一篇文章带你看懂服务器 | 必看

今天主要给大家普及一下服务器相关的技术知识，下面是大纲：

• 服务器概念
  • IA架构服务器
• 服务器分类
  • 按外形分类：塔式&机架式
  • 按外形分类：刀片式
• IA服务器与PC区别
• 服务器性能参数
• 处理器技术
  • 什么是CPU
• 内存技术
  • 内存的分类
  • 内存的分类（缓冲）
  • 内存的分类（校验）
• 总线技术
  • 总线概念
  • 总线分类
• 硬盘技术
  • 常见硬盘参数
  • Serial ATA
  • SATA 连线接口
  • SAS接口原理
  • SAS和SATA物理接口比较
  • SAS接口优势
• 其它技术
  • 热插拔技术
  • 热插拔冗余电源特性

服务器技术基础

服务器概念

服务器是计算机的一种，它是网络上一种为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机，它在网络操作系统的控制下，将与其相连的硬盘、磁带、打印机、Modem及昂贵的专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享，也能为网络用户提供集中计算、信息发布及数据管理等服务。

IA架构服务器

IA（Intel Architecture Server）架构服务器：既基于INTEL硬件架构的CISC服务器，使用Intel或与其兼容的处理器芯片的服务器。又称PC服务器

IA架构服务器采用了SMP技术、ECC内存技术、SCSI技术，RAID技术，并在主板上集成各种传感器，用于检测服务器硬件运行状态的I2C技术，以及采用SSU（System Setup Utility、LANDesk）网管技术，热插拔技术、冗余电源、冗余风扇等靠可靠技术。IA 服务器在数据处理能力上正在赶上RISC服务器，而SCSI、 RAID等技术的采用提高了IA 服务器的I/O能力及可靠性，由于IA服务器的价格具有极大的优势，因此IA服务器在许多关键应用场合正日益取代RISC服务器。

CISC的英文全称为Complex Instruction Set Computer,即复杂指令系统计算机，在CISC微处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。

RISC的英文全称为Reduced Instruction Set Computing，中文即精简指令集，它的指令系统相对简单，它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分指令，大部分复杂的操作则使用成熟的编译技术，由简单指令合成。

服务器分类

按外形分类：塔式&机架式

塔式（Tower）：立式放置的服务器机型；

Tower机型在外观尺寸上要求没有Rack严格，可以根据外观需求来适度调整，而Tower机型中“U”的尺寸指的是机箱的宽度尺寸；

机架式 （Rack）：外观尺寸及装配尺寸符合标准尺寸，可以放在标准高度的机架中。如：我们通常所说的1U、2U机箱，U是个通用工业机架高度标准，1U＝1.75英寸=44.45mm

一般的Tower机型无法装入标准的机柜中，但兼容Rack的Tower服务器可以在保证外观尺寸及装配尺寸符合要求的前提下，拆掉侧板，装上导轨，即可装到标准工业机柜中使用。

如T350，即是可以兼容Rack装配的机型，其立式机型为T350，卧式Rack机型为R350,即是一个典型的例子。

塔式（Tower）

优点：

• 占用空间大，散热性好
• 成本比机架式机箱低
• 扩展性好，易于移动

缺点：

• 无法统一摆放，不适用于大规模集中计算环境
• 不适用于对空间要求严格的用户

机架式 （Rack）

优点：

• 占用空间小，能在有限的空间中添加更多的设备，有利于管理

缺点：

• 扩展性低，散热有时会成为问题

按外形分类：刀片式

刀片式（ Blade）：更加紧密堆叠的服务器组，每一个刀片实际上就是一台完整服务器，可以根据应用的增长添加新的刀片来提升性能。

适合进一步对空间要求严格的用户，如电信机房，数据中心，ISP接入中心，高性能计算等用户。

优点：

• 占用空间更少（比同等服务器数量的机架式机箱）
• 密度高，成本低，灵活度高
• 布线集成在机箱背板上，没有杂乱的线缆

缺点:

