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物美大卖场计算机系统建议方案25页
物美大卖场计算机系统建议方案
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一.公司简介
科技有限公司,下设网络部、技术研发部、销售部,承担系统集成、数据库开发、电子商务等方面的项目。
因为拥有计算机整体解决方案、网络系统集成、网络安全、电信、侦听与反侦听等方面的专家,使我们在深厚的知识背景上,对各种新技术的把握保持领先地位。
因此,对用户的需求我们可以从一个更高的层次上,进行整体方案分析,选择最适合的技术方案,避免盲目采用不适合或不成熟的新技术给用户造成的浪费。
同时,在方案的具体实施上,我们的专家、技术人员严谨的科学态度,踏实勤奋的工作作风,诚信待人的售后服务,也给用户留下了深刻的印象,使得我们最初的用户,成为我们长期的合作伙伴,最终成了我们的朋友。
几年来,我们承担了多项数据库软件开发和系统集成的大、中型项目,取得了可喜的成绩,也在军队、通信、银行及政府部门等建立了良好的信誉,并与之结成了长期的合作伙伴关系。
二.系统拓扑图
三.选用IBMRS/6000服务器及存储系统的理由
RS/6000是IBM的战略性产品,是IBM公司从事信息处理技术40多年经验的结晶,它符合当今计算机界开放的潮流并融入IBM多年的经验,所以在推出市场后就立刻成为同行业的佼佼者,RS/6000产品,不论从其芯片技术,其产品系列宽度,其通讯能力,其外部设备的支持能力,还是从其操作系统和应用软件的支持皆是目前业界中最好的选择。
RS/6000是业界先进的UNIX计算机,自是1990年IBM公司推出其工作站及服务器以来,它已在变化中的计算机市场占有重要的地位。
迅速发展成为目前商用市场主要产品,它具有业界领先的性能/价格比,从便宜的台式机到机柜式的服务器,可以支持数百个甚至上万的用户,以便宜的价格提供极好的性能。
3.1IBMRISC芯片技术
RISC技术又称精减指令集系统,是目前CPU芯片设计中最先进和最尖端的技术。
1974年,IBM首先发明并利用了这种技术,1990年IBM又推出了第二代RISC技术的芯片,即POWER芯片。
它将超标量技术和超级流水线技术完美的结合在一起,使处理器的性能得以迅速提高。
1993年6月,IBM推出了在业界处于领先地位的POWER2芯片,其性能较POWER又有很大的提高。
每个时钟周期能同时执行6指令8个操作,达到了260SPECfp,140Mflops。
同年10月,IBM,APPLE和MOTORALA三家联手开发PowerPC芯片,该芯片采用单晶片技术实现极高的性能,推出后在业界引起强烈反响。
目前604e芯片已经大批量装机,64位的RS64芯片也已经推出产品。
RS/6000的高性能,不是单单依靠提高CPU时钟频率,而是通过采用先进的体系结构,优化的编译技术和先进的技术应用,从整体上充分提高了系统性能。
在高速存储子系统,宽带宽和高传输率I/O通道等方面,IBM同样处于工业领先地位。
先进的平衡发展的体系结构,给RS/6000以充分发展余地,使RS/6000产品性能每12个月提高2至3倍,用户永远能得到性能和性能价格比最好的RS/6000产品。
POWER和PowerPC具有最广泛的发展前途。
先进的POWER结构体系,为RS/6000的发展提供了广阔的天地。
从POWER到POWER2,到高端的64位处理器,系统性能飞跃发展。
尤其值得一提的PowerPC(POWERPerformanceChip),这个从POWER的RISC单芯片技术发展起来的,由IBM,Apple,Motorola联合研制开发的世界最新微处理器芯片,以其高性能,低价格,大批量,广泛的操作系统平台和应用,博得世人嘱目。
