本文作者:佳加網

服務器硬件運維基礎知識(服務器硬件入門基礎知識pdf)

服務器硬件運維基礎知識(服務器硬件入門基礎知識pdf)摘要: 服務器分類 服務器硬件基礎知識(2021年12月更新)服務器概述一、服務器的基本概念服務器是計算機的一種,是網絡中為客戶端計算機提供各種服務的高性能的計算機;...
服務器分類 服務器硬件基礎知識(2021年12月更新)

服務器概述

一、服務器的基本概念

服務器是計算機的一種,是網絡中為客戶端計算機提供各種服務的高性能的計算機;

服務器在網絡操作系統的控制下,將與其相連的硬盤、磁帶、打印機及昂貴的專用通訊設備提供給網絡上的客戶站點共享,也能為網絡用戶提供集中計算、信息發布及數據管理等服務。

服務器英文名稱為Server。

2、服務器按處理器架構分類

X86架構服務器

RISC架構服務器

EPIC架構服務器(IA-64)

1)X86架構服務器

IA-32、x86-32、x86-64都屬于x86,即英特爾的32位x86架構,x86-64是AMD在其最新的Athlon 64處理器系列中采用的新架構,但這一處理器基礎架構還是IA-32(因英特爾的x86架構并未申請專利保護,所以絕大多數處理器廠商為了保持與Intel的主流處理器兼容,都不得不采用這一x86架構),只是在此架構基礎之上作了一些擴展,以支持64位程序的應用,進一步提高處理器的運算性能。

2)RISC架構服務器

RISC的英文全稱為“Reduced Instruction Set Computing”,中文即“精簡指令集”,它的指令系統相對簡單,它只要求硬件執行很有限且最常用的那部分執令,大部分復雜的操作則使用成熟的編譯技術,由簡單指令合成。目前在中高檔服務器中普遍采用這一指令系統的CPU,特別是高檔服務器全都采用RISC指令系統的CPU,并且此類服務器都采用UNIX操作系統。在中高檔服務器中采用RISC指令的CPU主要有Compaq(康柏,即新惠普)公司的Alpha、HP公司的PA-RISC、IBM公司的Power PC、SGI公司的MIPS和SUN公司的Sparc。

3)IA-64

EPIC(Explicitly Parallel InstructionComputers,精確并行指令計算機)。Intel采用EPIC技術的服務器CPU是安騰Itanium。它是64位處理器,也是IA-64系列中的第一款。在Intel采用了X86指令集之后,它又轉而尋求更先進的64-bit微處理器,Intel這樣做的原因是,它們想擺脫容量巨大的x86架構,從而引入精力充沛而又功能強大的指令集,于是采用EPIC指令集的IA-64架構便誕生了。IA-64在很多方面來說,都比x86有了長足的進步。突破了傳統IA32架構的許多限制,在數據的處理能力,系統的穩定性、安全性、可用性、可觀理性等方面獲得了突破性的提高。IA-64微處理器最大的缺陷是它們缺乏與x86的兼容。

3、服務器按功能應用分類

域控制服務器(Domain Server)

文件服務器(File Server)

打印服務器(Print Server)

數據庫服務器(Database Server)

郵件服務器(E-mail Server)

Web服務器(Web Server)多媒體服務器(MultimediaServer)

通訊服務器(Communication Server)

終端服務器(Terminal Server)

基礎架構服務器(Infrastructure Server)

虛擬化服務器(Virtualization Server)

目前的技術來說,這些功能劃分為邏輯形態。從可以把多個功能把多個功能部署在一臺服務器上面。從物理形態上來說,可以是一臺服務器完成多個功能。

4、服務器按外觀分類

服務器的1U、2U、4U是指什么?

服務器或者租用機柜的時候,有時會聽到1U、2U、4U或者42U等類似這樣子的名詞。而這些名詞又代表什么意思呢?

機架式服務器的外形看來不像計算機,而像交換機,有1U(1U=1.75英寸)、2U、4U等規格。機架式服務器安裝在標準的19英寸機柜里面。這種結構的多為功能型服務器。

4.1關于“U”的單位

U是一種表示服務器外部尺寸的單位,是unit的縮略語。規定了服務器的尺寸,可以使服務器以一定的尺寸放在機架上。機架上有固定服務器的螺孔,以便它能與服務器的螺孔對上號,再用螺絲加以固定好,這樣子可以方便安裝每一部服務器所需要的空間。

4.2 1U服務器、2U服務器、4U服務器

服務器規定的尺寸是服務器的寬(48.26cm=19英寸)與高(4.445cm的倍數),厚度(高度))以4.445cm為基本單位。

在機架式服務器尺寸當中,常見的就是1U服務器、2U服務器、4U服務器,這些服務器的尺寸是:1U=4.445厘米,2U=4.445*2=8.89厘米,4U=4.445*4=17.78 厘米。在實際使用當中,1U或者2U服務器是最經常使用的。因為服務商是根據服務器占用空間來計算費用的,所以采用1U服務器是最節省空間的和價格最低的,但是1U服務器的擴展性不如2U服務器的好。1U的硬盤數最多可以插4個,2U可以插8個,另外PCI的插槽數目也不同,1U最多2個,2U的可以到6個。

U是服務器機箱的高度 1U等于4.45厘米 ,那3U就是3x4.5CM了。

U(unit的縮略語)是一種表示組合式機架外部尺寸的單位,詳細尺寸由作為業界團體的美國電子工業協會(EIA)決定。

EIA 即Electronic Industries Alliance 電子工業協會,美國電子行業標準制定者之一。EIA(電子工業協會)創建于1924年,當時名為無線電制造商協會(Radio Manufacturers' Association:RMA),只有17名成員,代表不過200萬美元產值的無線電制造業,而今,EIA成員已超過500名,代表美國2000億美元產值電子工業制造商成為純服務性的全國貿易組織,總部設在弗吉尼亞的阿靈頓。EIA廣泛代表了設計生產電子元件、部件、通信系統和設備的制造商工業界、政府和用戶的利益,在提高美國制造商的競爭力方面起到了重要的作用。

規定的尺寸是寬(48.26cm=19英寸)與高(4.445cm的倍數)。

厚度以4.445cm為基本單位。

服務器大小規格:

1U=4.45cm

2U=4.45cm * 2

3U=4.45cm * 3

4U=4.45cm * 4

U并不是服務器的專利,最早是用于通訊交換的機架結構,后備引用到服務器的機架。目前作為非正式標準用在機架結構上,包括規定的螺絲大小,孔距,劃軌,等等。

1U和2U,是服務器的厚度,1U大概是相當于機柜的兩個小格子,2U是四個格子。1U是4.445厘米。以下這個是圖片:

4.3 19英寸

19英寸標準機柜,19表示的是寬度,就是可以放置下19英寸的機架式服務器的機柜。

19英寸是指服務器的寬度,那么具體指的是那個尺寸呢?19英寸=48.26cm,是指機架式設備兩個掛耳之間的距離。

這是目前大部分機架式設備的結構標準。

標準機柜的結構比較簡單,主要包括基本框架、內部支撐系統、布線系統、通風系統。19寸標準機柜外型有寬度、高度、深度三個常規指標。雖然對于19寸面板設備安裝寬度為465.1mm,但機柜的物理寬度常見的產品為600mm和800mm兩種。高度一般從0.7M-2.4M,常見的成品19寸機柜高度為1.6M和2M。機柜的深度一般從450mm-1000mm,根據柜內設備的尺寸而定,通常廠商也可以定制特殊深度的產品,常見的成品19寸機柜深度為450mm、600mm、800mm,900mm,1000mm。19寸標準機柜內設備安裝所占高度用一個特殊單位"U"表示,1U=44.45mm。使用 19寸標準機柜的設備面板一般都是按nU的規格制造。對于一些非標準設備,大多可以通過附加適配檔板裝入19寸機箱并固定。很多工程級的設備的面板寬度都采用19寸,所以19寸的機柜是最常見的一種標準機柜。

