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服务器的可用性(Usability)其实就是要求服务器具有高的可靠性,具有高稳定性,不要时不时死机、出故障,尽量少出现停机待修现象。服务器因为多数情况下是要求连续工作的,所以它的可靠非常重要,普通的PC死机了大不了重启,数据的丢失损失也仅限于单台电脑;服务器则完全不同,许多重要的数据都保存在服务器上,许多网络服务都在服务器上运行,一旦服务器发生故障,将会造成大量数据丢失、许多重要业务和停顿,如代理上网、安全验证、电子邮件服务等都将失效,造成整个网络的瘫痪,其损失是难以估量的。各种品牌的服务器都有自己的一套独特的提高服务器可靠性的技术方法,但也有一些方法是属于标准性的方法,被大家共同采用。
目前,提高可靠性的一个普遍做法是部件的冗余配置和内存查、纠错技术。如服务器一般采用具有查、纠错能力的ECC内存,IBM的服务器有的还采用了专门的具有ChipKill超强查、纠错能力的内存、RAID技术、热插拔技术、冗余电源、冗余风扇、等方法使服务器具备容错能力、安全保护能力,从而提高可靠性。
硬件的设备冗余通常支持热插拔功能,如冗余CPU、RAM、PCI适配器、电源、风扇等,可以在单个部件失效的情况下自动切换到备用设备上,保证系统运行。RAID技术可保证硬盘出现问题时在线更换,保证数据的完整性。此外,独特的硬件管理总线(I2C)技术利用专门的硬件管理机制,可在系统出现异常情况时(如机箱温度超标、内存出错、机箱被异常开启等)迅速提出警报和予以处理。一般来说,PC服务器的冗余方案主要是磁盘、电源、网卡和风扇等冗余配置,有些产品还支持操作系统和应用软件的备份,并包含有用于数据紧急恢复的系统模块,从而大大提高了系统的可用性。
一、硬件冗余
在上面所讲的一些提高服务器可用性的方法中有一部分是通过硬件的冗余技术来实现的,这是一种比较基础,但却非常实用的方法,已被广泛采用。下面我们就来具体看看这几个方面。
1. 磁盘冗余技术
磁盘冗余实际上就是指RAID(磁盘陈列)技术,它的英文"Redundant Array of Independent Disks"的缩写,中文名为"独立磁盘冗余阵列",或简称磁盘阵列。简单的说,RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘),从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术。组成磁盘阵列的不同方式成为不同的RAID级别(RAID Levels),或RDID类型。
RAID技术经过不断的发展,现在已拥有了从 RAID 0 到 6 七种基本的RAID 级别,但最常用的是RAID 0、RAID 1、RAID0+1、RAID 5等几种方式。另外,还有一些基本RAID级别的组合形式,如RAID 10(RAID 0与RAID 1的组合),RAID 50(RAID 0与RAID 5的组合)等。不同RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本。下面就针对上述一些最为常用的 RAID级别做简单介绍。
RAID 0:RAID 0又称为Stripe或Striping(无差错控制磁盘阵列),它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取,这样,系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行,每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽,显著提高磁盘整体存取性能。
图1显示的一个具有3个逻辑磁盘(Disk 0、Dsik 1、Disk 2)的数据存储的过程,系统向三个磁盘组成的逻辑硬盘(RADI 0 磁盘组)发出的I/O数据请求时整个数据存储过程被分成3部分,原先顺序的数据文件片段(D0、D1、D2、D3…)被分散到所有的三块硬盘中同时执行。从理论上讲,三块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写速度提升了3倍。 但由于总线带宽等多种因素的影响,实际的提升速率肯定会低于理论值,但是,大量数据并行传输与串行传输比较,提速效果是显著的。

图1
但RAID 0方案并不提供数据冗余,因此一旦用户数据损坏,损坏的数据仍将无法得到一个备份数据进行恢复。它所实现数据冗余的功能是在用户某个硬盘上的数据一旦发生损坏后,利用其它两个硬盘上冗余信息可以使损坏数据得以恢复,从而保障了用户数据的安全性,但我们可以知道这种冗余技术在数据恢复方面安全性较低。