须通过相同的内存总线访问相同的内存资源，因此随着 CPU数量的增加，内存访问冲

3、突将迅 速增加，最终会造成CPU资源的浪费，使CPU性能的有效性大大降低。实验证 明，SMP服务器CPU利用率最好的情况是2至4个CPU。1.2 NUMA架构-包含CPU内存和I/O槽口的CPU模块互联，适用于8路以 上服务器，如8路服务器，32路服务器，64路服务器NUMAK务器的基本特征是具有多个 CPU模块，每个CPU模块由多个 CPU（如4个）组成，并且具有独立的本地内存、I/O 槽口等。由于其节点之 间可以通过互联模块（如称为Crossbar Switch） 进行连接和信息交互，因此 每个CPU可以访问整个系统的内存（这是NUMA系统与MPP系统的重要差 别）。显然，访问本地内存的速

4、度将远远高于访问远地内存（系统内其它节点的内存）的速度，这也是非一致存储访问 NUMA的由来。由于这个特点，为了 更好地发挥系统性能，开发应用程序时需要尽量减少不同CPU模块之间的信息交互。利用NUMA技术，可以较好地解决原来 SMP系统的扩展问题，在一个物理 服务器内可以支持上百个 CPU。1文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.缺点：NUMA技术同样有一定缺陷，由于访问远地内存的延时远远超过本地 内存，因此当CPU数量增加时，系统性能无法线性增加。如 HP公司发布 Superdome服务器时，曾公布了它与HP其它UNIX服务器的相对性能值，结果 发现，64路CPU的Superdo

5、me （NUMA结构）的相对性能值是20，而8路 N4000（共享的SMP结构）的相对性能值是6.3 。从这个结果可以看到，8倍 数量的CPU换来的只是3倍性能的提升。1.3 MPP架构-服务器节点采用网络互联，类似一个大服务器系统，如刀片服 务器、机柜形式服务器（如浪潮 smart rack系列产品）和NUMA不同，MPP提供了另外一种进行系统扩展的方式，它由多个 SMP服务器通过一定的节点 互联网络进行连接，协同工作，完成相同的任务， 从用户的角度来看是一个服务器系统。基本特征是由多个 SMP服务器（每个 SMP服务器称节点）通过节点互联网络连接而成，每个节点只访问自己的本地 资源（内存、

6、存储等），是一种完全无共享（Share Nothing）结构，因而扩展能 力最好，理论上其扩展无限制，目前的技术可实现512个节点互联，数千个CPU。目前业界对节点互联网络暂无标准，女口NCR的Bynet， IBM的SPSwitch，它们都采用了不同的内部实现机制。 但节点互联网仅供 MPP服务器 内部使用，对用户而言是透明的。在MPP系统中，每个SMP节点也可以运行自己的操作系统、数据库等。 但和NUMA不同的是，它不存在异地内存访问的问题。换言之，每个节点内的 CPU不能访问另一个节点的内存。节点之间的信息交互是通过节点互联网络实 现的，这个过程一般称为数据重分配 （Data Redist

7、ributio n）。但是MPP服务器需要一种复杂的机制来调度和平衡各个节点的负载和并 行处理过程。目前一些基于 MPP技术的服务器往往通过系统级软件（如数据库）来屏蔽这种复杂性。举例来说，NCR的Teradata就是基于MPP技术的一个关系数据库软件，基于此数据库来开发应用时，不管后台服务器由多少个节 点组成，开发人员所面对的都是同一个数据库系统，而不需要考虑如何调度其中某几个节点的负载。MPP （Massively Parallel Processing）大规模并行处理系统，这样的系统是由 许多松耦合的处理单元组成的，要注意的是这里指的是处理单元而不是处理器。 每个单元内的CPU都有自己私

8、有的资源，如总线，内存，硬盘等。在每个单元 内都有操作系统和管理数据库的实例复本。这种结构最大的特点在于不共享资源。2三种架构服务器典型产品介绍2.1 SMP架构-适用于2路及4路服务器4路商用服务器产品示例：浪潮NF8460M四路服务器 基本指标如表1所示:表1浪潮NF8460M4基本配置表序号类别项目型号备注1电气指标处理器支持 4 颗 Intel Xeon E7 -4800/8800 v3 系列 CPU2芯片组In tel C600芯片组3内存DDR3 ECC Registered内存，最大可支持 32条四通道存取，支持 ECC、内存镜像和内存热备4显示AST2300，显存 16MB5网