4.4 42U機柜

42U機柜一般的分類是:

1)按寬度分:600mm和800mm寬的42U機柜,深度有:600mm,800mm,900mm,960mm,1000mm,1100mm,1200mm等;

2)按實際需求分:除了實際使用尺寸是42U之外,寬度和深度可以按照實際需求定制。

一個機柜所放的服務器是有限的,42U高度的機柜并不代表著實際能夠放42個1U服務器。放了服務器之后還要留散熱和挪動的空間,一些走線的空間,還有放交換機、防火墻、顯示器等其他設備的空間。所以一個42U機柜能放多少服務器,需要根據具體的設備來計算。

塔式服務器

塔式服務器是最基本的服務器類型,通常被誤認為臺式計算機的傳統CPU。在外部,塔式服務器的外觀和感覺非常類似于傳統的塔式PC。這些服務器旨在提供基本的性能水平,因此即使在價格方面也處于較低端。但是,當前有許多塔式服務器,它們成本很高,并且可以處理大量和多項任務。

塔式服務器會占用大量要安裝和使用的物理空間。由于它們體積大(大多數情況下),因此對其進行物理管理變得困難。而且,由于尺寸的原因,很難將它們堆疊在一起或將它們從一個地方重新布置到另一個地方。

每個塔式服務器都占用大量辦公空間,并且還需要一個單獨的KVM(鍵盤,視頻和鼠標)開關才能進行管理。否則,您必須拔下電源插頭才能控制每個設備。而且,如果您有許多連接到服務器的網絡設備或外圍設備,那么處理電纜布線就不容易了,尤其是對于塔式服務器而言。

塔式服務器通常不預先安裝任何其他功能,例如高級圖形卡,用于冷卻的專用風扇,專用的更高內存,KVM套件等。但是,對于計劃在不久的將來升級其服務器的企業或組織而言,這使其成為理想的選擇。話雖如此,升級塔式服務器很容易且具有成本效益。

優點

可伸縮性和升級簡便性:塔式服務器可以根據需要進行定制和升級。經濟高效:塔式服務器可能是所有類型服務器中最便宜的,因此非常具有成本效益。易于冷卻:由于塔式服務器的整體組件密度較低,因此很容易冷卻。

缺點

占用大量空間:這些服務器占用大量物理空間,并且很難進行物理管理。提供基本的性能水平: 塔式服務器非常適合客戶端數量有限的小型企業。復雜的電纜管理:設備不容易布線在一起;鼠標,鍵盤和顯示器需要插入每臺單獨的服務器中,除非您想在每次需要使用其中一臺服務器時都換掉它們。

機架服務器

機架服務器比塔式服務器小,安裝在機架內部。這些機架與普通機架類似,我們使用它們來堆疊一組文件和文件夾。通過將服務器與其他設備(例如存儲單元,冷卻系統,SAN設備,網絡外圍設備和電池)垂直堆疊在一起,可以將機架服務器設計為位于機架中。

用于安裝這些機架服務器的機架符合IEEE標準,通常以機架單位或“ U”進行測量。每個U寬約19英寸,高約1.5-1.75英寸。使用這些機架的優點是它允許用戶將其他電子設備與服務器一起堆疊。單個機架可以包含多個服務器以及上述其他設備。因此,與塔式服務器相比,這些機架式服務器使用起來非常方便,并且占用的空間更少。

由于機架將所有設備放置在一起,因此電纜管理變得更加簡潔,因為由于機架中存在管理工具,電纜管理相對容易組織。但是,您仍然必須處理機架服務器中的大量電纜。

與塔式服務器一樣,大多數機架服務器也需要與KVM交換機連接才能運行。機架服務器可在處理器,RAM和存儲方面進行擴展。但是,您需要在機架中安排空間以適應升級。

優點

故障抑制:在機架式服務器中,只需花費很少的精力就可以識別,卸下和更換故障服務器。簡化的電纜管理:機架中的管理工具可輕松有效地組織電纜。經濟高效:它們以相對較低的成本提供了大量的計算能力和效率。

缺點

功耗:機架服務器由于總體組件密度高而常常需要具有附加的冷卻系統,從而消耗更多的功率。維護:由于將多個設備一起放置在機架中,因此隨著機架數量的增加,維護它們變得非常困難。

刀片服務器

刀片服務器是市場上最新,最先進的服務器。它們可以稱為混合機架服務器,其中服務器被放置在刀片機箱內,形成刀片系統。刀片服務器的最大優勢在于,這些服務器是目前可用的最小類型的服務器,非常適合節省空間。

刀片系統也符合機架單位的IEEE標準,每個機架均以“ U”為單位進行測量。這些刀片架還可以容納其他電子設備,例如機架服務器。刀片機箱采用簡化的模塊化設計,以減少能源和空間消耗。這些服務器還包括一個熱插拔系統,可以輕松地分別識別和處理每臺服務器。由于其更高的處理能力和效率,刀片服務器經常用于網格計算中。

大多數最新的刀片服務器都以某種方式設計,使得無需關閉服務器就可以在刀片服務器系統中刪除或添加服務器。此外,還可以通過添加新的通信,存儲單元和處理器來重新配置或升級現有服務器系統,而不會對正在運行的服務造成任何干擾或干擾很小。

優點

負載平衡和故障轉移:由于其基礎結構更簡單,更苗條,服務器之間的負載平衡和故障轉移管理也趨于簡單得多。集中管理:在刀片服務器中,您可以通過一個接口連接所有刀片,從而使維護和監控變得容易。布線:刀片服務器不涉及設置布線的繁瑣任務。盡管您可能仍需要處理電纜,但與塔式服務器和機架式服務器相比,它幾乎可以忽略不計。尺寸和外形尺寸:它們是最小,最緊湊的服務器,需要的物理空間最少。

缺點

昂貴的配置:盡管升級刀片服務器很容易處理和管理,但是在復雜的環境中,初始配置或設置可能需要花費大量精力。暖通空調(HVAC):刀片服務器非常強大,并具有很高的組件密度。因此,必須為這些服務器安排特殊的容納空間,以確保它們不會過熱。對于刀片服務器,必須妥善管理加熱,通風和空調系統。

5、 服務器的特點與PC機、工作站、小型機的區別

服務器與PC機的區別

服務器與工作站的區別

6、 服務器性能評價標準

二、服務器關鍵組件及技術

CPU

內存

硬盤

Raid

PCIe

HBA

網卡

電源

熱插拔技術

CPU

中央處理器(CPU,Central Processing Unit)是是一臺計算機的運算核心和控制核心。

計算機的性能在很大程度上由CPU的性能決定,而CPU的性能主要體現在其運行程序的速度上。影響運行速度的性能指標包括CPU的工作頻率、Cache容量、指令系統和邏輯結構等參數。

主頻:主頻也叫時鐘頻率,單位是兆赫(MHz)或千兆赫(GHz),用來表示CPU的運算、處理數據的速度。通常,主頻越高,CPU處理數據的速度就越快;

緩存(Cache):實際工作時,CPU往往需要重復讀取同樣的數據塊,而緩存容量的增大,可以大幅度提升CPU內部讀取數據的命中率,而不用再到內存或者硬盤上尋找,以此提高系統性能。但是由于CPU芯片面積和成本的因素來考慮,緩存都很??;

核心數:般情況下每個核心都有一個線程,幾核心就有幾線程,但是intel發明了超線程技術,可以讓單核模擬多核心工作,intel的超線程可以讓單核心具有兩個線程,雙核四線程 ;

線程數 :線程數多當然速度就快,但功耗就大 ;

