深度解析伺服器科普知識

在上一篇伺服器基礎知識文章「[收藏] 最全伺服器基礎知識科普」中，讀者閱讀量超過了1.1W，既然大家這麼喜歡此類科普文章，今天筆者再次給大家帶來伺服器深度知識相關文章，請大家搬好椅子，精彩內容馬上開始。

伺服器是網路數據的節點和樞紐，是一種高性能計算機，存儲、處理網路上80％的數據、信息，負責為網路中的多個客戶端用戶同時提供信息服務，獲取大家非常熟悉伺服器的RAS特性，但實際上伺服器的可服務特性包含RASUM，他們分別是:

?可靠性 (Reliablity)

?可靠性是保持可靠而一致的特性，數據完整性和在發生之前對硬體故障做出警告是可靠性的兩個方面 ，如硬體冗餘、預警、RAID技術

?高可用性 (Availability)

?高可用性是指隨時存在並且可以立即使用的特性

?從系統故障中迅速恢復 ；支持關鍵組件熱插拔；新組件替換故障組件的能力

?可擴充性 (Scalability)

?在伺服器上具備一定的可擴展空間和冗餘件（如磁碟陣列架位、PCI和內存條插槽位等）。

?增加內存的能力 ；增加處理器的能力 ；增加磁碟容量的能力 ；支持多種主流操作系統的限制

?易用性 (Usability)

?是否容易操作，如用戶導航系統是否完善，機箱設計是否人性化，是否有關鍵恢復功能，是否有操作系統備份，以及是否有足夠的培訓支持等方面

?可管理性 (Manageability ）

?一方面更高效的管理，更少的人力、物力；另一方面提供簡單的基礎架構，從最基礎的層面上簡化管理。

上一篇文章中，我們也對伺服器進行了不同分類，伺服器按照指令集分類為:

?複雜指令集CISC(Complex Instruction Set Computer）

1）指英特爾生產的x86（intel CPU的一種命名規範）系列CPU及其兼容CPU

2）AMD全系列CPU，Intel除安騰系列外的CPU

?精簡指令集RISC(Reduced Instruction Set Computing ）

1）小型機（IBM、HP、SUN）；2）專用平台、專用系統；3）大型應用後台密集集中處理。在中高檔伺服器中普遍採用這一指令系統的CPU，特別是高檔伺服器全都採用RISC指令系統的CPU。

?顯示並行指令集EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computers）

該指令集最重要的思想就是並行處理;如 Itanium和Itanium 2系列。如果按照外形分類：可分為:塔式、機架式、刀片式:

塔式(TOWER)伺服器：既常見的立式和卧式機箱結構的伺服器，可放置在普通的辦公環境，機箱結構較大，有較大的內部硬碟、冗餘電源、冗餘風扇的擴容空間，並具備較好的散熱。

塔式(Tower)伺服器既常見的立式和卧式機箱結構的伺服器，可放置在普通的辦公環境。機箱結構較大(類似於傳統的台式電腦)。

塔式伺服器密度低，多為單處理器系統（有少部分為雙處理器系統）。系統電源和風扇一般是單配，非冗餘可靠性較低。

機架式(RACK)伺服器：機架結構是傳統電信機房的設備結構標準，寬度為19英寸，高度以單位「U」計算，每「U」為1.75英寸，即1.75X2.54=4.445cm。

機架(Rack) 採用電信機房的設備結構標準，寬度為19英寸，高度以單位 Unit 計量，每「U」為1.75英寸，即4.445cm。

通常有1U, 2U, 4U和8U之分，其中以2U和1U發貨為主，其次是4U和8U. 近期市場也有3U和6U等高度的機架產品出現

刀片式伺服器（Blade Server）：通常在一個機箱里可以插入10-20餘個「刀片」，其中每一塊「刀片」實際上就是一塊系統主板。

刀片伺服器(Blade)是一種更高密度的伺服器平台。一般包括刀片伺服器、刀片機框(含背板)及後插板三大部分。不同廠商有不同高度的機框。各廠商機框皆為19英寸寬，可安裝在42U的標準機柜上

通常在一個機箱里可以插入數量不等(8~20塊)的「刀片」，其中每一塊「刀片」實際上就是一塊伺服器主板

當前市場主流的刀片伺服器包括 HP BL460c Gen8, IBM HS23, Dell M820, 華為BH622 V2等。

按照處理器個數分類 ：單路、雙路、多路。其中路：一台伺服器內部支持的CPU個數；核：多個晶元集成在一個封裝內

伺服器基準測試體系

兩大基準體系：TPC、SPEC。

20世紀90年代，TPC（Transaction processing Performance Council，事務處理性能委員會）成立，Benchmark（基準測試）隨之走上歷史舞台。企業採購伺服器時，除主觀之外，理性的光芒開始閃耀。

