对称多处理

　　在一款对称多处理系统中有多个处理器，每个处理器都有相同的系统资源访问权限。由于现代系统要求高速缓存提供有意义的性能，这意味着对称多处理必须与高速缓存一致。

　　高速缓存的一致性可确保只要处理器访问数据，其就会看到与任何其他处理器所能看到的相同的值，而不管数据是缓存在一款处理器中还是保存在内存中。用于确保这种一致性的机制依赖于通知系统，该通知系统在多个高速缓存中的缓存数据值发生变化时会通知“感兴趣的高速缓存”。SMP使用共享总线，因为每个处理器都能看到每个总线事务，所以保持缓存一致性很简单。

　　但是，共享总线不能很好地规模化扩展。大型系统必须使用其他形式的互连，因此它们通常表现为独立SMP系统的集合。每个系统都有自己的处理器，高速缓存和通过高速缓存一致的互连连接的部分主内存。

　　在这样的系统中，当一个SMP系统中的处理器需要访问直接连接到另一个SMP系统而非本地存储器的内存中的数据时，访问数据的时间会增加。这样的系统被认为是高速缓存一致的非均匀内存访问(CCNUMA)系统。访问本地内存的时间与访问远程内存的时间之间的比率称为非均匀内存访问(NUMA)系数。

　　如果软件不熟悉系统的NUMA特性，并且系数大于4，则性能可能会受损。 CCNUMA系统需要软件变体，特别是在内存管理系统中。该软件通过进程调度来分配内存请求，以尽量减少开销。

　　举一个例子，假设在处理器A上运行的进程被暂停，并在远处的处理器上恢复。在整个系统中迁移数据并从不同位置访问数据的成本可能会轻易地抵消拥有更多处理器所带来的性能收益。

　　SMP的关键优势在于它反映了计算机是如何工作的，这正是大多数主流操作系统所宣扬的主流顺序编程语言所采用的。为了简化，其提出了一个编程模型，在该模型中合作进程共享内存。这允许低成本的进程间通信，由此可以通过传递指针，而不是通过复制数据来迁移大块数据。

　　但是SMP的实力也是其自身的弱点。SMP系统很脆弱。一个处理器的缓存中的错误(如果没有得到立即检测并修复的话)可能会影响整个系统的数据，从而导致无法恢复的错误。

　　与单处理器相比，小型SMP提供了获得更高服务器性能的简单方法;因此，2至4个处理器系统的成本效益非常显著。此外，用一些多线程意识编写的通用主流软件应该在小型SMP上运行得更快。

　　包含32到128个处理器的非常大的SMP系统可能最适合科学计算，其中非常大的数据结构由可并行化的代码操纵。跨Web交易处理和谷歌数据库中提供的商业应用程序的工作负载强调多个独立交易处理或交互。有些对缓存一致性的要求不高。特别是脆弱的系统交易处理不能很好地获得处理。

　　所有服务器供应商和一些PC制造商都提供SMP系统。

　　集群如何工作

　　一款集群是一个计算机系统的集合，这种系统互连的方式是一台机器上运行的程序可以访问另一台机器的资源，但只能间接访问。例如，一款处理器无法执行加载或存储到远程内存。相反，其必须要求运行在远程处理器上的软件执行访问并转发数据。

　　这听起来效率非常低，但这种孤立的方法提供了一个主要好处：鲁棒性。在集群中，如果一个节点上发生内存系统或高速缓存故障，受其影响的数据很难通过系统的其他部分立即扩散。

　　在群集上工作的软件的编写方式与在SMP上工作的软件的编写方式不同。共享数据基本上不可用;显式消息传递是必需的。这意味着集群体系架构的主流软件并不多——只有那些在集群上才能很好地扩展的应用程序，比如数据库和事务处理系统。