從英特爾品牌來看,主要有酷睿、至強、奔騰、凌動、賽揚、安騰和應用在物聯網領域的Quark幾大品類。PC多以酷睿系列為主,至強則是服務器級處理器的唯一選擇。在真實的攢機場景中,確實有玩家將至強E3處理器應用在PC之上,這主要是因為服務器級CPU會比一般PC能支持更大的緩存和多處理(安裝了多個物理CPU)。

英特爾至強可擴展處理器架構

  在服務器應用場景下, 常常會在一臺服務器上搭載兩個甚至多達幾十個物理CPU,各個處理器之間通過高效互聯互通,提升計算力。在服務器處理器緩存方面,一般提供了三級緩存。以筆者之前測過的Intel Xeon Glod 6140 CPU(2.30GHz、18 Cores) 處理器為例,L2緩存為18*1024KB,L3緩存為25344KB(L表示緩存級別L2和L3的大小也是特定系列中CPU型號的主要區別之一)。

至強E7 v4處理器

  當然,服務器級處理器的穩定性也會遠高于PC級處理器,這是因為在服務器應用的IDC場景中,需要7*24小時,一年365天不間斷工作,而酷睿處理器顯然不具備這樣的特點。除此之外,二者的接口也略有不同,拿幾年前的INTEL為例,當時其桌面級CPU為775接口,而服務器CPU則有775和771等。

處理器型號相關內容更新很快,以上內容僅供參考。

Intel命名也是幾套,內部一套外部一套,過兩天可能還改名。

內存是計算機中重要的部件之一,它是與CPU進行溝通的橋梁。計算機中所有程序的運行都是在內存中進行的,因此內存的性能對計算機的影響非常大。其作用是用于暫時存放CPU中的運算數據,以及與硬盤等外部存儲器交換的數據。只要計算機在運行中,CPU就會把需要運算的數據調到內存中進行運算,當運算完成后CPU再將結果傳送出來,內存的運行也決定了計算機的穩定運行。內存是由內存芯片、電路板、金手指等部分組成的。

中央處理器,也稱微處理器(CPU,Central Processing Unit),是微型計算機的運算和指揮控制控制中心。不同型號的微型計算機,其性能的差別首先在于其微處理器性能的不同,而微處理器性能又與其內部結構、組成有關。CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令,放入指令寄存器,并對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作,然后發出各種控制命令,執行微操作系列,從而完成一條指令的執行。指令是計算機規定執行操作的類型和操作數的基本命令。指令是由一個字節或者多個字節組成,其中包括操作碼字段、一個或多個有關操作數地址的字段以及一些表征機器狀態的狀態字以及特征碼。有的指令中也直接包含操作數本身。CPU依靠指令來計算和控制系統,每款CPU在設計時就規定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統。指令的強弱也是CPU的重要指標,指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。在計算機指令系統的優化發展過程中,出現過兩個截然不同的優化方向:CISC技術和RISC技術。CISC是指復雜指令系統計算機(ComplexInstructionSetComputer);RISC是指精減指令系統計算機(ReducedInstructionSetComputer)。這里的計算機指令系統指的是計算機的最低層的機器指令,也就是CPU能夠直接識別的指令。隨著計算機系統的復雜,要求計算機指令系統的構造能使計算機的整體性能更快更穩定。最初,人們采用的優化方法是通過設置一些功能復雜的指令,把一些原來由軟件實現的、常用的功能改用硬件的指令系統實現,以此來提高計算機的執行速度,這種計算機系統就被稱為復雜指令系統計算機,即ComplexInstructionSetComputer,簡稱CISC。另一種優化方法是在20世紀80年代才發展起來的,其基本思想是盡量簡化計算機指令功能,只保留那些功能簡單、能在一個節拍內執行完成的指令,而把較復雜的功能用一段子程序來實現,這種計算機系統就被稱為精簡指令系統計算機.即ReducedInstructionSetComputer,簡稱RISC。RISC技術的精華就是通過簡化計算機指令功能,使指令的平均執行周期減少,從而提高計算機的工作主頻,同時大量使用通用寄存器來提高子程序執行的速度。CPU架構是CPU廠商給屬于同一系列的CPU產品定的一個規范,主要目的是為了區分不同類型CPU的重要標示。我們日常使用的臺式機,筆記本等采用X86架構的處理器,屬于CISC范疇,而ARM架構的手機、平板等則屬于RISC范疇。由于CPU內部工作原理內容較多,比較復雜不宜學習并且對于選購CPU沒有太大意義,本文主講和CPU性能有關的參數內容。

x86或80x86是英特爾Intel首先開發制造的一種微處理器體系結構的泛稱。該系列較早期的處理器名稱是以數字來表示,并以“86”作為結尾,包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486,因此其架構被稱為“x86”。由于數字并不能作為注冊商標,因此Intel及其競爭者均在新一代處理器使用可注冊的名稱,如Pentium?,F時Intel把x86-32稱為IA-32,全名為“Intel Architecture, 32-bit”。

“X86”是Intel和其他幾家公司處理器所支持的一組機器指令集,它大致確定了芯片的使用規范。從8086到80186、80286、80386、80486,再到后來的奔騰系列以及現在的多核技術,都是使用一脈相承的x86指令集,既不斷擴展又向后兼容。

三十年前,英特爾發布了第一款16位微處理器—8086,當時的著名廣告語是:“開啟了一個時代”。而當8086的光環退去之后,其支撐架構—我們后來所熟知的x86也成為了最成功的業界技術標準之一。

在8086之后的30年間,x86家族橫跨了桌面、服務器、便攜式電腦,超級計算機等等。無數對手敗在了它的腳下。

目前采用X86架構制造CPU的廠家有三個,INTEL、AMD和VIA,由于VIA制造的CPU性能市場占有率過小,在此忽略VIA的X86架構處理器。

移動版X86處理器和臺式機CPU沒有本質區別,外觀上或許感覺差異較大,但這只是封裝形式不同造成,其內部參數性能比較沒有本質區別。臺式機CPU

X86的歷史

1971 年,英特爾為一家日本計算器廠商制造了英特爾歷史上的第一塊處理器——4位的4004。很快,在1975年,英特爾又推出了8位處理器8008和8080。

3年以后,16位的8086初次登場。在上世紀80年代初,IBM選擇了8086的衍生產品8088作為IBM PC的處理器。IBM的這一舉措給x86帶來了巨大的發展機遇,并且幫助它成為了行業標準——直到今天。

英特爾執行副總裁Patrick Gelsinger說:“PC行業發展的革命性轉折點是1985年32位處理器80386的推出,它推動了整個行業的發展?!?/p>

386 之后,19**486誕生了。由于當時數字不能作為商標,英特爾從1993年開始改變了產品命名方法。第五代處理器被命名為Pentium而不是586。

所有的基于x86架構的芯片,開始于8086,一直延續到今天。當然他們的命名發生了變化,運算速度也有了驚人的提升。

X86成功的秘訣

x86為什么能一直成功,擊退甚至完全打敗其他的處理器架構?從一開始,x86的誕生就可謂生逢其時。1978年,計算機從巨大、昂貴的中型計算機轉變為小型、便宜的微型計算機已經有幾年了。臺式電腦成為變革的前沿。

更重要的是,x86證明了戈登·摩爾在1965年提出的一個定律。戈登·摩爾后來成為英特爾的主席和CEO。摩爾說,在成本不變的前提下,微處理器每過二年其運算速度會翻一番。他的預言后來被稱為摩爾定律,30年來始終被證明是有效的。

8086及其后續產品還一直與電腦業的兩個大名鼎鼎的名字緊緊聯系在一起。1972年,比爾 ·蓋茨和保羅·艾倫就嘗試用性能很弱的8008開發Basic編程語言,但沒有成功。但他們最終在性能強勁一些的8080處理器上開發出了Basic語言,并在1975年把 Basic語言應用到Altair8800 PC。

