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1、服务器三三大体系系SMPP、NUUMA、MMPP介介绍发表时间间：20010-5-117 111:558:225 来来源：网网界网 作者：佚名 点击数数：577 评论论数：00 【查查看评论论】摘要：从从系统架架构来看看，目前前的商用用服务器器大体可可以分为为三类，即即对称多多处理器器结构、非非一致存存储访问问结构以以及海量量并行处处理结构构。本文关键键字：服服务器SSMPNNUMAAMPPP从系统架架构来看看，目前前的商用用服务器器大体可可以分为为三类，即即对称多多处理器器结构(SMPP：Syymmeetriic MMultti-PProccesssor)，非一一致存储储访问结结构(NNUM
2、AA：Noon-UUnifformm Meemorry AAcceess)，以及及海量并并行处理理结构(MPPP：Maassiive Parralllel Proocesssinng)。它它们的特特征分别别描述如如下：SMP(Symmmettricc Muultii-Prroceessoor)所谓对称称多处理理器结构构，是指指服务器器中多个个CPUU对称工工作，无无主次或或从属关关系。各各CPUU共享相相同的物物理内存存，每个个 CPPU访问问内存中中的任何何地址所所需时间间是相同同的，因因此SMMP也被被称为一一致存储储器访问问结构(UMAA：Unnifoorm Memmoryy Accce
3、sss)。对对SMPP服务器器进行扩扩展的方方式包括括增加内内存、使使用更快快的CPPU、增增加CPPU、扩扩充I/O(槽槽口数与与总线数数)以及及添加更更多的外外部设备备(通常常是磁盘盘存储)。SMP服服务器的的主要特特征是共共享，系系统中所所有资源源(CPPU、内内存、II/O等等)都是是共享的的。也正正是由于于这种特特征，导导致了SSMP服服务器的的主要问问题，那那就是它它的扩展展能力非非常有限限。对于于SMPP服务器器而言，每每一个共共享的环环节都可可能造成成SMPP服务器器扩展时时的瓶颈颈，而最最受限制制的则是是内存。由由于每个个CPUU必须通通过相同同的内存存总线访访问相同同的内存
4、存资源，因因此随着着CPUU数量的的增加，内内存访问问冲突将将迅速增增加，最最终会造造成CPPU资源源的浪费费，使 CPUU性能的的有效性性大大降降低。实实验证明明，SMMP服务务器CPPU利用用率最好好的情况况是2至至4个CCPU。NUMAA(Noon-UUnifformm Meemorry AAcceess)由于SMMP在扩扩展能力力上的限限制，人人们开始始探究如如何进行行有效地地扩展从从而构建建大型系系统的技技术，NNUMAA就是这这种努力力下的结结果之一一。利用用NUMMA技术术，可以以把几十十个CPPU(甚甚至上百百个CPPU)组组合在一一个服务务器内。其其CPUU模块结结构如图图2
5、所示示：图2.NNUMAA服务器器CPUU模块结结构NUMAA服务器器的基本本特征是是具有多多个CPPU模块块，每个个CPUU模块由由多个CCPU(如4个个)组成成，并且且具有独独立的本本地内存存、I/O槽口口等。由由于其节节点之间间可以通通过互联联模块(如称为为Croossbbar Swiitchh)进行行连接和和信息交交互，因因此每个个CPUU可以访访问整个个系统的的内存(这是NNUMAA系统与与MPPP系统的的重要差差别)。显显然，访访问本地地内存的的速度将将远远高高于访问问远地内内存(系系统内其其它节点点的内存存)的速速度，这这也是非非一致存存储访问问NUMMA的由由来。由由于这个个特
