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计费系统的服务器选型思路

当前电信业已进入群雄并起、竞争极端激烈的战国时代,在话音、数据和各种增值服务等领域,国内各电信运营商,在高端和低端的不同层次上,展开了大规模的中原逐鹿。在如此复杂的局面下,在众多繁复的业务种类竞争中,如何保证一个电信企业的良好运作,建立一个顺畅的收入现金流至为重要。这也就是为什么电信企业在计费系统上进行了不遗余力的投资。但是,正是业务种类层出不穷的推出、通信模式和接入技术快速进步,使电信计费系统存在着难以满足需要的局面,往往制约了电信的运营和业务的开展。如何建立一套能够满足当前乃至今后一定时间的业务开展,又能够保证安全稳定易管理的电信综合计费系统,是各电信运营商和电信科研单位极为重视的一个课题。下面结合中国网通的计费系统建设经验,为即将建设的计费系统的服务器选型方面提供一些建议和参考。

电信计费系统架构

电信计费系统通常有如下种类的服务器:

* 接口服务器
* 认证服务器
* 计费服务器
* 采集服务器
* 数据库服务器
* 管理工作站等

其中,核心服务器为计费服务器、认证服务器和数据库服务器。在一些小型的计费系统中,接口服务器可以与采集服务器合一,计费服务器可以与认证服务器,甚至与数据库服务器合一,管理工作站也可以不设置专用工作站,而用WEB管理方式。

对于这些服务器,用途不同,在不同规模的计费系统方案中的组合也不同,业务规模也对服务器的处理性能、存储性能、开放等性能需求不同。选择适当的服务器,不仅能够充分满足业务开展所需,而且能够提供为未来业务发展所需的系统扩展能力,这样既保障了运营,又能够节省投资。下面对计费系统的服务器选型、处理性能换算方法提出一些参考建议。

服务器处理性能计算方法
按照电信计费系统的统计经验值,一般每1万用户配置5个终端,通常同时访问数据库的终端数目概率为20%,每次访问请求需处理1秒,其中平均要完成5个交易,由此需要的服务器处理性能为:

用户数×5×206×5×60/(10000×1)(TpmC)

选型参考建议

* 标准化原则
符合ISO和ANSI标准,符合SVRV4标准,符合中国的有关计算机技术标准,选择当今业界较为流行的主要产品。

* 高性能原则
保证所选购的服务器,不仅能够满足运营系统的运行和业务处理的需要,而且能够满足一定时期的业务量增长的需要。采用上面公式,计算出所需的服务器TpmC值,比较IDC公布的权威测算的厂商服务器TpmC值,选择相应的机型。

同时,用服务器的市场价/报价除上计算出来的TpmC值得出单位TpmC值的价格,从而选择高性能价格比的服务器。

* 可靠性原则
可靠性原则是所有选择设备和系统中要考虑的,尤其是在大型的、有大量处理要求的、需要长期运行的系统。

考虑服务器系统的可靠性,不仅要考虑服务器单个节点的可靠性或稳定性,而且要考虑服务器与相关辅助系统之间连接的整体可靠性,如:网络系统、安全系统、远程打印系统等。在必要时,还应考虑对关键服务器采用集群技术,如:双机热备份或集群并行访问的N+n技术,甚至采用可能的完全容错机。

保证系统(硬件和操作系统)在99.98%的时间内都能够正常运作(包括维修时间),则故障停机时间六个月不得超过0.5个小时。服务器需7×24小时连续运行,因而要求其具有很高的安全可靠性。系统整机平均无故障时间(MTBF)不低于80000小时。

服务器如出现CPU损坏或其它机械故障,都能在20分钟内由备用的CPU和机器自动代替工作,无须人员操作,保证数据完整。

* 可扩展性原则
保证所选购的服务器具有优秀的可扩展性原则。因为服务器是所有系统处理的核心,要求具有大数据吞吐速率,包括:I/O速率和网络通讯速率,而且服务器需要能够处理一定时期的业务发展所带来的数据量,需要服务器能够在相应时间对其自身根据业务发展的需要进行相应的升级,如:CPU型号升级、内存扩大、硬盘扩大、更换网卡、增加终端数目、挂接磁盘阵列或与其他服务器组成对集中数据的并发访问的集群系统等。这都需要所选购的服务器在整体上具有一个良好的可扩充余地。

一般数据库和计费应用服务器在大型计费系统的设计中就会采用集群方式来增加可靠性,其中挂接的磁盘存储系统,根据数据量和投资考虑,可以采用DAS、NAS或SAN等实现技术。对于Redius Server可以依靠Redius协议采用双机互备,但不需要专门购买的集群软件。