• 各个厂商有不同的标准，产品间缺乏兼容性
• 单个刀片的性能低于普通服务器

刀片式服务器源于计算机业和电信领域的进一步密切融合。例如，计算机领域已经把重点放在降低费用和软件的复杂性方面，以便有效地管理在Internet层次上的环境；而与此同时，电信领域也引入了Compact PCI(CPCI)标准，从而提高服务功能、可靠性和硬件的兼容性，并保证系统的健壮性。这种发展导致了机柜式服务器的出现，即把服务器做在一个标准高度的机架上，企业可以根据需要灵活地配置不同功能的机柜式服务器。然而随着技术的发展，处理器的能力有了很大的提高，机柜式服务器却仍然不够灵活。对此，刀片式服务器便应运而生了。

和传统的机柜式服务器相比，刀片式服务器具有更加灵活、密度更高、成本低、体积更小、兼顾强大的处理能力与良好的可伸缩性和可管理性等优点。

IA服务器与PC区别

• 处理能力强
• I/O性能强
• 管理能力强
• 可靠性强
• 可用性高
• 扩展能力强

PC和PC服务器都是基于Intel处理器的计算机架构,有相同的外部接口如IDE、PCI等。

不同之处在于,PC服务器一般使用SCSI硬盘,支持多CPU,可靠性高,运行服务器用操作系统软件,而PC一般用Windows 95／98这样的PC用操作系统软件。

PC机与PC服务器最大的差异就在多用户多任务环境下的可靠性上。PC服务器是面向24 x 7运行设计并制造的,也就是7天24小时不间断地运行,这正是PC服务器最大的含金量所在。用PC机当服务器的用户一定都曾经历过突然的宕机、意外的网络中断、不时的丢失存储数据等事件,这都是因为PC机的设计制造从来没有保证过多用户多任务环境下的可靠性,而一旦发生严重故障,其所带来的经济损失将是难以预料的。

服务器性能参数

TPC基准测试

TPC-C测试系统每分钟处理的任务数，单位为tpm,(transactions per minute)。系统的总体价格（单位为美元）除以TPCC值，就可以衡量出系统的性价比（单位为＄/tpm）

服务器部件技术

处理器技术

什么是CPU

中央处理器（英文Central Processing Unit，CPU）是一台计算机的运算核心和控制核心。

CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机三大核心部件。

其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。

差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：

• 提取（Fetch）
• 解码（Decode）
• 执行（Execute）
• 写回（Writeback）。

CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。

主流厂商：intel，AMD关键技术：多核，多线程

内存技术

内存的分类

• RAM (Random Access Memory)随机读写存储器
• ROM (Read Only Memory)只读存储器
• SRAM (Static Random Access Memory)静态随机读写存储器
• DRAM (Dynamic Random Access Memory) 动态随机读写存储器
• FPM (Fast-Page Mode) DRAM 快速页面模式的DRAM
• EDO (Extended Data Out) DRAM即扩展数据输出DRAM 速度比FPM DRAM快15%~30%
• BEDO (Burst EDO) DRAM突发式EDO DRAM 性能提高40%左右
• SDRAM (Synchronous DRAM) 同步DRAM 与CPU的外部工作时钟同步
• RDRAM (Rambus DRAM )
• DDR (Double Data Rate) SDRAM
• DDRII (Double Data RateII)

内存的分类（缓冲）

按是否有缓冲分类

• Unbuffered
• Registered

REGISTERED ECC SDRAM内存上有2－3片专用的集成电路芯片，称为Register IC，这些集成电路芯片起提高电流驱动能力的作用，使IA架构的服务器可支持高达32GB的内存。

同时，REGISTERED ECC SDRAM内存上还有一个特别的集成电路芯片———pllIC琐相环集成电路芯片，它起到调整时钟信号，保证内存条之间的信号同步的作用。

总体来说，在尺寸和外观上看，REGISTERED ECC SDRAM内存比普通内存要高，内存上比普通内存多了Register IC和pllIC两种特殊的集成电路芯片。

REGISTERED ECC SDRAM内存是带奇偶校验的同步动态内存的一种，由于它自带提高电流驱动能力的集成电路芯片，使服务器所能支持的内存容量大大的增加。

内存的分类（校验）

按是否有校验分类

• Non-ECC
• ECC

ECC

Error Checking and Correcting ,错误检查和纠正，ECC可以发现2bit错误，并纠正1bit错误。

Chipkill

既可以纠正单bit错误，又可以纠正多比特的错误，比普通ECC技术更有效，* n Chipkill可以发现2n bit错误，并纠正n bit错误 。这项技术需要芯片组的支持。