6、点，为为了更好好地发挥挥系统性性能，开开发应用用程序时时需要尽尽量减少少不同CCPU模模块之间间的信息息交互。利利用NUUMA技技术，可可以较好好地解决决原来SSMP系系统的扩扩展问题题，在一一个物理理服务器器内可以以支持上上百个CCPU。比比较典型型的NUUMA服服务器的的例子包包括HPP的Suuperrdomme、SSUN115K、IBMp690等。但NUMMA技术术同样有有一定缺缺陷，由由于访问问远地内内存的延延时远远远超过本本地内存存，因此此当CPPU数量量增加时时，系统统性能无无法线性性增加。如如HP公公司发布布Supperddomee服务器器时，曾曾公布了了它与HHP其它它UNII
7、X服务务器的相相对性能能值，结结果发现现，644路CPPU的SSupeerdoome (NUUMA结结构)的的相对性性能值是是20，而而8路NN40000(共共享的SSMP结结构)的的相对性性能值是是6.33。从这这个结果果可以看看到，88倍数量量的CPPU换来来的只是是3倍性性能的提提升。图3.MMPP服服务器架架构图MPP(Masssivve PParaalleel PProccesssingg)和NUMMA不同同，MPPP提供供了另外外一种进进行系统统扩展的的方式，它它由多个个SMPP服务器器通过一一定的节节点互联联网络进进行连接接，协同同工作，完完成相同同的任务务，从用用户的角角度来看
8、看是一个个服务器器系统。其其基本特特征是由由多个SSMP服服务器(每个SSMP服服务器称称节点)通过节节点互联联网络连连接而成成，每个个节点只只访问自自己的本本地资源源(内存存、存储储等)，是是一种完完全无共共享(SSharre NNothhingg)结构构，因而而扩展能能力最好好，理论论上其扩扩展无限限制，目目前的技技术可实实现5112个节节点互联联，数千千个CPPU。目目前业界界对节点点互联网网络暂无无标准，如如 NCCR的BByneet，IIBM的的SPSSwittch，它它们都采采用了不不同的内内部实现现机制。但但节点互互联网仅仅供MPPP服务务器内部部使用，对对用户而而言是透透明的。
9、在MPPP系统中中，每个个SMPP节点也也可以运运行自己己的操作作系统、数数据库等等。但和和NUMMA不同同的是，它它不存在在异地内内存访问问的问题题。换言言之，每每个节点点内的CCPU不不能访问问另一个个节点的的内存。节节点之间间的信息息交互是是通过节节点互联联网络实实现的，这这个过程程一般称称为数据据重分配配(Daata Reddisttribbutiion)。但是MPPP服务务器需要要一种复复杂的机机制来调调度和平平衡各个个节点的的负载和和并行处处理过程程。目前前一些基基于MPPP技术术的服务务器往往往通过系系统级软软件(如如数据库库)来屏屏蔽这种种复杂性性。举例来说说，NCCR的TTe
10、raadatta就是是基于MMPP技技术的一一个关系系数据库库软件，基基于此数数据库来来开发应应用时，不不管后台台服务器器由多少少个节点点组成，开开发人员员所面对对的都是是同一个个数据库库系统，而而不需要要考虑如如何调度度其中某某几个节节点的负负载。NUMAA与MPPP的区区别从架构来来看，NNUMAA与MPPP具有有许多相相似之处处：它们们都由多多个节点点组成，每每个节点点都具有有自己的的CPUU、内存存、I/O，节节点之间间都可以以通过节节点互联联机制进进行信息息交互。那那么它们们的区别别在哪里里？通过过分析下下面NUUMA和和MPPP服务器器的内部部架构和和工作原原理不难难发现其其差异所
11、所在。首先是节节点互联联机制不不同，NNUMAA的节点点互联机机制是在在同一个个物理服服务器内内部实现现的，当当某个CCPU需需要进行行远地内内存访问问时，它它必须等等待，这这也是NNUMAA服务器器无法实实现CPPU增加加时性能能线性扩扩展的主主要原因因。而MMPP的的节点互互联机制制是在不不同的SSMP服服务器外外部通过过I/OO 实现现的，每每个节点点只访问问本地内内存和存存储，节节点之间间的信息息交互与与节点本本身的处处理是并并行进行行的。因因此MPPP在增增加节点点时性能能基本上上可以实实现线性性扩展。其次是内内存访问问机制不不同。在在NUMMA服务务器内部部，任何何一个CCPU可可
