ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมโดยรวมของเซิร์ฟเวอร์

เซิร์ฟเวอร์ประกอบด้วยระบบย่อยหลายระบบ โดยแต่ละระบบมีบทบาทสำคัญในการพิจารณาประสิทธิภาพของเซิร์ฟเวอร์ ระบบย่อยบางระบบมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพมากกว่า ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันที่เซิร์ฟเวอร์ใช้งาน

ระบบย่อยเซิร์ฟเวอร์เหล่านี้ประกอบด้วย:

1. โปรเซสเซอร์และแคช
โปรเซสเซอร์เป็นหัวใจของเซิร์ฟเวอร์ รับผิดชอบในการจัดการธุรกรรมเกือบทั้งหมด มันเป็นระบบย่อยที่มีนัยสำคัญอย่างมาก และมีความเข้าใจผิดร่วมกันว่าโปรเซสเซอร์ที่เร็วกว่านั้นดีกว่าเสมอในการกำจัดปัญหาคอขวดของประสิทธิภาพ

ในบรรดาส่วนประกอบหลักที่ติดตั้งในเซิร์ฟเวอร์ โปรเซสเซอร์มักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบย่อยอื่นๆ อย่างไรก็ตาม มีแอปพลิเคชันพิเศษเพียงไม่กี่แอปพลิเคชันเท่านั้นที่สามารถใช้ประโยชน์จากโปรเซสเซอร์สมัยใหม่ เช่น โปรเซสเซอร์ P4 หรือ 64 บิตได้อย่างเต็มที่

ตัวอย่างเช่น ตัวอย่างเซิร์ฟเวอร์คลาสสิก เช่น ไฟล์เซิร์ฟเวอร์ ไม่ต้องพึ่งพาปริมาณงานของตัวประมวลผลมากนัก เนื่องจากการรับส่งข้อมูลไฟล์ส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยี Direct Memory Access (DMA) เพื่อเลี่ยงผ่านตัวประมวลผล ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเครือข่าย หน่วยความจำ และระบบย่อยของฮาร์ดดิสก์สำหรับปริมาณงาน

ปัจจุบัน Intel นำเสนอโปรเซสเซอร์ที่หลากหลายซึ่งปรับแต่งมาสำหรับเซิร์ฟเวอร์ X-ซีรี่ส์ การทำความเข้าใจความแตกต่างและข้อดีระหว่างโปรเซสเซอร์ต่างๆ เป็นสิ่งสำคัญ

แคชซึ่งถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของระบบย่อยหน่วยความจำอย่างเคร่งครัด ถูกรวมเข้ากับโปรเซสเซอร์ทางกายภาพ CPU และแคชทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิด โดยแคชทำงานที่ความเร็วประมาณครึ่งหนึ่งของโปรเซสเซอร์หรือเทียบเท่า

2. บัส PCI
บัส PCI เป็นไปป์ไลน์สำหรับข้อมูลอินพุตและเอาต์พุตในเซิร์ฟเวอร์ เซิร์ฟเวอร์ X-series ทั้งหมดใช้บัส PCI (รวมถึง PCI-X และ PCI-E) เพื่อเชื่อมต่ออะแดปเตอร์ที่สำคัญ เช่น SCSI และฮาร์ดดิสก์ โดยทั่วไปเซิร์ฟเวอร์ระดับไฮเอนด์จะมีบัส PCI หลายตัวและสล็อต PCI มากกว่าเมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า

บัส PCI ขั้นสูงประกอบด้วยเทคโนโลยีเช่น PCI-X 2.0 และ PCI-E ซึ่งให้ปริมาณการรับส่งข้อมูลและความสามารถในการเชื่อมต่อที่สูงขึ้น ชิป PCI เชื่อมต่อ CPU และแคชเข้ากับบัส PCI ชุดส่วนประกอบนี้จัดการการเชื่อมต่อระหว่างบัส PCI, โปรเซสเซอร์ และระบบย่อยหน่วยความจำ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบโดยรวมให้สูงสุด

3. หน่วยความจำ
หน่วยความจำมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพของเซิร์ฟเวอร์ หากเซิร์ฟเวอร์มีหน่วยความจำไม่เพียงพอ ประสิทธิภาพจะลดลง เนื่องจากระบบปฏิบัติการจำเป็นต้องจัดเก็บข้อมูลเพิ่มเติมในหน่วยความจำ แต่พื้นที่ไม่เพียงพอ ส่งผลให้ข้อมูลบนฮาร์ดดิสก์ซบเซา

