高端服务器作为与网络关系最为密切的硬件产品之一，是在网络环境下提供网上客户机共享资源（包括查询、存储和计算等）的设备。它具有高可靠性、高性能、高吞吐能力和大内存容量等特点，并且具备强大的网络功能和友好的人机界面，是以网络为中心的现代计算环境的关键设备。随着互联网的高速发展，高端服务器在整个信息高速公路基础结构中的作用越发重要。
高端服务器综述
服务器可以细分为两部分：一部分是IA（Intel Architecture）服务器，也就是我们常说的PC服务器或NT服务器；另一部分是比IA服务器性能更高的机器，如RISC/Unix服务器等，这种服务器被称为高端服务器。高端服务器的种类很多，从小型机、大型机到巨型机都有。
高端服务器领域的竞争很激烈，国外品牌有IBM、HP、Sun、SGI等实力雄厚的大公司。国内的曙光公司背靠国家智能中心、中科院计算所，是“国家863”计划的试点企业。诸如“曙光1000”、“曙光2000—I”和“曙光2000—II”等超级服务器称得上是里程碑式的产品。曙光的产品不仅仅局限于高端产品，曙光是我国目前唯一拥有全系列服务器产品的生产商，产品系列包括：天阔PC服务器、天演UNIX服务器和天潮超级服务器。联想在前一段时间推出了8路机架式服务器，显示了其具备的技术和进军高端服务器市场的信心。浪潮的小型机采用对称多处理器技术，主要用于国民经济部门，并有一定的销售数量，浪潮是国内小型机产品的领头厂商。
目前，大多数高端服务器都是RISC/Unix服务器。所以，谈到高端服务器的发展历史，就不能不提到RISC（精简指令集计算—Reduced Instruction Set Computing）技术。
20世纪70年代，IBM发明了RISC技术。80年代后期，RISC结构逐渐代替了CISC （复杂指令集计算-Complex Instruction Set Computing），成为主流微处理器设计结构。使用RISC技术是为了优化指令系统、加快程序编译、提高运行速度。RISC技术采用了更加简单和统一的指令格式、固定的指令长度以及优化的寻址方式，使整个计算结构更加合理。一般来说，RISC处理器比同等的CISC处理器要快50%～75%，同时RISC处理器更容易设计和纠错。
在RISC架构的基础上，各厂家又研制出了自己的处理器。目前在使用的主要有PowerPC处理器、SPARC处理器、PA-RISC处理器和MIPS处理器。
PowerPC处理器
90年代，IBM、Apple和Motorola开发PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。第一代PowerPC采用0.6微米的生产工艺，晶体管的集成度达到单芯片300万个。1998年，铜芯片问世，开创了一个新的历史纪元。2000年，IBM开始大批推出采用铜芯片的产品，如RS/6000的X80系列产品。铜技术取代了已经沿用了30年的铝技术，使硅芯片多CPU的生产工艺达到了0.20微米的水平，单芯片集成2亿个晶体管，大大提高了运算性能。而1.85V的低电压操作（原为2.5V）大大降低了芯片的功耗，容易散热，从而大大提高了系统的稳定性。
现在，1GHz的Power4处理器已经完成设计。Power4除了将时钟频率从现在的500MHz提高到1GHz之外，还将率先采用0.11微米工艺，晶体管集成度达1.7亿，以及7层铜和SOI（绝缘硅-Silicon On Insulator）技术。这些技术将使Power4跃上服务器芯片的历史新台阶。
SPARC处理器
1987年，Sun和TI公司合作开发了RISC微处理器—SPARC。SPARC微处理器最突出的特点就是它的可扩展性，这是业界出现的第一款有可扩展性功能的微处理器。SPARC的推出为Sun赢得了高端微处理器市场的领先地位。
1999年6月，UltraSPARCⅢ首次亮相。它采用先进的0.18微米工艺制造，全部采用64位结构和VIS指令集，时钟频率从600MHz起，可用于高达1000个处理器协同工作的系统上。UltraSPARCⅢ和Solaris操作系统的应用实现了百分之百的二进制兼容，完全支持客户的软件投资，得到众多的独立软件供应商的支持。
在64位UltraSPARC处理器方面，Sun公司主要有3个系列。首先是可扩展式s系列，主要用于高性能、易扩展的多处理器系统。目前UltraSPARCⅢs的频率已经达到750GHz。还有将推出的UltraSPARC Ⅳs和UltraSPARC Ⅴs等型号。其中UltraSPARC Ⅳs的频率为1GHz，UltraSPARC Ⅴs则为1.5GHz。其次是集成式i系列，它将多种系统功能集成在一个处理器上，为单处理器系统提供了更高的效益。已经推出的UltraSPARC Ⅲi的频率达到700MHz，未来的UltraSPARC Ⅳi的频率将达到1GHz。
