מבוא לארכיטקטורת השרת הכוללת

שרת מורכב מתת-מערכות מרובות, שלכל אחת מהן תפקיד מכריע בקביעת ביצועי השרת. תת-מערכות מסוימות קריטיות יותר לביצועים בהתאם ליישום שבו השרת משמש.

תת-מערכות שרת אלו כוללות:

1. מעבד ומטמון
המעבד הוא לב השרת, האחראי לטיפול כמעט בכל העסקאות. זוהי תת-מערכת משמעותית ביותר, וקיימת תפיסה מוטעית נפוצה לפיה מעבדים מהירים יותר תמיד טובים יותר כדי למנוע צווארי בקבוק בביצועים.

בין הרכיבים העיקריים המותקנים בשרתים, מעבדים הם לרוב חזקים יותר מתת-מערכות אחרות. עם זאת, רק כמה יישומים מיוחדים יכולים לנצל באופן מלא את היתרונות של מעבדים מודרניים כמו מעבדי P4 או 64 סיביות.

לדוגמה, דוגמאות שרתים קלאסיות כמו שרתי קבצים אינן מסתמכות במידה רבה על עומס העבודה של המעבד מכיוון שרוב תעבורת הקבצים משתמשת בטכנולוגיית Direct Memory Access (DMA) כדי לעקוף את המעבד, בהתאם לתפוקה של הרשת, הזיכרון והדיסק הקשיח.

כיום, אינטל מציעה מגוון מעבדים המותאמים אישית לשרתים מסדרת X. הבנת ההבדלים והיתרונות בין מעבדים שונים היא חיונית.

מטמון, שנחשב בהחלט לחלק מתת-מערכת הזיכרון, משולב פיזית עם המעבד. המעבד והמטמון עובדים בשיתוף פעולה הדוק, כאשר המטמון פועל בכמחצית מהמהירות של המעבד או שווה ערך.

2. אוטובוס PCI
אפיק PCI הוא הצינור לנתוני קלט ופלט בשרתים. כל שרתי X-series משתמשים באפיק PCI (כולל PCI-X ו-PCI-E) כדי לחבר מתאמים חשובים כגון SCSI ודיסקים קשיחים. לשרתים מתקדמים יש בדרך כלל אפיקי PCI מרובים ויותר חריצי PCI בהשוואה לדגמים קודמים.

אפיקי PCI מתקדמים כוללים טכנולוגיות כמו PCI-X 2.0 ו-PCI-E, המספקות תפוקת נתונים וקישוריות גבוהות יותר. שבב PCI מחבר את המעבד והמטמון לאפיק ה-PCI. קבוצת רכיבים זו מנהלת את החיבור בין אפיק ה-PCI, המעבד ותתי-מערכות הזיכרון כדי למקסם את ביצועי המערכת הכוללים.

3. זיכרון
זיכרון ממלא תפקיד קריטי בביצועי השרת. אם לשרת אין מספיק זיכרון, הביצועים שלו מתדרדרים, מכיוון שמערכת ההפעלה צריכה לאחסן נתונים נוספים בזיכרון, אך המקום אינו מספיק, מה שמוביל לקיפאון נתונים בדיסק הקשיח.

תכונה בולטת אחת בארכיטקטורה של שרת מסדרת X ארגונית היא שיקוף זיכרון, המשפר יתירות וסובלנות לתקלות. טכנולוגיית הזיכרון הזו של IBM שווה בערך ל-RAID-1 עבור דיסקים קשיחים, שבהם הזיכרון מחולק לקבוצות שיקוף. פונקציית השיקוף מבוססת חומרה, ואינה דורשת תמיכה נוספת ממערכת ההפעלה.

4. דיסק קשיח
מנקודת מבט של מנהל מערכת, תת-מערכת הדיסק הקשיח היא הקובעת העיקרית של ביצועי השרת. בסידור ההיררכי של התקני אחסון מקוונים (מטמון, זיכרון, דיסק קשיח), הדיסק הקשיח הוא האיטי ביותר אך בעל הקיבולת הגדולה ביותר. עבור יישומי שרת רבים, כמעט כל הנתונים מאוחסנים בדיסק הקשיח, מה שהופך תת-מערכת של דיסק קשיח מהיר לקריטית.

RAID משמש בדרך כלל להגדלת שטח האחסון בשרתים. עם זאת, מערכי RAID משפיעים באופן משמעותי על ביצועי השרת. הבחירה ברמות RAID שונות להגדרת דיסקים לוגיים שונים משפיעה על הביצועים, ושטח האחסון ומידע הזוגיות שונים. כרטיסי מערך ServeRAID וכרטיסי IBM Fibre Channel של יבמ מספקים אפשרויות ליישם רמות RAID שונות, כל אחת עם התצורה הייחודית שלה.

גורם קריטי נוסף בביצועים הוא מספר הדיסקים הקשיחים במערך המוגדר: ככל שיש יותר דיסקים, כך התפוקה טובה יותר. ההבנה כיצד RAID מטפל בבקשות קלט/פלט ממלאת תפקיד חיוני באופטימיזציה של הביצועים.

טכנולוגיות סדרתיות חדשות, כגון SATA ו-SAS, נמצאות כעת בשימוש כדי לשפר את הביצועים והאמינות.

5. רשת
מתאם הרשת הוא הממשק שדרכו השרת מתקשר עם העולם החיצון. אם נתונים יכולים להשיג ביצועים מעולים באמצעות ממשק זה, תת-מערכת רשת רבת עוצמה יכולה להשפיע באופן משמעותי על ביצועי השרת הכוללים.

עיצוב רשת חשוב באותה מידה כמו עיצוב שרת. כדאי לשקול מתגים שמקצים מקטעי רשת שונים או יישום טכנולוגיות כמו ATM.

כרטיסי רשת Gigabit נמצאים כעת בשימוש נרחב בשרתים כדי לספק תפוקה גבוהה הנדרשת. עם זאת, טכנולוגיות חדשות יותר כמו TCP Offload Engine (TOE) להשגת קצבי 10G נמצאות גם הן באופק.

6. כרטיס מסך
תת-מערכת התצוגה בשרתים אינה חשובה יחסית מכיוון שהיא משמשת רק כאשר מנהלי מערכת צריכים לשלוט בשרת. לקוחות אף פעם לא משתמשים בכרטיס הגרפי, כך שביצועי השרת מדגישים רק לעתים רחוקות תת-מערכת זו.

7. מערכת הפעלה
אנו מחשיבים את מערכת ההפעלה כצוואר בקבוק פוטנציאלי, בדיוק כמו תת-מערכות הדיסק הקשיח האחרות. במערכות הפעלה כמו Windows, Linux, ESX Server ו-NetWare, ישנן הגדרות שניתן לשנות כדי לשפר את ביצועי השרת.

תת המערכות הקובעות ביצועים תלויות ביישום השרת. ניתן להשיג זיהוי וביטול צווארי בקבוק באמצעות איסוף וניתוח נתוני ביצועים. עם זאת, לא ניתן להשלים משימה זו בבת אחת, מכיוון שצווארי בקבוק עשויים להשתנות עם שינויים בעומסי העבודה של השרת, אולי על בסיס יומי או שבועי.