总线技术

总线概念

总线是计算机各模块间进行信息传输一组公共导线通道。它总是由数据总线(Data Bus)、地址总线(Address Bus)、控制总线(Control Bus)三部分共同组成

总线分类

连接上分类：

内部总线：包括 CPU总线和内存总线，用来交换CPU和内存数据。

系统总线：又称I/O通道总线，包括ISA总线、PCI总线和AGP总线。

外部总线：用于连接慢速设备，包括USB和IEEE 1394。

PCI-E技术发展

• PCI-E1.0:速率 250MB/s
• PCI-E2.0:速率 500MB/s
• PCI-E3.0:速率1GB/s

硬盘技术

常见硬盘参数

• 主轴转速
  • SATA/NL SAS7200
  • SAS 10K~15K
• 平均寻道时间
• 数据传输率
• MTBF（平均无故障时间）
• SMART （自监测、分析与报告技术）支持

转速：是指硬盘内电机主轴的转动速度，单位是RPM（每分钟旋转次数）。其转速越高，内部传输速率就越高。

目前一般的硬盘转速为5400转/分和7200转/分　最高的转速则可达到10000转/分以上。

平均寻道时间：是指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，单位为毫秒（ms），现在硬盘的平均寻道时间一般低于9毫秒。平均寻道时间越短，硬盘的读取数据能力就越高。

平均无故障时间(MTBF):指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间。

SMART （自监测、分析与报告技术）：提前对故障进行预测的功能 ，这种技术可以对硬盘的磁头单元、盘片电机驱动系统、硬盘内部电路以及盘片表面媒介材料等进行监测

Serial ATA

• SATA1.0 1.5Gb/s
• SATA2.0 3Gb/s
• SATA3.0 6Gb/s

SATA 连线接口

SAS接口原理

Serial Attached SCSI,串行SCSI,传输协议植根于SCSI并进行了精简,是U320 并行SCSI的继承者、 新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA(SATA)相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间。

SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口，此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，提供与串行ATA (Serial ATA，缩写为SATA)的兼容性。

SAS和SATA物理接口比较

SAS接口优势

• 满足当前用户对并行SCSI提升到更高带宽的需求,点到点的技术减少了地址冲突以及传输速度的下降，为每个设备提供了专用的信号通路来保证 最大的带宽；
• 全双工方式下的数据操作保证最有效的数据吞吐量；
• 同时兼容SATA配置,可使OEM厂商在同一平台上满足客户对SAS和SATA的不同需求；
• 更细的电缆搭配更小的连接器，提高系统的散热和通风能力，便于内部空间走线和系统升级扩展。

其它技术

热插拔技术

热插拔技术：允许在不中断正常系统的状况下添加或者更换热插拔设备。

常见的热插拔设备：硬盘，电源，PCI设备，风扇等。

特性：增加服务器的RAS（ Reliability, Availability and Serviceability ）

热插拔冗余电源特性

热插拔的几种形式:

• 直流输出端与交流端同在插拔面,即交流电从背板上引入,拔出时，先断交流电,后断直流输出线;插入时相反,常用
• 不管交流电在哪一面,当拔出时电源模块的管理电路发出一触发信号使电源快速关断,输出端才拔开,插入时相反.台达电源用此方式常用

热插拔时需要实现同步:

一个模块插拔时,另一个模块不能宕机或停一下再起来

冗余特性:

• 1+1,此时每个模块承担**50%的输出功率,当一个模块拔出时,另一个模块承担100%**输出功率；
• 2+1,有三个模块,每个模块承担输出功率的1/3,当拔出一个模块,其余两个模块各承担50%的输出功率;

“2+1随机性较大,在大系统功率时可用三个模块来实现2+1冗余,两个模块实现非冗余,但是系统功率必须小于两个模块功率之和减去均流误差的功率;在系统功率小于一个模块功率时,可用两个模块实现1+1,但是当系统功率大于一个模块功率时1+1可能引起过载。