PA-RISC处理器
HP公司的RISC芯片PA-RISC于1986年问世。第一款芯片的型号为PA-8000，主频为180MHz，后来陆续推出PA-8200、PA-8500和PA-8600等型号。
HP公司开发的64位微处理器PA-8700将于2001年上半年正式投入服务器和工作站的使用。这种新型处理器的设计主频达到800MHz以上。PA-8700使用的工艺是0.18微米SOI铜CMOS工艺，采用7层铜导体互连，芯片上的高速缓存达到2.25MB，比PA-8600增加了50%。
HP公司未来还将推出PA-8800和PA-8900处理器，其主频分别达到1GHz和1.2GHz。PA-RISC同时也是IA-64的基础。在未来的IA-64芯片中，会继续保持许多PA-RISC芯片的重要特性，包括PA-RISC的虚拟存储架构、统一数据格式、浮点运算、多媒体和图形加速等。
MIPS处理器
MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商，在RISC处理器方面占有重要地位。1984年，MIPS计算机公司成立。1992年，SGI收购了MIPS计算机公司。1998年，MIPS脱离SGI，成为MIPS技术公司。
MIPS公司设计RISC处理器始于80年代初，1986年推出R2000处理器，1988年推出R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处理器R4000。之后，又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。之后，MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。1999年，MIPS公司发布MIPS 32和MIPS 64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并且增加了许多更强大的功能。MIPS公司陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器内核（core）MIPS 32 4Kc与高性能64位处理器内核MIPS 64 5Kc。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS 32 4Kc的新版本以及未来64位MIPS 64 20Kc处理器内核。
现在，RISC芯片仍然在Unix系统平台上广泛应用，而且可以支持WindowsNT系统。基于RISC架构的多处理器在像数据库或专用服务器这样的对计算能力有严格要求的领域仍然占据一席之地。
IA-64处理器
自从1993年Intel及其伙伴企业推出基于486系统的IA服务器以来，IA服务器经历了486系统、PentiumPro系统、PII系统、PIII系统、XEON系统等几个阶段。处理器系统的处理能力在大幅度提高，而服务器系统的总线结构始终是IA-32总线体系。
IA-32服务器在发展到8路XEON服务器以后，体系结构已经开始成为制约服务器性能提高的瓶颈。先是PCI通道带宽瓶颈，现在是内存总线带宽瓶颈和处理器系统扩展瓶颈。因此，HP和Intel自1994年开始合作开发IA－64架构的处理器，希望通过把HP在RISC领域的十年工作经验和超长指令字结合起来，在微处理器级上改进性能，以增加指令级上的并行性。
IA-64结构既不是Intel的32位x86结构的扩充，也不是完全采用HP公司64位PA-RISC结构，而是一种全新的设计样式。IA-64基于EPIC(显性并行指令计算—Explicitly Parallel Instruction Computing)技术。
IA-64主要特性表现在几个方面：
* IA－64的系统内存寻址空间更大，可以支持32GB以上的内存，而IA－32服务器目前可以支持的最大内存容量是16GB。
* IA－64的处理器寻址、处理能力更强、速度更快。安腾（Itanium）处理器主频起步至少1GHz，二级Cache在2MB以上。
* IA－64系统增强的128位浮点计算寄存器大大提高了系统的浮点计算能力。
* IA－64系统将使用基于Infiniband技术的总线结构，它是以交换式系统总线代替目前的共享式总线为核心，将NGIO和FutureIO两种技术合二为一,使系统总线、内存总线带宽和I/O总线带宽都将大大提高。IA-64系统带宽在2GB/s以上，而目前的SMPIA-32服务器的系统带宽是1.06GB/s，PCI带宽一般是0.4GB/s。