* 安全性原则
服务器处理的大都是相关系统的核心数据,其上存放和运行着关键的交易和重要的数据。这些交易和数据对于拥有者来说是一笔重要的资产,他们的安全性就非常敏感。

服务器的安全性与系统的整体安全性密不可分,如:网络系统的安全、数据加密、密码体制等。  服务器需要在其自身,包括软硬件,都应该从安全的角度上设计考虑,在借助于外界的安全设施保障下,更要保证本身的高安全性。

如图中所示的认证服务器(Redius Server)和AAA Server,保障用户访问的合法性,防火墙和服务器的口令甚至一次性口令系统等则保障着系统和数据的安全,有的系统还采用了数据加密和线路加密等手段。

* 可管理性原则
服务器既是核心又是系统整体中的一个节点部分,就像网络系统需要进行管理维护一样,也需要对服务器进行有效的管理。这需要服务器的软硬件对标准的管理系统支持,尤其是其上的操作系统,也包括一些重要的系统部件。

如Management Station,它既可以是基于B/S结构的专用管理软件系统,也可以是基于SNMP或WEB的通用管理方式的软件系统。

一、服务器选购策略

选择一款合适的服务器来满足用户的需要,需要对服务器使用有一个正确的理解。在进行服务器选配时,应根据以下3个方面来考虑。

1.网络环境及应用软件

是 指整个系统主要做什么应用。具体来说就是服务器支持的用户数量、用户类型、处理的数据量等方面内容。不同的应用软件工作机理不同,对服务器选配的要求区别很大,常见的应用可以分为文件服务、Web服务、一般应用和数据库等。

2.可用性

服务器是整个网络的核心,不但在性能上能够满足网络应用需求,而且还要具有不间断地向网络客户提供服务的能力。实际上,服务器的可靠运行是整个系统稳定发挥功能的基础。

3.服务器选配

服务器类型,如低端、中端和高端的分类,只是确定了服务器所能支持的最大用户数。但要用好服务器,还需要优化配置,用最小的代价获得最佳的性能。

二、常见应用分析

在中小企业环境中,常见应用可以概括为以下几种,它们对服务器的要求各有所侧重。下面为了描述方便,把服务器划分为4个功能模块,即CPU、内存、磁盘子系统和网络子系统。

1.文件服务

这是最基本的应用服务,服务器相当于一个信息系统的大仓库,保证用户和服务器磁盘子系统之间快速传递数据。在服务器的各个子系统中,对系统性能影响最大的首先是网络子系统,其次是磁盘子系统,再次是内存容量,而对CPU的要求一般不高。

2.数据库服务

对系统各方面(除网络子系统外)性能要求最高的应用,如财务、库存和人事管理应用等。需要高性能CPU和快速的磁盘子系统来满足大量的随机I/O请求及数据传送。服务器瓶颈依次为:内存、磁盘子系统和CPU。

3.邮件服务

扮演电子邮件路由器和仓库的角色。服务器瓶颈依次为:网络子系统、内存、磁盘子系统和CPU。

4.Web服务

服务器的性能是由网站内容来决定的。如果Web站点是静态的,系统瓶颈依次是:网络子系统和内存。如果Web服务器主要进行密集计算(例如动态产生Web页),系统瓶颈依次是:内存、CPU、磁盘子系统和网络子系统。

5.多媒体服务

负责媒体控制及媒体流在网络上传输的功能,I/O吞吐量对服务器性能起着关键的影响。视频服务器的瓶颈依次是: 网络子系统、磁盘子系统和内存。音频服务对服务器硬件配置要求很低,现在的服务器子系统一般不会成为瓶颈。

6.终端服务

执行各种应用程序并把结果传送给用户,所有负载均加在服务器上。系统的瓶颈通常依次为: 内存、CPU、网络子系统。

7.主域控制器

主域控制器是网络、用户和计算机的管理中心,负责提供安全的网络工作环境。主域控制器不但响应用户的登录需求,而且在服务器间同步和备份用户帐号、WINS和DHCP数据库等,另外,主域控制器还做DNS服务。系统瓶颈是网络子系统、内存。