　　在现实世界中，SMP和集群之间不存在冲突。有效的集群通过集中中小规模的SMP来构建。当您企业的应用程序需要强大的数据处理能力扩展来规模化扩展内存大小或数据存储时，您应该选择一款群集解决方案。但是，只有在应用程序已经可用于集群体系结构时才能部署集群。如前所述，集群提供了应用程序的稳健性，这通过将物理服务器连接在一起，以保护工作负载免于故障来实现。当工作负载在集群节点上运行并且此节点发生故障时，集群会自动将工作负载迁移到另一个可用节点，从而提供工作负载的高可用性。因此，群集很少共享工作负载。相反，它们通过备用节点提供工作负载的连续性。

　　在x86虚拟化方案中，企业组织旨在通过集群系统提供虚拟工作负载的连续性。与SMP一样，所有服务器供应商都提供集群。

　　网格计算

　　网格计算是一个时髦的术语，其指的是通过软件来利用许多独立的和可能异构的计算机系统，这些计算机系统通过网络连接起来。其名字暗示了电网的概念，这是一种在任何地方均可提供电力的通用手段。

　　网格计算只是能够将软件任务分配给大量网络连接处理器的结果。真实世界的网格计算利用解决分布式资源的软件。其目标是提供一个拥有足够大，足够丰富的计算资源的视图。

　　这个网格提供了几个优点。群集具有相似的属性，但群集的节点通常必须靠近在一起。尽管可以在WAN规模化的距离(可能使用iSCSI)上建立I / O连接，但却没有这种可扩展，低延迟，广域网友好的处理器互连。

　　但网格没有这样的限制。分布式计算系统放宽了历史上需要强同质性的物理接近度的需求。因此，网格计算允许企业组织部署异构分布式系统。

　　网格计算可以成为那些能够自然分解为定义良好、数量相对较少的数据的方便计算包的工作负载的理想选择。在这种情况下，可以将数据和程序分发到远程计算机，以运行任务，并收集结果。借助适当的程序、执行时间、数据规模和带宽，您企业可以获得相当高的效率。

　　网格计算的候选包括匿名计算过程，如医学研究中的血液分析测试，以及金融和航空领域的模拟和假设分析。网格计算还允许网格系统中潜在的大量存储在地理上分布，并实现透明复制，从而提高鲁棒性。

　　网格计算基于专门的软件而不是专门设计的硬件系统。任何机器都可以使用;所有主要的服务器供应商都提供网格支持。

　　服务器形式因素

　　当前市场上的服务器有许多物理外形或包装，包括：

　　●塔式服务器：最简单的服务器，如高端个人电脑，在塔式机箱中提供，并在其可扩展性方面有相似的限制。

　　●机架式安装服务器：较大的服务器通常采用机架安装形式。这是一种标准的19英寸宽的机箱，其高度为1.75英寸(称为1U)的几倍。它被设计用于安装到更大的机箱或机架中，以便企业数据中心站点创建适当的服务器配置组合。机架通常集成了一些服务，如电源、存储和网络连接。

　　● 刀片服务器：随着用于构建服务器计算机组件的技术不断发展，这些组件已经变得更加集成化，并且体积更小。这使得服务器可以构建在单个板上，因此机架安装大小的机箱可以容纳许多这样的板，每个板都有自己的处理，内存，网络和(最小)存储。这导致了新的服务器外形的诞生：刀片式。当前，刀片新的正在蚕食和接管机架安装形式的服务器。

　　塔式服务器、机架安装式服务器和刀片服务器的配置各有其用途。

　　●塔式安装的规格主要用于低容量的服务器，其不需要超过两个塔的可扩展性。

　　●机架安装式用于具有强大性能和多节点的服务器，每个节点本身具有高度的容量能力和可配置性。

　　●刀片式最适合于包含大量有限容量节点的服务器，每个服务器通常采用PC技术构建，成本低，体积小。

　　下表进一步详细描述和比较了这三种不同服务器的封装选项。

　　责任编辑:DJ编辑