成为最具有发展前途的跨世纪产品。
同其它厂家的产品相比,PowerPC有更小的芯片尺寸,更低的功耗性能优良,而价格低廉;相比之下其他的厂商普遍存在芯片过热问题,降低了系统稳定性和可靠性,同时制造工艺复杂,废品率和成本过高。
RS/6000是RISC技术成功应用的典范。
RS/6000及AIX操作系统自1990年推出以来,迅速成为UNIX环境中一股日益壮大的势不可挡的力量。
IBM公司也从1990年在UNIX市场的空白,上升到1992年商用UNIX系统之首,并成为90到94年UNIX系统供应商中增长最快的厂商之一。
根据IDC的统计,IBM已成为中等规模UNIX系统市场中的头号供应商。
3.2对称多处理器技术
SMP(SymmetricMulti-Processor)对称式多处理机是现代计算机技术发展的潮流与趋势。
下面仅就SMP的优缺点,以及IBM公司RS/6000SMP的结构做一个简单的介绍:
(1)SMP的优点
传统上,计算机基本上是由CPU,内存,存储器及终端设备,网络设备等元件所组成,若希望提高整体的计算机功能,最根本的方法自然是全面提高每一个元器件及软件的功能,而一般常见的方法,则是利用多CPU的方式,使得计算机可以更有效率地提高功能。
目前大部分的UNIX厂商均提供2-24个不等的SMP解决方案。
(2)传统SMP的缺点
长期以来,SMP的增长性却一直困扰着和厂家。
简单说,就是所谓“一加一不等于二”,每加上一个CPU并不能同时得到一倍功能的提高,因此,除了极少数特殊设计的大型UNIX计算机系统外,一般的采用SMP技术的UNIX系统,真正有效使用的CPU数目都不超过6或8个。
传统SMP的限制主要有以下几点:
▲内存总线拥挤现象
当多个CPU共享同一个内存总线时,一定会发生类似以太网(Ethernet)上的碰撞情形,例如,当某一进程正在存取内存的数据时,其他进程就不能使用这唯一的一条内存总线。
▲系统可用性
计算机的CPU数目越多,可能发生故障的元件就越多,一般的SMP的UNIX系统并非不停顿主机的设计,因此任何一个CPU或其它元件的故障出现,都会引起系统的停机,造成用户的损失。
(3)RS/6000的解决方案
鉴于以上的一些问题,IBM的RS/6000的SMP在设计时就采取以下的方式来解决:
▲DataCrossBarSwitch(无阻塞数据通道)
RS/6000的CPU,内存和输入/输出设备中间,特别加上了一个类似电话交换机的机构,称为DataCrossBarSwitch.这个Switch可以同时提供多条总线通道而减少内存总线拥挤的问题,这样的功能及速度是目前采用SMP技术的UNIX系统中首屈一指的。
▲SystemGuard(系统卫士)
IBM公司为了解决SMP系统的稳定性问题,所有采用SMP技术的RS/6000系统上都标准配备有一个名为“系统卫士”(SystemGuard)的处理器,这个独立的处理器可执行许多功能。
例如,它可以在系统未开机的情况下执行系统的检测动作,也可以在系统任何一个元件发生问题时自动将系统重新启动,并将有问题的元件隔离待修,不需人工处理。
3.3强大的通讯和联网能力
不同平台之间的通讯联网能力,是开放系统和现代企业计算环境的基本要求。
RS/6000是工业界连接能力最强平台,RS/6000能够同其它系统,设备和应用“对话”,在一个开放的多厂商的环境中扮演不同角色(服务器,客户机,网关等),或者通过广域网WAN,局域网LAN,和通道连接方式构成网络。
RS/6000支持TCP/IP,OSI,SNA,DECnet,IPX,SPX和异步传输方式等通讯协议,为今天的企业计算提供一个广泛的网络选择。