?TPC-C單位為tpmC，對系統在線事務處理能力進行評價，含義為每分鐘內系統處理新訂單的個數；

?主要模擬企業的MIS、ERP等系統來考驗伺服器聯機業務處理能力

SPEC（標準性能評估機構）是一個全球性的、權威的第三方應用性能測試組織，它旨在確立、修改以及認定一系列伺服器應用性能評估的標準。目前主要包括：

?針對CPU性能的SPEC CPU2000、SPEC CPU2006

?針對Web伺服器的SPEC Web2005

?針對高性能計算的SPEC HPC2002與SPEC MPI2006

?針對Java應用的SPEC jAppServer2004與SPEC JBB2005，以及對圖形、網路、郵件伺服器的測試指標。

四大應用中的基準測試

1)高性能計算（HPC）：Linpack…

2)在線事務處理（OLTP）：TPC-C…

3)Web服務：SPEC Web2005、TPC-W

4)Java應用伺服器：SPECjbb2005

專用基準測試

1) Oracle基準測試

2) SAP基準測試等

伺服器硬體構成

處理器、內存、晶元組、I/O (RAID卡、網卡、HBA卡)、硬碟 、機箱（電源、風扇）。

CPU是Central Processing Unit（中央微處理器）的縮寫，它是計算機中最重要的一個部分，由運算器、控制器和寄存器組成。CPU數據來源：CPU->高速緩存->內存->硬碟；先找緩存，再找內存，最後找硬碟。

?多核CPU：一個處理器封裝中有多個處理內核，如雙核2個，四核4個。使用多核伺服器，可以提高運算效率並延長伺服器投資的生命周期。

?主要指標：頻率、緩存、前端匯流排、功耗

1）頻率：主頻也叫時鐘頻率，單位是MHz或GHz，用來表示CPU的運算、處理數據的速度。 CPU的主頻＝外頻×倍頻係數。 外頻是CPU的基準頻率，單位MHz，決定著整塊主板的運行速度。理論上倍頻是從1.5一直到無限大，以0.5為間距，它可使系統匯流排工作在相對較低的頻率上，而提升CPU速度。

2）緩存：緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大，因CPU需要重複讀取同樣數據塊，緩存容量的增大，可以大幅提升CPU內部讀取數據的命中率，而不用再到內存或者硬碟上尋找，以此提高系統性能。

3)前端匯流排：FSB頻率(即匯流排頻率)影響CPU與內存直接數據交換速度。數據帶寬＝(匯流排頻率×數據位寬)/8，如64位的至強Nocona，前端匯流排是800MHz，其的數據傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。

伺服器硬體的規劃須同步Intel CPU 「Tick Tock」節奏，按照大年小年開發。

2011大年，2012小年，2013大年，2014小年。

大年:架構升級，主力銷售伺服器優先全面換代開發；

小年:特性優化，Tick CPU升級、伺服器特性優化、補齊、臨時市場需求版本。

內存是用來存放當前正在使用的（即執行中）的數據和程序。所有運行的程序都需要經過內存來執行，如果執行的程序很大或很多，就會導致內存消耗殆盡。

DDR3內存

DDR3，DDR SDRAM技術中的第三代，和第二代相比能夠提供更高的帶寬和更低的功耗。DDR3比DDR2最多能夠提升66%的帶寬、在同等速率下可以降低40%的功耗，DDR3和DDR2同樣是240pin設計，但凹槽位置不同。二者不可兼容使用。

主要典型技術—ECC：傳統伺服器內存僅採用ECC技術，可糾正1-2位內存錯誤，創新內存容錯技術，提供更高的可靠性，包括：

1）內存熱備：熱備內存在正常情況下不使用，當工作內存的故障次數達到預設值ECC的最大值，系統自動將故障內存條中的數據傳輸到熱備內存條，故障內存條就不再使用。

2）內存鏡像：內存數據有兩個拷貝，避免由於內存故障而導致數據丟失，同時工作內存與鏡像內存不處於同一通道，也避免了因內存通道錯誤而引起的數據丟失。

內存條類型：UDIMM，RDIMM，LRDIMM

UDIMM：即Unbuffered DIMM，表示控制器輸出的地址和控制信號直接到達DIMM上的DRAM晶元。容量頻率較低，但同等頻率下，因無緩存延遲較小。常見單條容量2GB/4GB，最高主頻1.33GHz

RDIMM：即Registered DIMM，表示控制器輸出的地址和控制信號經過Reg寄存後輸出到DRAM晶元，是目前較為主流的內存條，單條容量在2~32GB之間頻率最大可達1.6GHz，性能、價格和可擴展性較好。

LRDIMM:Load Reduced DIMM,低負載DIMM。LRDIMM通過使用新的技術和較低的工作電壓，達到降低伺服器內存匯流排負載和功耗的目的，並讓伺服器內存匯流排可以達到更高的工作頻率並大幅提升內存支持容量。相比於通常的RDIMM，Dual-Rank LRDIMM內存的功耗只有其50%。