三、可用性的影响

一台经常死机的服务器是不可忍受的,由此所造成的损失不仅仅是时间的浪费,还可能使多日的工作量付之流水。现在越来越多的人已经意识到系统可用性的重要性。

可 用性通常用系统的理论正常运行时间和实际使用时间百分比来衡量。例如,我们说一系统提供24×7环境下99%的可用性,也就意味着一年可能要停机88小时,这对大部分用户来说是都是不能接受的。99.999%的可用性可以保证系统一年停机的时间在 5.25分钟之内,但是这种系统的价格非常昂贵。

服务器的可用性主要取决于2个方面:一个是服务器本身的质量,具体体现在服务器厂商专业的设计、严格的质量控制以及市场的长期验证三点上; 另一个是对易损部件采取的保护措施,比如: 采用网卡冗余技术、磁盘阵列技术、电源冗余技术、双机或集群方案等来保证网络、磁盘、电源甚至整个主机的在线冗余。

在低档服务器中,通常采用以下措施来提高单机的可用性。

1.IDE RAID

通过廉价的磁盘阵列提供数据冗余功能。磁盘故障是服务器硬件故障的主体,故障率高达52%。数据丢失的危害也是惊人的,造成大量时间、人力的浪费。目前IDE RAID能够实现RAID-0、RAID-1、RAID-0+1共三种方式,其中RAID-0不具备数据冗余功能,但能显著提高磁盘子系统的性能。

2.ECC技术

可以检查出两位内存错、并能够纠正一位错,来保证内存、缓存中数据的高可靠性。

3.服务器专用电源

可以保证系统有一个洁净的用电环境,减少各种隐性故障的发生,而劣质电源容易引起各种古怪故障,如电路中的高频串扰会造成系统经常性的崩溃、低频震荡则会烧毁电子元器件于无形,这类故障也增加了维修难度。

4.附加措施

如防尘网的设计、多个风扇的散热(有的服务器还具有自动调节风扇转速功能),可以帮助服务器在普通环境中也能稳定运行。

四、服务器选择的多样性

目前中小企业在选购服务器时,通常在高档商用PC、伪服务器以及低档服务器三种产品之间选择。下面分别对这三种服务器作一简单分析。

1.高档商用PC

PC工作在单用户和单线程环境中,与服务器的多用户环境有显著的不同。PC在设计时采用不同部件选型、配置的策略,如增强的显示性能、相对较差的网络子系统等。高档PC的目标是进军低档工作站市场。

2.伪服务器

最差劲的是用PC的处理器芯片、服务器的名来充当服务器,稍微好一些的服务器采用部分服务器技术,如专业电源等。

3.低档服务器

通常兼顾性能、可扩展性、可用性和可管理性等多个性能指标,兼容多种操作系统以支持多种网络环境。此种产品的缺点(也是辨别方法)是:体积大(通常外形不够美观)、噪音大(散热风扇多)、功率大。

五、操作系统配置

一个性能优良的信息系统除了取决于网络硬件设备的性能和网络结构设计外,很大程度地受到局域网中服务器的操作系统性能的影响。作为工作组级服务器的操作系统,在选择上应考虑 系统的可靠性,即是否能负担大量用户的服务请求,以较快的速度处理数据,合理地排列服务等问题;系统是否方便使用和管理,在单机和联机环境中,易用性都是最大化雇员工作效率和满意度的关键因素,与此同时,降低成本也是绝大多数企业优先考虑的问题。

目前,考虑连接局域网与广域网方面的性能,连入Internet几乎是目前所有企业用户的选择,在选择服务器操作系统时一定要注意系统在兼容局域网与广域网连接方面的能力,这样才能使企业真正地融入世界。在局域网中,用户一般要实现文件共享、打印机共享、网络服务共享等功能,因而服务器的操作系统必须能较好地完成上述操作。目前Microsoft公司推出的Windows 2000就是这样一款针对局域网客户机的操作系统软件,Windows 2000的综合特性使其很快成为所有企业中工作组级服务器上的主流操作系统。其标准的安全性、可管理性和可靠性等强大功能,是目前小企业用户首选的操作系统。

另外,对于某些高级用户,尤其是政府等对安全比较关注的用户来说,他们本身具备较强的技术实力,可以考虑采用Linux操作系统。

目前,服务器厂商还推出完全方案化的产品——功能服务器,即把操作系统和应用系统直接安装在服务器中,以实现某些特定功能,如长城集团推出的E 通教育功能服务器,它主要是采用Linux系统,具有非常好的稳定性和易用性,而且不需要用户对Linux有深入了解就可以使用。