C/S(客户机/服务器)体系结构,是RS/6000的一个重要力量,有很多C/S解决方案:
如SNA和OSI基础上的方案;基于TCP/IP的方案,如NFS,NCS,XWinow;基于数据库(Sybase,Oracle,Informix,DB2/6000)的方案;PCLAN产品,如NetWare,LANManger,LANServer;Banyan也将把Vines移植到RS/6000上。
DCE(分布计算环境)是Client/Server的未来发展方向,是OSF引入的一项关键技术。
IBM是DCE产品的主要技术集成者,DCE将给用户带来很大的利益,它使一个多厂商平台构成的网络看起来象一个系统一样,用户可以透明地利用所有分布计算资源。
3.4系统的可靠性
RS/6000继承IBM数十年在关键应用大型主机设计,制造上的成功经验,采用高可靠元件及高品质的制造工艺,充分保证产品的生产质量。
自1990年推出RS/6000产品以来,销售一直持续增长,RS/6000以其行业领先的性能/价格比和丰富的产品线,易于使用的高度可靠的操作系统,始终占据着商用UNIX计算机的首席。
RS/6000所使用的Power系列芯片具有数据总线的校验能力,内存总线可以监测和纠正错误,并具有位替补能力。
加电时,所有构成CPU的部件均要通过一个内在的自控程序对所有的逻辑电路及存储芯片进行广泛的测试,保证RS/6000的正常动作。
SMP机器的一个潜在的问题是由于CPU数目增加,系统也变得相应复杂,若设计不善,则任何一个部件发生故障都可能使整个系统发生瘫痪,IBM的SMP机器采用了SystemGuard芯片来监控系统,包括硬件及操作系统。
当发生故障时,SystemGuard会自动在无人干预的情况下重新配置,将故障部件排除,并在必要时重新启动系统,自动恢复系统错误。
SystemGuard还提供完全的远程供电,远程监控和管理。
目前其他SMP厂商往往仅在其高端产品中才提供相应产品。
所采用的7133串行存储结构(SSA)磁盘子系统所固有的技术特点增进了系统的容错能力。
由于使用了SSA环状设计,如果一条通路发生故障,SSA可以自动通过其他通路访问设备,当故障通路修复后,适配器会立即自动重新配置,恢复到正常运作状态。
如果一个磁盘发生故障,SSA能在线的取掉这个磁盘,而适配器和环中其他磁盘通讯并不间断,当磁盘修复或更换后,系统会立即自动重新配置以恢复到正常运转状态。
7133也配置了冗余的电源和电扇,用户可以不影响系统操作自行更换。
7133的RAID支持提高了系统数据的可靠性。
RS/6000所采用的AIX是一个优异的UNIX操作系统,从一开始,AIX已包含许多承袭IBM大主机等级的优异特性,诸如系统集成性,系统管理及系统可用性。
除了具有当系统损毁时可以快速修复的革新文件系统外,AIX具备逻辑卷管理员(LVM),其支持三份能够同步写入及错误区块重新配置之系统镜射(mirroring),用以确保高价值数据。
AIX具有动态可变换的内核,支持在线动态改变操作系统参数,动态配置系统部件,提供自动错误检测,诊断和报告,提高了系统及应用的连续可用性。
3.5铜芯片技术
到现在为止,IBM铜芯片技术问世已经将近三个年头了,它不仅推动芯片业向前迈出了震撼人心的一大步,使IBM在制造新一代半导体的竞争中遥遥领先;同时IBM的铜技术的魅力也征服了它的竞争对手们,如:
HP,Apple,Compaq等等世界著名IT厂商,许多公司已经或准备开始使用IBM的铜技术,用于新型芯片的生产中。
铜芯片提高了处理器的集成化、高性能、低能耗、高速度和低成本,使商家得以在目前飞速发展的网络社会的市场竞争当中获益,以加速电子商务的进程。
为什么是铜呢?