9、络Intel I3506硬盘控制器可选SAS RAID卡或SAS卡桥片集成SATA控制器，引出2个SATA3.0接口7存储1-2颗CPU时，最大支持 8块2.5/3.5英寸硬盘4颗CPU时，最大支持16块2.5/3.5英寸硬盘8扩展6个PCI-E3.0X16扩展槽，2个PCI-EX8扩展槽9电源3+1冗余电源，可扩展支持2+2冗余模式10结构指标尺寸447.6x174.8x749mm浪潮NF8460M服务器整机前视图、后视图分别如图所示主板系统架构如图所示主板如图所示：4路加固服务器产品示例:金刚RM514C是浪潮超越面向雷达信号处理等高性能计算应用推出的一款加 固型机架式服务器。该款产品采用

10、四路 In tel Exon E7系列处理器，计算性能强 劲；内存采用模块化设计，可靠性更高；机箱高度 5U,深度仅400mm结构设计 紧凑；内部提供4个PCIE扩展槽，扩展能力强；后面板接口齐全，全航插设计， 连接可靠；支持设备智能化管理，为整机设备的稳定运行提供保障。产品编码:GRM001处理器系统CPU标配：Intel Xeon E7-4850 V3，2.2 GHz，14 核，4 颗芯片组选配:Intel Xeon E7-4850 V4 ， 2.1 GHz，16 核,，4 颗 Intel PCH C602J内存标配256GB，最高可扩展至512GB存储设备硬盘标配3块256GB电子盘，支

11、持12个硬盘盘位RAID支持 RAID 0、1、5、6操作系统支持 Windows 2008 Server、Windows 2012 Server、Linux、麒麟操作系统I/O 接口标准接口2 个 USB2.0 接口航插接口2个电源输入接口、 1个VGA接口、2个USB2.0接口（同一航插）、4个千兆 网络接口、2组万兆网络接口、1个管理网络接口、2个RS232串口、1个RS422 接口、1个RS485接口（与 RS422同一航插）扩展性支持1个PCIE 16、2个PCIE 8 （标准金手指， VPX ）、1个PCIE洱扩展电源电压输入额定输入电压AC220V （供电电压为AC187V242

12、V可正常工作）冗余1+1冗余电源机械参数结构尺寸面板尺寸：482.6mm x 221.5mm x 8mm (Wx H x D)；机箱尺寸：424mmx217.5mm x 400mm (WxH x D)重量 35Kg环境参数工作温度-25 C - +55 C储存温度-40 C +60 C电磁兼容符合GJB151B-2013军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量中陆 军地面设备的相关要求2.2 MUMA架构-适用于8路以上服务器，如8路服务器，32路服务器，64路 服务器目前该类产品主要在商用领域关键应用主机使用，如浪潮K132路关键应用主机。2.3 MPP架构-服务器节点采用网络互联，类似一

13、个大服务器系统，如刀片服 务器、机柜形式服务器商用服务器示例：可选用：双路NX5440M4刀片；四路NX8840刀片；GPU/MIC NX584刀片军用服务器示例：刀片服务器系统包括8个计算刀片，数据交换刀片、记录存储刀片和背板等 组成。各功能刀片与后插接口刀片满足 VPX规范，各功能刀片采用前插方式，尺 寸为标准 6U 结构，后插接口刀片与各功能刀片对应，可根据需要选配。满足信 息处理的高数据流量、高运算量、高实时性、高可靠性的运用需求，主要适用于 地面、车载、舰载、机载等装备的室内或舱内使用。3 指控类服务器特点分析三类架构的服务器实现技术不同， 在军用和商用领域不存在明确边界， 需根 据不同类信息服务系统的特点具体分析。在军用领域面向战术的指控信息服务系统，装备主要特点如下：1）可靠性要求高；2）环境适应性强；3）信息量有限，数据处理能力没有过高要求；因此，在目前典型的战术级信息服务系统中， 应用较多的多为单路或者双路 的服务器及工作站，该类产品架构均为 SMP该架构在数据处理要求不是很高前 提下，单机故障率低。在需要大量数据处理能力，数据带宽的要求高，多节点的 基于MPP架构的服务器产品使用会多一些，但设备单价和稳定性相较于SMP架构 会有降低。