內存主要指標

?容量（如4/8/16/32GB）；

?頻率（如800/ 1066/ 1333/ 1600MHz）；

?延遲：表示系統進入數據存取操作就緒狀態前等待內存響應的時間，它通常用4個連著的阿拉伯數字來表示CL-TRP-TRCD-TRAS，例如「3-4-4-8」，一般 這4個數字越小，表示內存性能越好，但也不絕對，需配合決定。

晶元組是由一組或多組晶元組成，它的主要作用是在處理器、內存及I/O設備間提供介面，是構成主板電路的核心，如果把CPU比喻為大腦，則晶元組相當於心臟，決定了主板的級別和檔次。以前也是「南橋」和「北橋」的統稱，隨著技術的發展，南北橋已合併。

PCI是一種連接電子計算機主板和外部設備的匯流排標準，用來連接顯示卡、音效卡、網卡、硬碟控制器等高速外圍設備。在數據傳輸率要求較高的應用中，可以解決原有標準匯流排數據傳輸率低帶來的瓶頸問題。歷經PCI，PCI-X， 目前PCI-E是最新一代的技術。

?PCI-E：最新一代的I/O匯流排技術，PCIe屬於高速串列點對點雙通道高帶寬傳輸，所連接的設備分配獨享通道帶寬，不共享資源，突破的系統I/O帶寬的瓶頸，主要支持主動電源管理，錯誤報告，端對端的可靠性傳輸，熱插拔以及服務質量(QOS)等功能。

?PCI-E 2.0:目前最高的16X 2.0版本可達到10GB/s。

?PCI-E 3.0：數據傳輸率8GHz/s，對PCI-E 2.x/1.x的向下兼容，繼續支持2.5GHz、5GHz信號機制。PCI-E 3.0架構單信道(x1)單向帶寬即可接近1GB/s，十六信道(x16)雙向帶寬更是可達32GB/s。

RAID卡是用來實現RAID功能的板卡，通常是由I/O處理器、硬碟控制器、硬碟連接器和緩存等一系列零組件構成的。不同RAID卡支持的RAID功能不同,如 RAlD0、RAID1、RAID3、RAID4、RAID5、RAID10不等。RAID卡可以讓很多磁碟驅動器同時傳輸數據，達到單個磁碟驅動器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。同時，Raid卡也提供容錯的重要功能。

數據組織形式

分塊：將一個分區分成多個大小相等的、地址相鄰的塊，這些塊稱為分塊。它是組成條帶的元素。

條帶：同一磁碟陣列中的多個磁碟驅動器上的相同「位置」（或者說是相同編號）的分塊。

數據存取方式

並行存取模式：是把所有磁碟驅動器的主軸馬達作精密的控制，使每個磁碟的位置都彼此同步，然後對每一個磁碟驅動器作一個很短的I/O數據傳送，使從主機來的每一個I/O指令，都平均分布到每一個磁碟驅動器，將陣列中每一個磁碟驅動器的性能發揮到最大。適用範圍：大型的、數據連續的以長時間順序訪問數據為特徵的應用。

獨立存取模式：對每個磁碟驅動器的存取都是獨立且沒有順序和時間間隔的限制，可同時接收多個I/ORequests，每筆傳輸的數據量都比較小。適用範圍：數據存取頻繁，每筆存取數據量較小的應用。

伺服器管理技術

?IPMI:智能平台管理介面，是一項應用於伺服器管理系統設計的標準，由Intel、HP、 Dell和NEC公司於1998年共同提出。用戶可利用IPMI監視伺服器的物理健康特徵，如溫度、電壓、風扇工作狀態、電源狀態等。利用此介面標準有助於在不同類伺服器系統硬體上實施系統管理，使不同平台的集中管理成為可能。

工作原理：IPMI的核心是一個專用晶元/控制器BMC，其並不依賴於伺服器的處理器、BIOS或操作系統來工作，非常地獨立。只要有BMC與IPMI固件其便可開始工作，而BMC通常是一個安裝在伺服器主板上的獨立的板卡，現在也有伺服器主板提供對IPMI支持的。使用低級硬體智能管理而不使用操作系統進行管理，具有兩個主要優點： 首先，此配置允許進行帶外伺服器管理；其次，操作系統不必負擔傳輸系統狀態數據的任務。

?KVM over IP：通過網路將遠端伺服器的顯示、滑鼠、鍵盤信號虛擬到本地控制端，通過本地控制端來操作遠端伺服器。其優點：1）實施、升級成本低，無縫升級；2)靈活集中化管理；3)全球控制、操作簡單;4)利用IP技術提供豐富的管理控制；

?虛擬媒體：Virtual Media技術實現把本地端的任何介質都可以映射成為被控伺服器的USB設備。採用該技術，IT管理員無需到達伺服器現場就可以進行跟數據有關的現場操作及完全控制，如故障診斷、文件傳輸、給應用程序和OS打補丁等。

熱文閱讀

溫馨提示：

Stay hungryStay foolish

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！