每一块芯片都有许多晶体管,堆叠其上的布线层将即相互连接并最终与电脑其他部分相连接。
芯片第一层的晶体管是由硅、金属和杂志组成的复杂结构,这些材料经精确件定位形成数百万个微细开关电路,从而形成一个处理器的人脑。
芯片技术的进步通常表现在晶体管制造方面。
随着科学家不断制造更小、更快的晶体管并不断将它们更紧密地结合在一起,其中的连接就开始产生问题。
在半导体行业,更大并不意味着更好。
事实上,更小、更快、更廉价更加适用于电脑技术。
铝长久以来一直是导体的首选,但它将很快达到目前科技水平和物理极限。
使电子通过越来越小的导管变得更加困难----铝在这些更小的新装置中就是不够快。
科学家们多年以来就意识到了这个难题并一直努力设法用导电性更好的三种金属之一来代替铝----铜、银或金。
当然如果这很容易做到的话,那么很久以前就已经实现了。
在数量不断增加的情况之下,没有一种金属比铝更容易处理。
任何一种新材料都会产生新问题,可靠地填充亚微细粒空洞和通道有点象从飞机上填充一个高尔夫球场的小洞。
更糟糕的是,这些金属与硅相互影响很大,浸入其中并改变其电属性,不用很多,甚至几个偏离原子就足以使芯片短路,IBM开发出一种漫射屏障,该装置可与铜一起植硅晶片中,在80年代晚期,IBM发现一种可实现该功能的金属,从而为1997年宣布的技术突破廓清了道路。
一直以来,铜几乎是地球上最好的电导体,导电性比铝更好,所有芯片制造商都趋之若鹜,但制造可适用于销售的铜芯片很困难,直到1997年IBM实现了芯片业数十年的梦想,推出了一项新技术,使芯片厂商能够适用铜导线代替传统的铝制连线以连接芯片上的晶体管,因为铜导线比铝制导线做得更细,从而使芯片上可集成的晶体管数量更多,单位包装的计算能力得到大幅度提高,与上一代芯片相比在体积上、运行速度上都有了明显的优势,而温度相对更低,提高了芯片的性能。
更令人振奋的是,IBM公司近日宣布了芯片技术的新工艺,即采用一种新型绝缘材料来保护芯片上数以百万计的独立铜质电路,它可使微处理器性能提高20%-30%。
因此,新工艺的产生为互联网接入速度的进一步提高以及功能日益强大的无线电话及其他设备的普及铺平了道路。
IBM开发了区别于半导体工业中应用了近30年的二氧化硅及晶体绝缘技术,利用这种电介质材料第一次为铜芯片的制造提供了被称为low-k的工艺。
IBM将铜芯片技术最早应用于RS/6000S80产品上,使产品有了空前的市场活力,为世界计算机产品销售记录添上了不可思议的一笔----在最初4个月的发售当中即卖出了1000台,成为销售最快的高端UNIX服务器,打破了SUN公司的E10000服务器曾保持的记录,是SUNE10000产品发布后2年内所卖出的数量总和。
借助于铜芯片技术,IBMRS/6000产品已成为世界上计算能力最强大的商业UNIX服务器,其在2000年5月最新推出的中端X80系列产品也采取了铜芯片技术。
铜芯片的许多特质赢得了许多商家的瞩目与青睐,被业界人士大为看好,更有商家也开始采用。
HP公司已于近日宣布采用IBM基于绝缘硅的铜芯片技术(Copper-SOI)来生产处理器芯片,使其PA-RISC处理器结构能与Intel公司即将问世的IA-64处理器芯片Itanium系列来抗衡。
通过使用IBM的铜芯片制造工艺,将使HP芯片性能有显著的提高。
3.6串行存储结构SSA
IDC在其#12725的报告中对96-97年度及往后的存储技术进行了详细的分析,其中明确地指出串型存储体系结构将在存储技术与产品中占主导地位,它将避免并行结构中难以逾越的技术障隘,在可靠性、性能、可扩展性、易使用性等各方面都跃上一个新的台阶。
从各个专业存储厂商的产品来看,传统的SCSI磁盘产品已呈淘汰的趋势,取而代之的是新型存储体系结构的磁盘产品。
早在1990年,IBM公司就已率先推出的第一代采用串行存储结构(SSA)的磁盘阵列产品。
经过多年的研究,IBM于1995年又推出了采用第二代串行存储体系结构的7133磁盘子系统。
1998年11月又推出了7133先进型磁盘子系统。
1999年4月推出了环路带宽达160MB/sec的SSA适配卡。
SSA存储体系结构可以给用户带来的优越特性正是用户对存储系统提出的需求,如高性能、高可用性、易于管理、低成本、可扩展、开放性连接以及投资保护。
这种种优越特性很大程度上取决于SSA串行存储体系结构和技术,所以首先让我们了解SSA结构与SCSI及光纤仲裁环路(FC-AL)结构的原理和对比。
我们可以通过一个类比来很快地了解,为什么SSA有如此高的性能:
假设有一条只有一个车身宽的公路段,双方向行驶来的车辆都要通过该路段,有什么方法可以解决这个问题呢?