六、服务器选配方法

国内市场上,服务器厂商多达十几个,低档服务器更有几十款之多。下面结合至翔899来谈谈服务器配置问题。

1.磁盘子系统

上面已经提过磁盘的故障概率及危害,不如直接配置双硬盘做RAID-1,因为现在硬盘的价格已降到了冰点,既提高了磁盘读取数据的性能,又保护了数据,可使用户高枕无忧。令Linux用户放心的是,至翔899的IDE RAID支持Linux。

2.内存

在小型用户环境中,内存通常得不到重视,用户往往花费更多的时间关注CPU的性能。由于Windows 2000就要消耗100MB以上的内存,再加上应用,所以系统最少应配置256MB内存,配置到1GB也不为过。请牢牢记住,提高内存容量通常是提高服务器性能的最有效的方法。

3.CPU

通常不会成为系统瓶颈。但对于需要CPU进行密集型的运算,如数据库类应用,CPU的作用就很巨大。记住:如果再增加一颗CPU,内存容量要同时加倍,才能有效发挥CPU的性能。

4.网卡

低端应用环境中,100Mbps网卡足够了。至翔899的网卡还支持网络冗余(ALB)功能。有兴趣的用户可以另买一款同型号的Intel 82559网卡进行网卡绑 定,既提高网络子系统的吞吐量,又保证了线路冗余。

让我们再看看文章开头的例子,可以发现那台部门级服务器用于6人工作组中,CPU过于强大,而文件服务对CPU的依赖又不大,显然是个浪费,而如果该部门级服务器内存配置过低的话,这台服务器的性能就会大打折扣。

最后,需要指出的是,小企业非常关心服务器的可扩充性。可扩充性主要体现在计算性能的提升和存储容量的增长,而金长城至翔新899,在价格完全满足小型网络用户需求的情况下,仍然在这两方面有充分考虑。至翔新899采用双处理器的系统设计,目前,设计主频已达到1.4GHz,用户可以在初期购买单CPU配置,待到企业增长或数据量增大时,可以升级为双CPU,其运算能力将大大提高,也保护了先前的投资。至翔新899服务器在存储方面,采用先进的 IDE RAID技术,最大支持160GB×4的硬盘容量,为用户的业务扩展预留了足够的空间。

用途用户数量CPU数量内存大小(MB)硬盘文件/域控制服务器60左右12562硬盘RAID-1数据库应用服务器10左右15122硬盘 RAID-1综合应用服务器30左右15122硬盘RAID-1无盘站服务器60左右15122硬盘RAID-1视频服务器50(并发)12564硬盘 RAID-0

厂商型号CPU最高CPU主频(GHz)CPU个数(最大)最大内存(GB)二级缓存(KB)内置硬盘架数量(最大)磁盘控制器I/O扩展槽系统总线(MHz)长城至翔1800Pentium 41.7135124个IDE控制器,可选的IDE RAID功能,可以实现RAID0/1/0+15个32位/33MHz PCI扩展槽400至翔2800Intel PentiumⅢ Tualatin1.4245124个集成2个Ultra ATA/100通道的Promise IDE RAID控制芯片,支持RAID 0/1/0+1或JBOD5个32位/33MHz PCI扩展槽133联想万全T 100Pentium 42125124个ATA100 IDE控制器,Ultra160 SCSI控制器5个PCI 2.2标准扩展槽400万全T 200PentiumXeon22165124个ATA100 IDE控制器,集成双通道Ultra160 SCSI控制器2个64位/133MHz PCI扩展槽,1个64位/100MHz PCI扩展槽,2个64位/66MHz PCI扩展槽400浪潮

NP60Pentium 4

2.212256/5125个IDE硬盘或4个SCSI硬盘集成双通道ATA100 IDE控制器;可选IDE RAID控制器能实现RAID 0/1;可选Ultra160 SCSI4个32位/33MHz PCI,1个ISA扩展槽,1个AGP扩展槽,1个CNR扩展槽400NP220TPentium Ⅲ1.2621.55125块IDE硬盘或4块SCSI硬盘集成双通道ATA100 IDE 控制器5个32位/33MHz PCI扩展槽,1个16位的ISA扩展槽133方正园明1050DPentium 4212256/5125个IDE5个32位/33MHz PCI扩展槽400园明1250DPentium Ⅲ1.422256/5125个集成ATA 100 IDE RAID控制器5个32位/33MHz PCI扩展槽,1个16位的ISA扩展槽133

总之,企业选购服务器,一定要根据自己的实际应用情况,合理选择型号和配置,做到既满足需求,又经济实惠。

发布时间:2003.11.19 15:18
来源:通信产业报
作者:中国网络通信有限公司 周玮杰
[整理自网络]

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