مقدمة إلى البنية العامة للخادم

يتكون الخادم من أنظمة فرعية متعددة، يلعب كل منها دورًا حاسمًا في تحديد أداء الخادم. تعد بعض الأنظمة الفرعية أكثر أهمية للأداء اعتمادًا على التطبيق الذي يُستخدم الخادم من أجله.

تتضمن أنظمة الخادم الفرعية هذه:

1. المعالج وذاكرة التخزين المؤقت
المعالج هو قلب الخادم، وهو المسؤول عن التعامل مع جميع المعاملات تقريبًا. إنه نظام فرعي مهم للغاية، وهناك فكرة خاطئة شائعة مفادها أن المعالجات الأسرع تكون دائمًا أفضل للتخلص من اختناقات الأداء.

من بين المكونات الرئيسية المثبتة في الخوادم، غالبًا ما تكون المعالجات أقوى من الأنظمة الفرعية الأخرى. ومع ذلك، لا يمكن إلا لعدد قليل من التطبيقات المتخصصة الاستفادة الكاملة من مزايا المعالجات الحديثة مثل معالجات P4 أو معالجات 64 بت.

على سبيل المثال، لا تعتمد أمثلة الخوادم الكلاسيكية مثل خوادم الملفات بشكل كبير على عبء عمل المعالج نظرًا لأن معظم حركة مرور الملفات تستخدم تقنية الوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA) لتجاوز المعالج، اعتمادًا على الشبكة والذاكرة والأنظمة الفرعية للقرص الصلب للإنتاجية.

تقدم إنتل اليوم مجموعة متنوعة من المعالجات المخصصة لخوادم السلسلة X. يعد فهم الاختلافات والمزايا بين المعالجات المختلفة أمرًا بالغ الأهمية.

تعتبر ذاكرة التخزين المؤقت جزءًا من النظام الفرعي للذاكرة، وهي مدمجة فعليًا مع المعالج. تعمل وحدة المعالجة المركزية وذاكرة التخزين المؤقت معًا بشكل وثيق، حيث تعمل ذاكرة التخزين المؤقت بحوالي نصف سرعة المعالج أو ما يعادلها.

2. حافلة PCI
ناقل PCI هو خط أنابيب لبيانات الإدخال والإخراج في الخوادم. تستخدم جميع خوادم السلسلة X ناقل PCI (بما في ذلك PCI-X وPCI-E) لتوصيل المحولات المهمة مثل SCSI والأقراص الثابتة. تحتوي الخوادم المتطورة عادةً على نواقل PCI متعددة وفتحات PCI أكثر مقارنة بالطرز السابقة.

تشتمل نواقل PCI المتقدمة على تقنيات مثل PCI-X 2.0 وPCI-E، والتي توفر إنتاجية أعلى للبيانات وقدرات الاتصال. تقوم شريحة PCI بتوصيل وحدة المعالجة المركزية وذاكرة التخزين المؤقت بناقل PCI. تقوم هذه المجموعة من المكونات بإدارة الاتصال بين ناقل PCI والمعالج والأنظمة الفرعية للذاكرة لزيادة الأداء العام للنظام.

3. الذاكرة
تلعب الذاكرة دورًا حاسمًا في أداء الخادم. إذا لم يكن لدى الخادم ذاكرة كافية، يتدهور أداءه، حيث يحتاج نظام التشغيل إلى تخزين بيانات إضافية في الذاكرة، ولكن المساحة غير كافية، مما يؤدي إلى ركود البيانات على القرص الصلب.

إحدى الميزات البارزة في بنية خادم سلسلة X للمؤسسة هي انعكاس الذاكرة، مما يعمل على تحسين التكرار والتسامح مع الأخطاء. تقنية ذاكرة IBM هذه تعادل تقريبًا RAID-1 للأقراص الصلبة، حيث يتم تقسيم الذاكرة إلى مجموعات لها نسخ متطابقة. تعتمد وظيفة النسخ المتطابق على الأجهزة، ولا تتطلب أي دعم إضافي من نظام التشغيل.