±
±一种方法是采用仲裁机构,在双方向车辆发生冲突时进行仲裁,在一个时刻只批准一个方向的车辆行驶通过该路段,另一方向的车辆必须等待;在下一时刻可能发生同样的冲突时,再进行同样的仲裁。
这样,必然造成交通阻塞。
对应于数据传输,这正是SCSI和FC-AL结构的仲裁原理。
现在的Ultra-SCSI只不过是简单地增大了时钟的频率来提高数据传输率,并没有解决仲裁所带来的性能瓶颈的问题。
而FC-AL中的A所代表的Arbitration一词正是仲裁之意,只是把原先连接主机网络的光纤引入存储体系,根本没有解决原来设计上的局限性。
±为了解决SCSI所带的最大设备只有15个的缺陷,SCSI磁带阵列必须采用子总线的设计。
在这种设计下,为了防止单条子总线发生故障的可能,需要跨不同的总线来作RAID保护。
但是,一旦某一RAID组的所有磁盘均繁忙时(这在数据库应用中是非常常见的),实际上会占用所有子总线。
此时,即使其它的RAID组内的某一磁盘有很少的访问量,由于总线被占用,也无法得到满足。
±与之对比,另一种解决方法是引入一种新的机制,建立一条可双方向行驶的多通路的高速公路,双方向的车辆可以自由通畅地行驶。
对应于数据传输,这就是SSA体系结构的原理。
它不需要仲裁机构,保证了极高的性能。
SSA的环路设计及其自动配置、部件热插拔与全冗余的部件设计以及磁盘阵列RAID技术的实施,提供了极高的数据可用性,也使采用SSA结构的产品成为目前唯一没有单点故障的产品。
SSA存储体系结构自1995年正式推出以来,得到业界和用户的广泛认可,产品在市场上也获得了很大的成功。
在SSA结构设计的高性能、高数据可用性的基础上,SSA的设计会立足于非仲裁的协议,而进一步采纳光纤技术支持更远电缆距离的特性。
从各种结构所能实现的数据传输率来讲,传统的SCSI-2的理论值是20MB/sec,而实际上,由于仲裁所带来的系统开销,SCSI-2的持续数据传输率最大只能达到10-12MB/sec,也就是说,最起码会有45%以上的性能的下降。
FC-AL的理论值虽然公布是100MB/sec,但是,由于采用了仲裁结构,所以存在同样的问题,即最少45%以上的性能下降。
SSA单个环路目前的数据传输率为160MB/sec,由于SSA所需的系统开销非常小,所以实际的环路带宽可以接近160MB/sec;并且由于SSA空间复用的技术,即环路不交叉的点对点数据传输可以重复享用环路带宽,使得环路的实际带宽可以超过160MB/sec;例如,在八路SSA环路的情况下,环路的实际带宽可达600MB/sec。
多环路的设计与实施可以使SSA系统的性能成倍的增长。
SSA与SCSI磁盘的对比
SSA
SCSI
数据传输带宽
160MB/sec
20MB/sec或者40MB/sec
支持每秒I/O操作
10,000I/Os/sec
1,000I/Os/sec
读写可以同时进行
是
否
数据传输的系统开销
小
大
多个独立的数据通路
是
否
空间复用增强系统性能
是
否
线路热插拔
是
否
可在线升级
是
否
无单点故障
是
否
适配卡支持磁盘数
96
15
环路或总线支持距离
10公里(设备间)
25米(设备总长)
投资保护
保护用户投资
不易保护投资
串行存储结构目前已经成为存储产品体系结构的一个标准。
包括IBM公司在内的数十家企业与研究机构的SSA工业协会(SSAIA)正致力于SSA标准的制定、完善与推广,SSA的标准也列为被业界公认的美国ANSI标准(ANSIX3T10.1)。
SSA的产品也被广大用户所认可,例如IBM公司的SSA产品IBM7133磁盘阵列子系统和7131405型塔式机柜SSA多路存储器,从1995年10月推出到1999年12月四年的时间里,其用户装机容量已超过8000TB。