12、以访问问整个系系统的内内存，但但远地访访问的性性能远远远低于本本地内存存访问，因因此在开开发应用用程序时时应该尽尽量避免免远地内内存访问问。在MMPP服服务器中中，每个个节点只只访问本本地内存存，不存存在远地地内存访访问的问问题。数据仓库库的选择择哪种服务务器更加加适应数数据仓库库环境？这需要要从数据据仓库环环境本身身的负载载特征入入手。众众所周知知，典型型的数据据仓库环环境具有有大量复复杂的数数据处理理和综合合分析，要要求系统统具有很很高的II/O处处理能力力，并且且存储系系统需要要提供足足够的II/O带带宽与之之匹配。而而一个典典型的OOLTPP系统则则以联机机事务处处理为主主，每个个交易
13、所所涉及的的数据不不多，要要求系统统具有很很高的事事务处理理能力，能能够在单单位时间间里处理理尽量多多的交易易。显然然这两种种应用环环境的负负载特征征完全不不同。从NUMMA架构构来看，它它可以在在一个物物理服务务器内集集成许多多CPUU，使系系统具有有较高的的事务处处理能力力，由于于远地内内存访问问时延远远长于本本地内存存访问，因因此需要要尽量减减少不同同CPUU模块之之间的数数据交互互。显然然，NUUMA架架构更适适用于OOLTPP事务处处理环境境，当用用于数据据仓库环环境时，由由于大量量复杂的的数据处处理必然然导致大大量的数数据交互互，将使使CPUU的利用用率大大大降低。相对而言言，MP
14、PP服务务器架构构的并行行处理能能力更优优越，更更适合于于复杂的的数据综综合分析析与处理理环境。当当然，它它需要借借助于支支持MPPP技术术的关系系数据库库系统来来屏蔽节节点之间间负载平平衡与调调度的复复杂性。另另外，这这种并行行处理能能力也与与节点互互联网络络有很大大的关系系。显然然，适应应于数据据仓库环环境的MMPP服服务器，其其节点互互联网络络的I/O性能能应该非非常突出出，才能能充分发发挥整个个系统的的性能。SMP系系统与MMPP系系统比较较SMP (Syymmeetriic MMultti PProccesssingg),对对称多处处理系统统内有许许多紧耦耦合多处处理器，在在这样的的
15、系统中中，所有有的CPPU共享享全部资资源，如如总线，内内存和II/O系系统等，操操作系统统或管理理数据库库的复本本只有一一个，这这种系统统有一个个最大的的特点就就是共享享所有资资源。 MPP (Maassiivelly PParaalleel PProccesssingg)，大大规模并并行处理理系统，这这样的系系统是由由许多松松耦合的的处理单单元组成成的，要要注意的的是这里里指的是是处理单单元而不不是处理理器。每每个单元元内的CCPU都都有自己己私有的的资源，如如总线，内内存，硬硬盘等。在在每个单单元内都都有操作作系统和和管理数数据库的的实例复复本。这这种结构构最大的的特点在在于不共共享资源
16、源。既然有两两种结构构，那它它们各有有什么特特点呢？采用什什么结构构比较合合适呢？通常情情况下，MMPP系系统因为为要在不不同处理理单元之之间传送送信息（请请注意上上图），所所以它的的效率要要比SMMP要差差一点，但但是这也也不是绝绝对的，因因为MPPP系统统不共享享资源，因因此对它它而言，资资源比SSMP要要多，当当需要处处理的事事务达到到一定规规模时，MMPP的的效率要要比SMMP好。这这就是看看通信时时间占用用计算时时间的比比例而定定，如果果通信时时间比较较多，那那MPPP系统就就不占优优势了，相相反，如如果通信信时间比比较少，那那MPPP系统可可以充分分发挥资资源的优优势，达达到高效效率。当当前使用用的OTTLP程程序中，用用户访问问一个中中心数据据库，如如果采用用SMPP系统结结构，它它的效率率要比采采用MPPP结构构要快得得多。而而MPPP系统在在决策支