這成為英特爾和微軟親密關系的開始。微軟從那時起,便創造了一個龐大的軟件帝國并推動了整個行業的發展。英特爾首席技術官Justin Rattner指出,x86體系架構的靈活性是它過去以及今后成功的關鍵。他說,雖然人們通常將x86指令集看作是某種一成不變的規范,但是不管是指令集還是體系架構本身,都在過去幾年里發生了巨大的變革。Rattner說,x86在上世紀九十年代曾憑借其內置MMX和SSE指令集擴展,一舉提高了多媒體和通信應用所需的速度,從而擊退了其他專業媒體處理器對它發起的挑戰。他還舉例說明了x86體系架構在過去幾年中新增的一些改進功能。比如在內存管理和虛擬化方面的硬件支持等。

Rattner指出,同樣重要的是,英特爾在x86體系架構發展的每一個階段都保持了向后兼容的特性。指令集的發展以及產品系列內部的兼容性大大擴展了x86體系架構的應用范圍,將個人用戶與企業用戶、便攜式電腦和超級計算機都包括了進來。

加州大學伯克利分校的計算機科學教授David Patterson說:“認識到x86體系架構并非一種凝固的設計這一點很重要。30多年來,它們每月都會增加一個說明?,F在x86指令集的說明已經達到500多個。每一代都會增加20到100多個。前后兼容很重要,它也一直在增加新的內容?!?/p>

X86處理器遵循的原則

1)高性能原則

保證所選購的服務器,不僅能夠滿足運營系統的運行和業務處理的需要,而且能夠滿足一定時期的業務量增長的需要。一般可以根據經驗公式計算出所需的服務器TpmC值,然后比較各服務器廠商和TPC組織公布的TpmC值,選擇相應的機型。同時,用服務器的市場價/報價除去計算出來的TpmC值得出單位TpmC值的價格,進而選擇高性能價格比的服務器。

2)可靠性原則

可靠性原則是所有選擇設備和系統中首要考慮的,尤其是在大型的、有大量處理要求的、需要長期運行的系統??紤]服務器系統的可靠性,不僅要考慮服務器單個節點的可靠性或穩定性,而且要考慮服務器與相關輔助系統之間連接的整體可靠性,如:網絡系統、安全系統、遠程打印系統等。在必要時,還應考慮對關鍵服務器采用集群技術,如:雙機熱備份或集群并行訪問技術,甚至采用可能的完全容錯機。

比如,要保證系統(硬件和操作系統)在99.98%的時間內都能夠正常運作(包括維修時間),則故障停機時間六個月不得超過0.5個小時。服務器需7×24小時連續運行,因而要求其具有很高的安全可靠性。系統整機平均無故障時間(MTBF)不低于80000小時。服務器如出現CPU損壞或其它機械故障,都能在20分鐘內由備用的CPU和機器自動代替工作,無須人員操作,保證數據完整。

3)可擴展性原則

保證所選購的服務器具有優秀的可擴展性原則。因為服務器是所有系統處理的核心,要求具有大數據吞吐速率,包括:I/O速率和網絡通訊速率,而且服務器需要能夠處理一定時期的業務發展所帶來的數據量,需要服務器能夠在相應時間對其自身根據業務發展的需要進行相應的升級,如:CPU型號升級、內存擴大、硬盤擴大、更換網卡、增加終端數目、掛接磁盤陣列或與其他服務器組成對集中數據的并發訪問的集群系統等。這都需要所選購的服務器在整體上具有一個良好的可擴充余地。一般數據庫和計費應用服務器在大型計費系統的設計中就會采用集群方式來增加可靠性,其中掛接的磁盤存儲系統,根據數據量和投資考慮,可以采用DAS、NAS或SAN等實現技術。

4)安全性原則

服務器處理的大都是相關系統的核心數據,其上存放和運行著關鍵的交易和重要的數據。這些交易和數據對于擁有者來說是一筆重要的資產,他們的安全性就非常敏感。服務器的安全性與系統的整體安全性密不可分,如:網絡系統的安全、數據加密、密碼體制等。服務器需要在其自身,包括軟硬件,都應該從安全的角度上設計考慮,在借助于外界的安全設施保障下,更要保證本身的高安全性。

5)可管理性原則

服務器既是核心又是系統整體中的一個節點部分,就像網絡系統需要進行管理維護一樣,也需要對服務器進行有效的管理。這需要服務器的軟硬件對標準的管理系統支持,尤其是其上的操作系統,也包括一些重要的系統部件。

X86 CPU參數講解下面以CPU-Z截圖為基礎,給大家介紹有關CPU的主要參數

上圖為Intel至強E3-1230V3處理器的截圖主要包含的參數有以下:1.型號2.處理器架構3.TDP4.針腳5.制程/工藝6.步進7.指令集8.頻率9.睿頻技術10.前端總線11.緩存12.核心數/線程數

正式發售的CPU均有其自己的型號名稱,這也是我們購買CPU時最直接記憶的信息。CPU-Z提供了兩個項目來確定該處理器的型號,一個是“名字”項,一個是“規格”。規格一欄為主板根據CPU內部編號來識別出的相應型號,而“名字”一欄則是CPU根據其他參數規格來推測出的大致型號。有人會以為這樣做豈不是多此一舉,其實并不多余。實際上,并非所有CPU都有對應的型號名稱,主板僅能識別出內部編號而不能找出對應的型號,這類CPU通常是測試版樣品,和正式版CPU參數有時差別較大。這樣的CPU用該軟件識別時,則會出現如下情況:

處理器型號有一些后綴,比如M,QM(MQ),XM(MX),T,S,TE,E,EQ,K,H(HQ),R,U(UM),Y等。M代表移動版處理器QM(MQ)代表四核移動版處理器XM(MX)代表四核至尊版處理器,AMD的某些MX型號處理器僅為加強版的意思T、S代表節能版,S還進行了低壓處理,節能效果更高TE,E,EQ代表嵌入式處理器K代表不鎖倍頻版,超頻專用H(HQ)代表BGA封裝的移動版處理器R代表BGA封裝的臺式機處理器U(UM)代表低壓型移動版處理器Y代表更激進的低壓低功耗移動版處理器,面向平板使用

X86處理器微架構每一代X86 CPU架構是CPU廠商給屬于同一系列的CPU產品定的一個規范,主要目的是為了區分不同類型CPU的重要標示。CPU-Z對應的“代號”一欄,即為該處理器采用的架構。這里所指的架構并非大架構(X86)的不同,而是制造商自己更新換代的小架構名稱而已。架構決定了該處理器的新舊程度,比如Intel的第二代酷睿i系列架構為Sandy Bridge,第三代架構為Ivy Bridge,第四代架構為Haswell和Crystallwell。架構后面有時還有子系列,比如DT、MB、ULT、ULX、WS、EP和EX等。DT代表桌面級產品,MB代表移動級產品,ULT、ULX代表低電壓產品,WS代表工作站/服務器產品,EP代表High End進階級產品(通常為服務器最高端級架構),EX代表Extreme Edition至尊級產品。所以,服務器CPU、臺式機CPU、筆記本CPU實際上只是子系列架構的不同而已。

例如:I7-4500U,架構為HASWELL-ULT

TDPTDP散熱設計功耗(TDP,Thermal Design Power)是指正式版CPU在滿負荷(CPU 利用率為100%的理論上)可能會達到的最高散熱熱量,散熱器必須保證在處理器TDP最大的時候,處理器的溫度仍然在設計范圍之內。但要注意,由于CPU的核心電壓與核心電流時刻都處于變化之中,這樣CPU的實際功耗(其值:功率W=電流A×電壓V)也會不斷變化,因此TDP值并不等同于CPU的實際功耗,更沒有算術關系。因此,TDP只是一個參考值,用來表征該CPU發熱的高低。隨著技術的進步,TDP被賦予了新的意義,其作用在采用了睿頻技術的CPU上。臺式機由于TDP較大,往往在滿載時也不會達到TDP值,而筆記本處理器差異較大。筆記本處理器的TDP普遍在50W以內,而四核處理器有時功耗確實超過了TDP規定的上限。