用户可以充分享受的SSA结构所带来的高性能、高数据可用性、易于管理、低成本、可扩展性、开放性连接以及投资保护等种种好处。
与之相反,FC-AL目前还没有形成一个实质上的标准,各个厂家各有各的所谓FC-AL的产品,相互间不能统一。
目前的一些所谓FC-AL产品只是一些临时性的或是过渡性质的产品,更大程度上是在处于磨合或市场实验阶段,例如最近某公司新推出的FC-AL磁盘系统,其实质为原先应用于主机连接的光纤环路与另一家公司采用旧SCSI技术(8位、非宽带SCSI-2)的磁盘系统的搭配,从其内部的SCSI磁盘系统到其外部的光纤接口也都存在着仲裁机构带来的种种弊端。
FC-AL结构的一个出路在于采用非仲裁机制的SSA结构与光纤技术的有机结合,这正是美国ANSI标准委员会与SSA工业协会正在致力于做的工作。
串行存储结构(SSA)的优势
在可靠性方面,串行存储结构(SSA)实现了全方位的冗余设计,环路结构实现了连接线路的冗余,避免了SCSI结构中由于总线的故障而不能访问数据的问题;数据则通过RAID技术进行保护。
在性能方面,它完全不存在传统SCSI或是光纤仲裁环路(FC-AL)结构的读写需要仲裁的缺陷,性能达到SCSI的3至4倍,对应于SCSI-220MB/sec的总线带宽,SSA的环路带宽达到160MB/sec,持续的数据传输率也比Ultra-SCSI或是FC-AL要高(通常由于SCSI或者FC-AL的仲裁机制的限制所带来性能上的下降,要占到其公布指标的45%以上)。
在可扩展性方面,它实现了从最小18GB的扩展粒度一直扩展到TB级的磁盘存储系统,并且它的升级与维护可以在用户应用不间断的情况下在线地完成。
在易使用性方面,7133SSA先进型磁盘子系统还具有环路线路、环路自动配置、系统检测等诸多特性。
SSA由于使用了更大的带宽进行多道的,并发的,全双工的I/O操作,SSA的每块适配卡具有高达每秒10,000次I/O处理的超级性能。
这个解决方案的核心是SSA四端口适配卡能连到主机通道上。
它提供了每秒160MB带宽的插板。
采用了全双工,多帧,串行连接技术精制而成,可以每秒40MB的速度在环上同时进行双向读写操作。
SSA技术所固有的可用性特点增进了IBM7133的容错能力。
由于使用了SSA的环状设计,一根电缆发生故障不会引起存取数据失败。
如果一条通路发生故障,SSA可以自动通过其他通路访问设备。
当故障通路修复后,适配器会立即自动重新配置,恢复到正常运转状态。
如果一个磁盘发生故障,SSA能在线的取掉这个磁盘,而适配器和环中其他磁盘通讯并不间断。
类似的,当磁盘修复或更换后,系统会立即自动重新配置以恢复到正常运转状态。
7133SSA先进型磁盘子系统的特点
·配合RS/6000系统、RS/6000ScalablePOWER系统(SP)的最高性能磁盘子系统
·串行环状结构,极大的吞吐量和容错能力,满足I/O频繁的应用程序
·独有的宽带插板,每环每秒160MB,单适配卡可达320MB/sec带宽
·非RAID模式,每卡每秒20,000次I/O操作;RAID模式,每卡每秒19,000次I/O操作
·支持高可用性群集多处理(HACMP/6000)
·MCA和PCI系统双机的RAID-5支持
·多系统连接能力
·适用性改进,客户可在线自行替换的磁盘驱动器、自动定位装载器
·跨接电路在多主机配置中增强数据可用性
·遵从SSA技术规范(ANSIX3T10.1)
IBM7133SSA先进型磁盘子系统
IBM7133SSA先进型磁盘子系统通过采用串行存储结构(SSA)的工业标准,对RS/6000系统及RS/6000SP系统的磁盘存储器进行了革命性的改进。
IBM7133以低价位提供突出的性能、更高的能力,改善的存储密度和增
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