4. القرص الصلب
من وجهة نظر المسؤول، يعد النظام الفرعي للقرص الصلب هو المحدد الرئيسي لأداء الخادم. في الترتيب الهرمي لأجهزة التخزين عبر الإنترنت (ذاكرة التخزين المؤقت، الذاكرة، القرص الصلب)، يكون القرص الصلب هو الأبطأ ولكنه يتمتع بأكبر سعة. بالنسبة للعديد من تطبيقات الخادم، يتم تخزين جميع البيانات تقريبًا على القرص الثابت، مما يجعل النظام الفرعي السريع للقرص الثابت أمرًا بالغ الأهمية.

يُستخدم RAID بشكل شائع لزيادة مساحة التخزين في الخوادم. ومع ذلك، تؤثر صفائف RAID بشكل كبير على أداء الخادم. يؤثر اختيار مستويات RAID المختلفة لتعريف الأقراص المنطقية المختلفة على الأداء، وتختلف مساحة التخزين ومعلومات التكافؤ. توفر بطاقات صفيفservRAID من IBM وبطاقات IBM Fiber Channel خيارات لتنفيذ مستويات RAID مختلفة، ولكل منها تكوين فريد.

هناك عامل حاسم آخر في الأداء وهو عدد الأقراص الثابتة في المصفوفة التي تم تكوينها: كلما زاد عدد الأقراص، كان معدل النقل أفضل. إن فهم كيفية تعامل RAID مع طلبات الإدخال/الإخراج يلعب دورًا حيويًا في تحسين الأداء.

يتم الآن استخدام التقنيات التسلسلية الجديدة، مثل SATA وSAS، لتحسين الأداء والموثوقية.

5. الشبكة
محول الشبكة هو الواجهة التي يتواصل من خلالها الخادم مع العالم الخارجي. إذا تمكنت البيانات من تحقيق أداء فائق من خلال هذه الواجهة، فيمكن لنظام فرعي قوي للشبكة أن يؤثر بشكل كبير على الأداء العام للخادم.

تصميم الشبكة لا يقل أهمية عن تصميم الخادم. إن المحولات التي تخصص قطاعات مختلفة من الشبكة أو تطبيق تقنيات مثل ATM تستحق الاهتمام.

تُستخدم الآن بطاقات شبكة Gigabit على نطاق واسع في الخوادم لتوفير الإنتاجية العالية اللازمة. ومع ذلك، فإن التقنيات الأحدث مثل TCP Offload Engine (TOE) لتحقيق معدلات 10G تلوح في الأفق أيضًا.

6. بطاقة الرسومات
يعد نظام العرض الفرعي في الخوادم غير مهم نسبيًا حيث يتم استخدامه فقط عندما يحتاج المسؤولون إلى التحكم في الخادم. لا يستخدم العملاء أبدًا بطاقة الرسومات، لذلك نادرًا ما يركز أداء الخادم على هذا النظام الفرعي.

7. نظام التشغيل
نحن نعتبر نظام التشغيل بمثابة عنق الزجاجة المحتمل، تمامًا مثل الأنظمة الفرعية الأخرى للقرص الصلب. في أنظمة التشغيل مثل Windows وLinux وESX Server وNetWare، توجد إعدادات يمكن تغييرها لتحسين أداء الخادم.

تعتمد الأنظمة الفرعية التي تحدد الأداء على تطبيق الخادم. يمكن تحديد الاختناقات والقضاء عليها من خلال جمع وتحليل بيانات الأداء. ومع ذلك، لا يمكن إكمال هذه المهمة مرة واحدة، حيث قد تختلف الاختناقات مع التغييرات في أحمال عمل الخادم، ربما على أساس يومي أو أسبوعي.