插槽類型

針腳是CPU與主板的CPU插槽連接的必要部件。CPU-Z上的“插槽”一欄顯示的即為該CPU采用的針腳個數及其封裝類型。CPU的封裝類型分為BGA和PGA兩種。PGA是目前臺式機和主流筆記本采用的形式,其主要特點是主板有CPU插槽,和CPU的針腳對應。INTEL在臺式機的CPU上將原來的針腳改為觸點形式,稱為LGA,以避免CPU運輸過程中發生針腳折損的問題。PGA還可分成mPGA和rPGA。rPGA未對硅晶頂部加裝鋁蓋,而mPGA則有,避免硅晶因過度擠壓受損。mPGA為臺式CPU采用(LGA僅是底部針腳形式改變,實際上也屬于mPGA),而rPGA為筆記本CPU采用。BGA是將CPU直接焊接在主板上,以減少CPU和主板之間連接需要的高度,提高機器的集成度,這類CPU通常面向超極本,超薄筆記本和一體機。BGA的CPU由于直接焊接在主板上,想要更換非常困難,需要專業的BGA焊臺才能拆下和再次封裝。

型號:G3430 插槽:LGA1150

型號:B980 插槽:rPGA988B

型號:E-450 插槽:BGA FT1

制程工藝制程工藝就是通常我們所說的CPU的“制作工藝”,是指在生產CPU過程中,集成電路的精細度,也就是說精度越高,生產工藝越先進。制程的單位是納米(以前曾用過微米),該數字大小是指IC內電路與電路之間的距離。提高處理器的制造工藝具有重大的意義,因為更先進的制造工藝會在CPU內部集成更多的晶體管,使處理器實現更多的功能和更高的性能;更先進的制造工藝會使處理器的核心面積進一步減小,也就是說在相同面積的晶圓上可以制造出更多的CPU產品,直接降低了CPU的產品成本,從而最終會降低CPU的銷售價格使廣大消費者得利;更先進的制造工藝還會減少處理器的功耗,從而減少其發熱量,解決處理器性能提升的障礙。計算公式:以當前處理器的制程工藝乘以0.714即可得出下一代CPU的制程工藝,如90*0.714=64.26,即65納米。不過,制程提升并非簡單,目前制程的發現已經出現瓶頸,INTEL的下一代14nm技術再次延期。未來的制程提升可能會越來越困難。越新的架構,采用的制程也越新,不過有時為了保證良品率,廠商可能在頂級CPU采用更為成熟的當代工藝,而在低端小規格CPU上采用更先進的新工藝。

最新的INTEL架構Crystallwell采用的是22nm制程工藝

指令集指令集是存儲在CPU內部,對CPU運算進行指導和優化的硬程序。CPU依靠指令來自計算和控制系統,每款CPU在設計時就規定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統。指令的強弱也是CPU的重要指標,指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。不同的指令集,對CPU的某些方面產生特定的優化,例如AVX指令集理論上使CPU內核浮點運算性能提升到了2倍。一般說來,指令集支持越多,其CPU執行效率越高。Intel和AMD的CPU指令集不完全相同,因而對每個程序的執行效率也不同。新架構往往會添加新的指令集支持。在同一代CPU中,為了區分CPU性能高低,也往往在低端CPU上減少對新指令集的支持。不過,新指令集并不代表會帶來性能的提升。新指令集需要相應的程序支持使用,才能得到應用,提高CPU的使用效率。因此,有時候我們并不用擔心新指令集的缺少帶來的性能損失。

頻率CPU的頻率主要包含主頻,外頻和倍頻三部分。CPU的主頻,即CPU內核工作的時鐘頻率(CPU Clock Speed)。通常所說的某某CPU是多少兆赫的,而這個多少兆赫就是“CPU的主頻”。很多人認為CPU的主頻就是其運行速度,其實不然。CPU的主頻表示在CPU內數字脈沖信號震蕩的速度,與CPU實際的運算能力并沒有直接關系。由于主頻并不直接代表運算速度,所以在一定情況下,很可能會出現主頻較高的CPU實際運算速度較低的現象。主頻=外頻*倍頻,這是X86架構的CPU計算頻率的公式。外頻是CPU的基準頻率,單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。倍頻系數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關系。一般情況下,同代(同針腳)的CPU,其外頻往往是一樣的,只是倍頻系數的變化導致主頻不同。為什么會有外頻和倍頻的區分呢?這個是和CPU的發展有關的,如果大家感興趣的話可以看最后給出的CPU發展史,這里僅作簡單介紹。簡單說來,就是CPU發展太快,而其他硬件無法達到同樣頻率來交互,于是CPU進行妥協,將外頻作為和主板之間通訊的頻率,而工作頻率靠倍頻來調節提升。當下CPU的外頻普遍為100mhz,曾經的產品有過最高默認400mhz外頻。通常情況下,倍頻是有限制的,也就是常說的鎖倍頻。只有一些工程樣品和至尊版處理器或者黑盒版處理器才開放倍頻。提高外頻和倍頻就可以提高CPU的頻率,這也就是俗稱的“超頻”。超頻需謹慎,新手不建議超頻。

QX9775,默認外頻最高的型號近年來,Intel提出了一個新技術——睿頻技術(turbo boost),隨后AMD也對其產品增加了睿頻技術(turbo core)的支持。實際上這個技術就是對倍頻進行增加以達到類似“超頻”效果的方式。

睿頻技術(turbo boost)睿頻技術是指當處理器的功耗小于TDP而需要較大負載時,可以將倍頻進行提高來進行“超頻”,使得處理器獲得更高的性能,更快的處理數據。睿頻技術最早由Intel提出,在一代酷睿i系列CPU中使用。其前身為Intel Dynamic Acceleration Technology(IDA)技術,在部分酷睿2處理器中使用,IDA技術當時僅是在另一核心休眠時提高該核心的0.5個倍頻。而Intel Turbo Boost Technology的運行機制較為復雜。睿頻技術需要參照TDP的大小。當處理器啟動睿頻后,仍未超過TDP的規定值,則睿頻功能繼續保持,直至CPU負載減輕到一定數值。此外,如果CPU溫度超過了主板設置的閾值范圍,也會取消睿頻支持。Intel turbo boost 2.0加入了一些新的機制。TDP被分為兩種,短時睿頻TDP,長時睿頻TDP,此外還有短時睿頻時間。短時睿頻TDP,是CPU進行睿頻加速后的第一個TDP限制值,只要不超過該值,睿頻就可以繼續進行。如果超過后,睿頻就會進行限制,逐漸縮小倍頻大小,直至功耗降到TDP范圍內。短時睿頻時間很好理解,如果超過了這個時間后,處理器就會再次調節睿頻的倍頻,讓TDP下降至CPU-Z中顯示的數值。長時睿頻其實就是CPU-Z中顯示的數值。值得注意的是,一旦超過了主板設定的最高溫度,睿頻還是會強制停止。臺式機主板可以調節這三項的數值,筆記本中一般都將這些項目隱藏,防止用戶將數值調高影響機器發熱。AMD的Turbo CORE技術與英特爾的Turbo Boost技術有著異曲同工之妙,雖然其運作流程不同,但是都是為了在TDP的允許范圍內,盡可能的提高運行中核心的頻率,以達到提升CPU工作效率的目的。因為AMD沒有電源門控(power gating)技術,所以AMD采用P-State電源管理狀態切換來達到控制核心功率的效果。舉個例子,在一臺安裝了Phenom II X6 CPU的電腦中,正在運行某個對多線程支持不好,卻需要較高頻率的程序,使得目前CPU中六個核心中的三個或更多核心沒有得到使用,那么Turbo CORE就會啟動,將三個空閑核心的頻率由默認頻率降為800MHz,而另外的三個核心主頻會提升500MHz左右。AMD的Turbo Core 技術雖然在學習“師傅”,但是兩點主要的不同看出還沒有“出師”,火候未到:第一:AMD的Turbo Core技術雖然可以將空載核心切換到低速狀態,保持在800MHz,但無法全部關閉,因此運行時仍然會有能耗;第二:AMD的Turbo Core 技術在超頻時,并不能針對每個單一的核心進行超頻,而是必須在三個以上的核心降頻到800MHz的情況下,才能使其他的核心超頻,這就大大限制了其超頻的能力。而且加速的機會也少得多。