* IA-64包括一系列的内置特征，以延长计算机的正常运转时间，减少宕机时间。机器检测体系在内存和数据路径中提供了错误恢复和纠错能力，它能让IA－64平台从预先导致系统失败的错误中恢复过来。
目前正式宣布支持IA-64平台的有Monterey、Linux64、HP-UX、Solaris、Win2000等操作系统。
高端服务器技术
服务器性能指标以系统响应速度和作业吞吐量为代表。响应速度是指用户从输入信息到服务器完成任务给出响应的时间。作业吞吐量是整个服务器在单位时间内完成的任务量。假定用户不间断地输入请求，则在系统资源充裕的情况下，单个用户的吞吐量与响应时间成反比，即响应时间越短，吞吐量越大。为了缩短某一用户或服务的响应时间，可以分配给它更多的资源。性能调整就是根据应用要求和服务器具体运行环境和状态，改变各个用户和服务程序所分配的系统资源，充分发挥系统能力，用尽量少的资源满足用户要求，达到为更多用户服务的目的。
技术目标
服务器所要求的高扩展性、高可用性、易管理性、高可靠性不仅是厂商追求的技术目标，也是用户所需求的。
可扩展性具体表现在两个方面：一是留有富余的机箱可用空间，二是充裕的I/O带宽。随着处理器运算速度的提高和并行处理器数量的增加，服务器性能的瓶颈将会归结为PCI及其附属设备。高扩展性意义在于用户可以根据需要随时增加有关部件，在满足系统运行要求同时，又保护投资。
可用性是以设备处于正常运行状态的时间比例作为衡量指标，例如99.9％的可用性表示每年有8小时的时间设备不能正常运行，99.999％的可用性表示每年有5分钟的时间设备不能正常运行。部件冗余是提高可用性的基本方法，通常是对发生故障给系统造成危害最大的那些部件（例如电源、硬盘、风扇和PCI卡）添加冗余配置，并设计方便的更换结构（如热插拔），从而保证这些设备即使发生故障也不会影响系统的正常运行。
可管理性旨在利用特定的技术和产品来提高系统的可靠性，降低系统的购买、使用、部署和支持费用。最显著的作用体现在减少维护人员的工时占用和避免系统停机带来的损失。服务器的管理性能直接影响服务器的易用性。可管理性是TCO各种费用之中所占比例最大的一项。有研究表明，系统的部署和支持费用远远超过了初次购买所花的费用，而付给管理和支持人员的报酬又是其中所占份额最高的。另外，工作效率的降低、商业机会的丧失和营业收入的下滑所带来的财务损失也不可忽视。因此，系统的可管理性既是IT部门的迫切要求，又对企业经营效益起着非常关键的作用。可管理性产品和工具可通过提供系统内部的有关信息而达到简化系统管理的目的。通过网络实现远程管理，技术支持人员在自己的桌面上即可解决问题，不必亲赴故障现场。系统部件可自动监视自己的工作状态，如果发现故障隐患可随时发出警告，提醒维护人员立即采取措施保护企业数据资产，故障部件更换的操作也非常简单方便。
说到可靠性，简单来说就是要求服务器必须稳定运行，也就是宕机率低。其中的关键在于操作系统与硬件设备的协作，如果待处理的资源控制在CPU和操作系统上，而不是应用上，就会避免由于某项任务处理出错而导致系统无法运行，服务器宕机率将大大降低，而这也恰恰是Unix/Linux系统的优势之一。导致日常维护工作的中断有：主机升级、硬件维护或安装、操作系统升级、应用/文件升级或维护、文件重组、全系统备份等原因。意外的灾难包括硬盘损坏、系统故障、软件故障、用户错误、电源掉电、人为破坏和自然灾害等因素。
SMP
SMP（Symmetrical Multi-Processor）就是对称式多处理器。在对称式结构中，机器里每一位处理器的地位都是一样的，它们连接在一起，共享一个存储器。存储器里有一个操作系统，每个计算机都能运行这个操作系统，都能响应外部设备的要求，即每个存储器的地位是平等的、对称的。在国内市场上这类机型的处理器一般以4个或8个为主，有少数是16个处理器。但是一般来讲，SMP结构的机器可扩展性较差，很难做到100个以上多处理器，常规的一般是8个到16个，不过这对于多数的用户来说已经够用了。这种机器的好处在于它的使用方式和微机或工作站的区别不大，编程的变化相对来说比较小，原来用微机工作站编写的程序如果要移植到SMP机器上使用，改动起来也相对比较容易。SMP结构的机型可用性比较差。因为4个或8个处理器共享一个操作系统和一个存储器，一旦操作系统出现了问题，整个机器就完全瘫痪掉了。而且由于这个机器的可扩展性较差，不容易保护用户的投资。但是这类机型技术比较成熟，相应的软件也比较多，因此现在国内市场上推出的并行机大量都是这一种。
集群技术
通俗地说，集群是这样一种技术：它至少将两个系统连接到一起，使两台服务器能够像一台机器那样工作或者看起来好像一台机器。采用集群系统通常是为了提高系统的稳定性和网络中心的数据处理能力及服务能力。自80年代初以来，各种形式的集群技术纷纷涌现。因为集群能够提供高可用性和可伸缩性，所以，它迅速成为企业和ISP计算的支柱。