คุณลักษณะเด่นอย่างหนึ่งในสถาปัตยกรรมของเซิร์ฟเวอร์ X-series ระดับองค์กรคือการมิเรอร์หน่วยความจำ ซึ่งปรับปรุงความซ้ำซ้อนและความทนทานต่อข้อผิดพลาด เทคโนโลยีหน่วยความจำ IBM นี้เทียบเท่ากับ RAID-1 สำหรับฮาร์ดดิสก์โดยคร่าวๆ โดยที่หน่วยความจำแบ่งออกเป็นกลุ่มที่ทำมิเรอร์ ฟังก์ชันการมิเรอร์เป็นแบบฮาร์ดแวร์ ไม่จำเป็นต้องได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติมจากระบบปฏิบัติการ

4. ฮาร์ดดิสก์
จากมุมมองของผู้ดูแลระบบ ระบบย่อยของฮาร์ดดิสก์เป็นตัวกำหนดหลักของประสิทธิภาพของเซิร์ฟเวอร์ ในการจัดเรียงอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลออนไลน์แบบลำดับชั้น (แคช หน่วยความจำ ฮาร์ดดิสก์) ฮาร์ดดิสก์จะช้าที่สุดแต่มีความจุมากที่สุด สำหรับแอปพลิเคชันเซิร์ฟเวอร์จำนวนมาก ข้อมูลเกือบทั้งหมดจะถูกจัดเก็บไว้ในฮาร์ดดิสก์ ทำให้ระบบย่อยของฮาร์ดดิสก์ที่รวดเร็วมีความสำคัญอย่างยิ่ง

โดยทั่วไปจะใช้ RAID เพื่อเพิ่มพื้นที่จัดเก็บข้อมูลในเซิร์ฟเวอร์ อย่างไรก็ตาม อาร์เรย์ RAID มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของเซิร์ฟเวอร์ การเลือกระดับ RAID ที่แตกต่างกันเพื่อกำหนดโลจิคัลดิสก์ที่แตกต่างกันจะส่งผลต่อประสิทธิภาพ และพื้นที่จัดเก็บข้อมูลและข้อมูลพาริตีจะแตกต่างกัน การ์ดอาร์เรย์ ServeRAID ของ IBM และการ์ด IBM Fibre Channel มีตัวเลือกในการใช้งานระดับ RAID ที่แตกต่างกัน โดยแต่ละการ์ดมีการกำหนดค่าเฉพาะตัว

ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งในประสิทธิภาพคือจำนวนฮาร์ดดิสก์ในอาเรย์ที่กำหนดค่า: ยิ่งมีดิสก์มากเท่าใดปริมาณงานก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น การทำความเข้าใจวิธีที่ RAID จัดการกับคำขอ I/O มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

เทคโนโลยีอนุกรมใหม่ เช่น SATA และ SAS กำลังถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ

5. เครือข่าย
อะแดปเตอร์เครือข่ายเป็นส่วนต่อประสานที่เซิร์ฟเวอร์สื่อสารกับโลกภายนอก หากข้อมูลสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่เหนือกว่าผ่านอินเทอร์เฟซนี้ ระบบย่อยเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพโดยรวมของเซิร์ฟเวอร์

การออกแบบเครือข่ายมีความสำคัญไม่แพ้กันกับการออกแบบเซิร์ฟเวอร์ สวิตช์ที่จัดสรรส่วนเครือข่ายที่แตกต่างกันหรือการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเช่น ATM เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การพิจารณา

ปัจจุบันการ์ดเครือข่ายกิกะบิตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเซิร์ฟเวอร์เพื่อให้ปริมาณงานสูงที่จำเป็น อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น TCP Offload Engine (TOE) เพื่อให้ได้อัตรา 10G ก็อยู่ไม่ไกลเช่นกัน

6. กราฟิกการ์ด
ระบบย่อยการแสดงผลในเซิร์ฟเวอร์ค่อนข้างไม่สำคัญ เนื่องจากจะใช้เมื่อผู้ดูแลระบบจำเป็นต้องควบคุมเซิร์ฟเวอร์เท่านั้น ไคลเอนต์ไม่เคยใช้กราฟิกการ์ด ดังนั้นประสิทธิภาพของเซิร์ฟเวอร์จึงไม่ค่อยเน้นระบบย่อยนี้

7. ระบบปฏิบัติการ
เราถือว่าระบบปฏิบัติการอาจเป็นปัญหาคอขวด เช่นเดียวกับระบบย่อยของฮาร์ดดิสก์อื่นๆ ในระบบปฏิบัติการเช่น Windows, Linux, ESX Server และ NetWare มีการตั้งค่าที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเซิร์ฟเวอร์

ระบบย่อยที่กำหนดประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับแอพพลิเคชันของเซิร์ฟเวอร์ การระบุและขจัดปัญหาคอขวดสามารถทำได้โดยการรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถดำเนินการงานนี้ให้เสร็จสิ้นได้ในคราวเดียว เนื่องจากปัญหาคอขวดอาจแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงของปริมาณงานเซิร์ฟเวอร์ อาจเป็นรายวันหรือรายสัปดาห์