前端總線前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度,更實質性的表示了CPU和外界數據傳輸的速度。而外頻的概念是建立在數字脈沖信號震蕩速度基礎之上的,也就是說,100MHz外頻特指數字脈沖信號在每秒鐘震蕩一萬萬次,它更多的影響了PCI及其他總線的頻率。之所以前端總線與外頻這兩個概念容易混淆,主要的原因是在以前的很長一段時間里(主要是在Pentium 4出現之前和剛出現Pentium 4時),前端總線頻率與外頻是相同的,因此往往直接稱前端總線為外頻,最終造成這樣的誤會。隨著計算機技術的發展,人們發現前端總線頻率需要高于外頻,因此采用了QDR(Quad Date Rate)技術,或者其他類似的技術實現這個目的。FSB是將CPU連接到北橋芯片的總線,也是CPU和外界交換數據的主要通道,因此前端總線的數據傳輸能力對整機性能影響很大,數據傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸數據的寬度和傳輸頻率,即數據帶寬=總線頻率×數據位寬÷8。以前的CPU曾采用過其他總線,如HyperTransport(AMD)總線、QPI(INTEL)總線。

緩存(Cache)CPU緩存(Cache Memory)是位于CPU與內存之間的臨時存儲器,緩存大小也是CPU的重要指標之一,而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大,CPU內緩存的運行頻率極高,一般是和處理器同頻運作,工作效率遠遠大于系統內存和硬盤。目前的CPU擁有一級、二級和三級緩存(L1 L2 L3 Cache),部分處理器還擁有四級緩存,主要看的是一級和二級緩存大小。注意,Intel和AMD的CPU定義的緩存并不相同,不能直接比較,同品牌不同針腳的CPU一般也不能直接比較緩存來區分性能高低。一級緩存(L1 Cache)位于CPU內核的旁邊,是與CPU結合最為緊密的CPU緩存,也是歷史上最早出現的CPU緩存。由于一級緩存的技術難度和制造成本最高,提高容量所帶來的技術難度增加和成本增加非常大,所帶來的性能提升卻不明顯,性價比很低,而且現有的一級緩存的命中率已經很高,所以一級緩存是所有緩存中容量最小的,比二級緩存要小得多。一般來說,一級緩存可以分為一級數據緩存(Data Cache,D-Cache)和一級指令緩存(Instruction Cache,I-Cache)。二者分別用來存放數據以及對執行這些數據的指令進行即時解碼。大多數CPU的一級數據緩存和一級指令緩存具有相同的容量,例如AMD的Athlon XP就具有64KB的一級數據緩存和64KB的一級指令緩存,其一級緩存就以64KB 64KB來表示,其余的CPU的一級緩存表示方法以此類推。二級緩存(L2 Cache)是CPU的第二層高速緩存,分內部和外部兩種芯片。內部的芯片二級緩存運行速度與主頻相同,而外部的二級緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會影響CPU的性能,原則是越大越好,現在家庭用CPU容量最大的是4MB,而服務器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達2MB—4MB,有的高達8MB或者19MB。三級緩存是為讀取二級緩存后未命中的數據設計的—種緩存,在擁有三級緩存的CPU中,只有約5%的數據需要從內存中調用,這進一步提高了CPU的效率。L3 Cache(三級緩存),分為兩種,早期的是外置,截止2012年都是內置的。而它的實際作用即是,L3緩存的應用可以進一步降低內存延遲,同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對游戲都很有幫助。而在服務器領域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內存會更有效,故它比較慢的磁盤I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長度。四級緩存在消費級市場中出現是最近才有的。Intel的Crystallwell架構CPU采用了四級緩存,其本質實際上是eDRAM,給CPU中整合的的核顯GT3e使用,當作臨時顯存。從相關評測中可以看出,這個四級緩存對于核顯的性能提升比較顯著,但是對于CPU原本的計算則沒有影響。未來四級緩存的發展,還需要對市場的進一步觀察。CPU-Z的右下角可以查看CPU的緩存大小,查看四級緩存則需要切換到第二個選項卡“緩存(Caches)”

上圖為擁有L4緩存的I7 4750HQCPU緩存是和對應型號搭配的,L1和L2都是和核心數成正比,僅L3緩存是低端CPU上進行閹割處理。L3主要影響部分游戲性能,但也不是很大。

核心數/線程數多內核是指在一枚處理器中集成兩個或多個完整的計算引擎(內核)。多核處理器是單枚芯片(也稱為“硅核”),能夠直接插入單一的處理器插槽中,但操作系統會利用所有相關的資源,將它的每個執行內核作為分立的邏輯處理器。通過在兩個執行內核之間劃分任務,多核處理器可在特定的時鐘周期內執行更多任務。多核心技術需要系統和軟件的支持。windows2000以后的系統提供了多核心的支持,而之前的win me和win98等則僅支持單核?,F階段大部分程序都只是不超過4核心的優化支持,超過4核后性能提升不明顯。一般來說,線程數等于核心數。但Intel為了更充分的利用CPU資源,開發了超線程技術。HT超線程技術,也就是Hyper-Threading,是Intel早在2001年就提出的一種技術。盡管提高時鐘頻率和緩存容量可以改善CPU的性能,但是受到工藝和成本的限制,CPU無法無限的提升參數來提升性能,實際上在應用中基于很多原因,CPU的執行單元都沒有被充分使用。為此,Intel則采用另一個思路去提高CPU的性能,讓CPU可以同時執行多重線程,就能夠讓CPU發揮更大效率,即所謂“超線程(Hyper-Threading,簡稱“HT”)”技術。超線程技術就是利用特殊的硬件指令,把兩個邏輯內核模擬成兩個物理芯片,讓單個處理器都能使用線程級并行計算,進而兼容多線程操作系統和軟件,減少了CPU的閑置時間,提高的CPU的運行效率。目前的多線程技術一般采用多個微處理器即多處理器結構,線程與處理器形成一一對應關系。而英特爾Hyper-Threading技術的特點是:(1)物理上用一個處理器處理多個線程(2)多線程的分配采用根據計數器的空閑狀態進行線程處理的SMT(simultaneous multi-threading)方式。HT技術最早出現在2002年的Pentium4上,它是利用特殊的硬件指令,把兩個邏輯內核模擬成兩個物理芯片,讓單個處理器都能使用線程級并行計算,進而兼容多線程操作系統和軟件,減少了CPU的閑置時間,提高CPU的運行效率。但是,由于這個設計太過超前,奔騰4并沒有借助HT大放光彩,在之后的酷睿架構中,Intel也再沒有使用這個技術。然而,基于Nehalem架構的Core i7再次引入超線程技術,使四核的Corei7可同時處理八個線程操作,大幅增強其多線程性能?,F在的HT技術很成熟,超線程技術帶來的效率提升可達30%之多。不過對于一般的程序來說,超線程帶來的提升或許很小,尤其是超過了四線程之后。