常见集群技术
1.服务器镜像技术
服务器镜像技术是将建立在同一个局域网之上的两台服务器通过软件或其他特殊的网络设备（比如镜像卡）将两台服务器的硬盘做镜像。其中，一台服务器被指定为主服务器，另一台为从服务器。客户只能对主服务器上的镜像的卷进行读写，即只有主服务器通过网络向用户提供服务，从服务器上相应的卷被锁定以防对数据的存取。主/从服务器分别通过心跳监测线路互相监测对方的运行状态，当主服务器因故障宕机时，从服务器将在很短的时间内接管主服务器的应用。
服务器镜像技术的特点是成本较低，提高了系统的可用性，保证了在一台服务器宕机的情况下系统仍然可用，但是这种技术仅限于两台服务器的集群，系统不具有可扩展性。
2. 应用程序错误接管集群技术
错误接管集群技术是将建立在同一个网络里的两台或多台服务器通过集群技术连接起来，集群节点中的每台服务器各自运行不同的应用，具有自己的广播地址，对前端用户提供服务，同时每台服务器又监测其他服务器的运行状态，为指定服务器提供热备份作用。当某一节点因故障宕机时，集群系统中指定的服务器会在很短的时间内接管故障机的数据和应用，继续为前端用户提供服务。
错误接管集群技术通常需要共享外部存储设备—磁盘阵列柜，两台或多台服务器通过SCSI电缆或光纤与磁盘阵列柜相连，数据都存放在磁盘阵列柜上。这种集群系统中通常是两个节点互为备份的，而不是几台服务器同时为一台服务器备份，集群系统中的节点通过串口、共享磁盘分区或内部网络来互相监测对方的心跳。
错误接管集群技术经常用在数据库服务器、MAIL服务器等的集群中。这种集群技术由于采用共享存储设备，所以增加了外设费用。它最多可以实现32台机器的集群，极大地提高了系统的可用性及可扩展性。
3.容错集群技术
容错集群技术的一个典型的应用即容错机，在容错机中，每一个部件都具有冗余设计。在容错集群技术中集群系统的每个节点都与其他节点紧密地联系在一起，它们经常需要共享内存、硬盘、CPU和I/O等重要的子系统，容错集群系统中各个节点被共同映像成为一个独立的系统，并且所有节点都是这个映像系统的一部分。在容错集群系统中，各种应用在不同节点之间的切换可以很平滑地完成，不需切换时间。
容错集群技术的实现往往需要特殊的软硬件设计，因此成本很高，但是容错系统最大限度地提高了系统的可用性，是财政、金融和安全部门的最佳选择。
目前在提高系统的可用性方面用得比较广泛的是应用程序错误接管技术，即我们通常所采用的双机通过SCSI电缆共享磁盘阵列的集群技术，这种技术目前被各家集群软件厂商和操作系统软件厂商进一步扩充，形成了市面上形形色色的集群系统。
操作系统
1．Unix
Unix操作系统具有功能强大、技术成熟、可靠性好、网络及数据库功能强等特点，在计算机技术特别是操作系统技术的发展中具有重要的不可替代的地位和作用。尽管Unix系统受到了NT的严峻挑战，但它仍是目前唯一能在各个硬件平台上稳定运行的操作系统，并且在技术成熟程度以及稳定性和可靠性等方面仍然领先于NT。
Internet的出现对服务器提出了更高的要求，如何适应并满足不断变化、增强的网络应用需求成为服务器技术发展面临的重要问题。作为服务器核心技术的处理器不能完全依赖主频的提高来提升处理能力，处理器结构成为提高服务器性能的瓶颈。Unix的重要厂商，如HP、IBM、Sun、SGI等的策略之一就是采用新技术，不断加强性能和容量方面的领先地位，主要包括64位处理器及64位操作系统、快速可扩充的互连技术、大内存及高性能的集群以及高带宽I/O技术等。
IA-64体系结构出现后，Unix系统转向IA－64体系已成为业界的大趋势。最重要的是，诸多Unix厂商对IA-64的支持将打破以往Unix和Wintel两大阵营的对立，将Unix所具备的开放性发挥到顶峰，真正实现应用系统的跨平台使用，为用户提供最大的灵活性。Intel公司将设法建立不同Unix操作系统版本的通用标准,这是Intel为它的高端服务器和下一代64位Merced芯片市场打下基础而必须达到的关键要求。这也是针对Microsoft与Intel在高端计算机领域存在着分歧而采取的一个行动。Intel公司的开发战略旨在加速开发在基于Intel的服务器上运行的Unix系统。
在创建“统一的Unix”的过程中，Intel将与HP、IBM、Sun和SCO等公司展开合作。它们的合作表明,在高端“企业软件”市场上,Unix将继续担当关键的角色，而Microsoft则仍然在“伸缩性”等方面以一个后起之秀的面貌出现。伸缩性是衡量操作系统在处理较大数据量时的稳定性的一个重要尺度。
2．Linux
Linux在企业计算方面的应用主要