Tick-Tock

Tick-Tock是Intel公司發展微處理器芯片設計制造業務的一種發展戰略模式,在2007年正式提出。

“Tick-Tock”的名稱源于時鐘秒針行走時所發出的聲響。Intel指,每一次“Tick”代表著一代微架構的處理器芯片制程的更新,意在處理器性能幾近相同的情況下,縮小芯片面積、減小能耗和發熱量;而每一次“Tock”代表著在上一次“Tick”的芯片制程的基礎上,更新微處理器架構,提升性能。一般一次“Tick-Tock”的周期為兩年,“Tick”占一年,“Tock”占一年。Intel指出,每一次處理器微架構的更新和每一次芯片制程的更新,它們的時機應該錯開,使他們的微處理器芯片設計制造業務更有效率地發展。

Tick-Tock模式就是每隔兩年就會推出新的制程技術,然后隔年推出新的微構架,如英特爾在2005年推出65nm工藝酷睿處理器以及酷睿微構架,2007年推出的45nm工藝Penryn處理器以及2008年Nehalem微構架,以及在2009年推出的32nm工藝Westmere處理器和2010年Sandy Bridge微構架,都是符合Tick-Tock研發模式。Tick-Tock研發模式將處理器技術不斷推向新的高度,也是英特爾保持活力和市場占有率的重要戰略。

Intel現在的處理器開發模式是“Tick-Tock”,也是每兩年更新一次微架構(Tock),中間交替升級生產工藝(Tick)。Nehalem是采用45nm工藝的新架構,而2009年的Westmere將升級到32nm,2010年的Sandy Bridge又是新架構。最新情報顯示,Intel將在2012年4月推出“IVY Bridge”,也就是Sandy Bridge的22nm工藝升級版;2013年再推出“Haswell”,基于22nm工藝的又一個新架構?!‖F在已經可以基本確定Intel 22nm之后的下一站將停留在15nm,已經有很多證據證明了這一點,據說臺積電也是如此,不過也有說法提到了16nm、14nm等不同節點,而且IBM/AMD的規劃就是16nm。再往后應該就是11nm,不過Intel也曾在不同場合提及過10nm,看來遙遠的未來仍然充滿了未知數?!〈柗矫嬷坝腥苏f2013年的22nm Haswell后邊是應該是Rockwell,按慣例架構不變、工藝升級,不過SemiAccurate網站今天曝料稱,其實真正邁入后20nm時代的將是“Broadwell”,再往后工藝不變、架構革新的將是“SkyLake”(另一說Sky Lake),屆時甚至可能會集成源于Larrabee項目的圖形核心,當然前提是Intel能夠真正找到充分發揮x86架構圖形效率的門路?!∵€要往后?那我們再說一個名字“Skymont”??梢灶A料,到時候又會升級工藝了,按照現在的初步規劃將會是11nm,但怎么著也得是2016年的事情了。

65nm Merom - Tock

45nm Penryn - Tick

45nm Nehalem - Tock

32nm Westmere - Tick

32nm Sandy Bridge - Tock

22nm Ivy Bridge - Tick

22nm Haswell - Tock

14nm Broadwell - Tick

14nmSkylake- Tock

11nm Skymont(平臺代號) - Tick

芯片組

這里說的芯片組,是X86系統獨有的,一般RISC處理器都是SoC,芯片即為系統;X86比較獨特,以前是由CPU、南橋、北橋組成一個系統,現在是由CPU+PCH形成一個系統。因為接口和總線太多,太復雜,又由于X86系統一直傳承著繼承性,兼容性等特點,所以多個處理器可以匹配不同主板,同一個主板可以適配多種處理器,所以這樣做了功能拆分。

內存

服務器內存與PC內存的區別:

性能更高

兼容性更好

可靠性更高

什么是Register?

擁有Registers功能的內存模組,可以通過重新驅動控制信號來改善內存的運作,提高電平信號的準確性,從而有助于保持系統長時間穩定運作。不過,由于Registers的信號重驅動需花費一個時鐘周期,延遲時間有所增加,但是傳輸的速率相對可以提高,對走線的要求也降低了。

與邏輯設計中的流水線是一個原理。

這樣控制信號的信號質量更好。

服務器內存上面要比普通內存多幾顆芯片:主要是PLL (Phase Locked Loop)和Register IC,它們的具體用處如下 PLL(Phase Locked Loop) 瑣相環集成電路芯片,內存條底部較小IC,比Register IC小,一般只有一個,起到調整時鐘信號,保證內存條之間的信號同步的作用。Register IC內存條底部較小的集成電路芯片(2-3片),起提高驅動能力的作用。服務器產品需要支持大容量的內存,單靠主板無法驅動如此大容量的內存,而使用帶Register的內存條,通過Register IC提高驅動能力,使服務器可支持高達32GB的內存。

圖為DDR2 400 ECC REG

1 SPD芯片

2 PLL芯片

3 Register IC芯片

4 內存顆粒

什么是ECC內存?

目前是一談到服務器內存,大家都一致強調要買ECC內存,認為ECC內存速度快,其實是一種錯誤地認識,ECC內存成功之處并不是因為它速度快(速度方面根本不關它事只與內存類型有關),而是因為它有特殊的糾錯能力,使服務器保持穩定。ECC本身并不是一種內存型號,也不是一種內存專用技術,它是一種廣泛應用于各種領域的計算機指令中,是一種指令糾錯技術。它的英文全稱是“Error Checking and Correcting”,對應的中文名稱就叫做“錯誤檢查和糾正”,從這個名稱我們就可以看出它的主要功能就是“發現并糾正錯誤”,它比奇偶校正技術更先進的方面主要在于它不僅能發現錯誤,而且能糾正這些錯誤,這些錯誤糾正之后計算機才能正確執行下面的任務,確保服務器的正常運行。之所以說它并不是一種內存型號,那是因為并不是一種影響內存結構和存儲速度的技術,它可以應用到不同的內存類型之中,就象我們在前面講到的“奇偶校正”內存,它也不是一種內存,最開始應用這種技術的是EDO內存,現在的SD也有應用,而ECC內存主要是從SD內存開始得到廣泛應用,而新的DDR、RDRAM也有相應的應用,目前主流的ECC內存其實是一種SD內存。

ECC通過數據位多一些位數,對數據進行校驗,所以內存顆粒一般會多一顆。

ECC可發現2bit錯誤,并糾正1bit錯誤,可靠性更高。

一般情況下服務器內存都具有ECC功能,只有較低端的服務器采用普通臺內存時不具有此功能;

服務器內存的其他典型技術:

Chipkill技術

Chipkill技術是IBM公司為了解決服務器內存中ECC技術的不足而開發的,是一種新的ECC內存保護標準。我們知道ECC內存只能同時檢測和糾正單一比特錯誤,但如果同時檢測出兩個以上比特的數據有錯誤,則無能為力。ECC技術之所以在服務器內存中廣泛采用,一則是因為在這以前其它新的內存技術還不成熟,再則在服務器中系統速度還是很高,在這種頻率上一般來說同時出現多比特錯誤的現象很少發生,因為這樣才使得ECC技術得到了充分地認可和應用,使得ECC內存技術成為幾乎所有服務器上的內存標準。

但隨著基于Intel處理器架構的服務器的CPU性能在以幾何級的倍數提高,而硬盤驅動器的性能只提高少數的倍數,為了獲得足夠的性能,服務器需要大量的內存來臨時保存CPU上需要讀取的數據,這樣大的數據訪問量就導致單一內存芯片上每次訪問時通常要提供4(32位)或8(64位)比特的數據,一次讀取這么多數據,出現多位數據錯誤的可能性會大大地提高,而ECC又不能糾正雙比特以上的錯誤,這樣很可能造成全部比特數據的丟失,系統就很快崩潰了。IBM的Chipkill技術是利用內存的子系統來解決這一難題。內存子系統的設計原理是這樣的,單一芯片,無論數據寬度是多少,只對于一個給定的ECC識別碼,它的影響最多為一比特。舉例來說,如果使用4比特寬的DRAM,4比特中的每一位的奇偶性將分別組成不同的ECC識別碼,這個ECC識別碼是用單獨一個數據位來保存的,也就是說保存在不同的內存空間地址。因此,即使整個內存芯片出了故障,每個ECC識別碼也將最多出現一比特壞數據,而這種情況完全可以通過ECC邏輯修復,從而保證內存子系統的容錯性,保證服務器在出現故障時,有強大的自我恢復能力。采用這種技術的內存可以同時檢查并修復4個錯誤數據位,服務器的可靠性和穩定得到了更充分的保障。

Memory ProteXion(內存保護)

  Memory ProteXion技術最初應用在IBM公司的z系列和i系列大型主機服務器中,相對Chipkill內存技術在保護能力上更加強。

  類似硬盤的熱備份功能,能夠自動利用備用的比特位自動找回數據,從而保證服務器的平穩運行。該技術可以糾正發生在每對DIMM內存中多達4個連續比特位的錯誤。即便永久性的硬件錯誤,也可利用熱備份的比特位使得DIMM內存芯片繼續工作,直到被替換為止。

  同時,Memory ProteXion技術比ECC技術糾錯更加有效,標準的ECC內存雖然可以檢測出2位的數據錯誤,但它只能糾正一位錯誤。采用內存保護技術,就可以立即隔離這個失效的內存,重寫數據在空余的數據位。而且無需添加另外的硬件、無需增加額外的費用,獨立操作系統工作,也不會給系統增加任何額外負擔。這種技術可以使減少停機時間,使服務器持續保持高效的計算平臺。

Memory Mirroring(內存鏡像)

  IBM的另一種更高級內存技術就是內存鏡像技術,在內存保護能力上更強,彌補了Chipkill修復技術和內存保護技校術都不能完全修復時,可以在系統中運行直到有故障內存被更換。

  一般說,內存鏡像技術和磁盤鏡像技術相仿,都是將數據同時寫入到兩個獨立的內存卡中,內存只從活動內存卡中進行數據讀取,當一個內存中有足以引起系統報警的軟故障,系統會自動提醒管理員這個內存條將要出故障;同時服務器就會自動地切換到使用鏡像內存卡,直到這個有故障的內存被更換。

另外,鏡像內存允許進行熱交換(Hot swap)和在線添加(Hot-add)內存。因為鏡像內存采用的的兩套內存中實際只有一套在使用,另一套用于備份,所以對于軟件系統來說也就只有整個內存的一半容量是可用的。

PCIe

硬盤

SATA:Serial ATA接口,即串行ATA,采用串行技術以獲得更高的傳輸速度及可靠性。目前是第二代即SATAII

SCSI:全稱為“SmallComputer System Interface”(小型計算機系統接口),具有應用范圍廣、多任務、帶寬大、CPU占用率低,以及熱插拔等優點,主要應用于中、高端服務器和高檔工作站

SAS:Serial Attached SCSI接口,即串行SCSI, 采用串行技術以獲得更高的傳輸速度。目前仍然是第一代

SSD:固態存儲硬盤(Solid State Disk)其特別之處在于沒有機械結構,以區塊寫入和抹除的方式作讀寫的功能,與目前的傳統硬盤相較,具有低耗電、耐震、穩定性高、耐低溫等優點。

服務器硬盤接口有哪些種類

一、風光依舊的SATA接口

SATA接口又被稱之為“串行接口”,所以現在采用SATA接口的硬盤都被習慣的叫做串口硬盤。它是繼IDE硬盤之后的一次演變。SATA的物理設計是以光纖通道作為藍本,所以采用了四芯的數據線。SATA接口發展至今主要有3種規格,其中目前普遍使用的是SATA-2規格,傳輸速度可達3GB/秒,如圖1所示為某品牌固態硬盤采用的SATA-2接口規格。

現在已經有SATA-3接口出現,如圖所示即為西部數據的一款SATA-3接口的服務器硬盤。SATA-3接口除了將傳輸速率提高到了6GB/秒之外,還對諸多數據類型提供了讀取優化設置。當然對于用戶來說,SATA-3接口的出現并不意味著現有的SATA-2產品會被淘汰,因為SATA-3雖然采用了全新INCITS ATA8-ACS標準,但依然可以兼容舊有的SATA設備。

由于SATA接口的服務器硬盤,技術相當成熟而且構造成本不高,因此相對于其他接口類型的產品來說,其市場價位是比較平民化的。相信對于預算不高的企業用戶來說,在原來的服務器架構中升級同樣接口但容量更大的SATA-2接口硬盤,是最好的選擇了。

二、應用更普及的SCSI接口

SCSI接口的服務器硬盤是現在多數服務器中采用的一種,它具有數據吞吐量大、CPU占有率極低的特點:用于連接SCSI接口硬盤的SCSI控制器上有一個相當于CPU功能的控制芯片,能夠替代CPU處理大部分工作;現在普遍采用的Ultra 320標準的SCSI接口硬盤,數據傳輸率可達320MB/秒。SCSI接口服務器硬盤及SCSI控制器如圖所示。

另外,SCSI硬盤具有的支持熱拔插技術的SCA2接口,也非常適合部署在現在的工作組和部門級服務器中。SCSI硬盤必須通過SCSI接口才能使用,現在服務器主板一般都集成了SCSI接口,也可以安裝專門的SCSI接口卡來連接更多個SCSI設備,所以其橫向擴展能力是比較強的。

那么,SCSI接口的服務器硬盤,主要強于哪些方面,又適用于怎樣的企業環境中呢?首先,SCSI對磁盤冗余陣列(RAID)的良好支持,可以滿足有大數據存儲的企業環境,同時數據安全性也有保障;再者,SCSI硬盤的轉速早已高達15000rpm,這讓企業數據中心的處理性能得到了保障;再次,其較低的CPU占用率以及多任務的并行處理特性,都可為成長型企業環境提供較強力的數據處理及存儲支持。最后,從如圖6所示現在的市場價格對比來看,SCSI接口硬盤整體上要低于SAS接口硬盤,但明顯高于SATA接口硬盤,所以,其更適合裝配在對數據存儲有一定的安全需求、容量需求、高處理性能需求的企業環境中。

三、追求性能最大化的SAS接口

“SAS”就是串行連接SCSI的意思,簡單理解就是SCSI接口技術的升級改良,目的就是進一步改進SCSI技術的效能、可用性和擴充性。其特點就是可以同時連接更多的磁盤設備、更節省服務器內部空間;比如SAS接口減少了線纜的尺寸,且用更細的電纜搭配,而且SAS硬盤有2.5英寸的規格,如圖7所示即為希捷(Savvio 15K.2)2.5英寸SAS硬盤接口。

更好的空間占用特點使得這種接口的硬盤可以廣泛部署在刀片服務器中。在2U高度內使用 8個 2.5英寸的SAS硬盤位已經成為大多數OEM服務器廠商的選擇。另外,對于預算不高無法更換現有服務器的企業來說,亦可采用SAS和SATA硬盤共存的升級方式,SAS接口良好的向下兼容性使得企業用戶可以將它們用在不同的應用場合。比如SATA硬盤可用于一般事務性處理,而SAS硬盤則可專注于數據量大、數據可用性極為關鍵的應用中。如圖所示為上億信息(SNT)推出的ST-1042SAS-D7硬盤抽取盒,它就完美地混合支持SAS和SATA硬盤共存,且可以搭配SAS或SATA硬盤控制卡來支持RAID 0、1、5磁盤陣列模式。

比起同容量的Ultra 320 SCSI硬盤,SAS 硬盤要貴一些,這主要還是緣由其更好的擴展性、兼容性以及更可靠的容錯能力。而從從服務器市場來看,國內外主力服務器廠商都已經紛紛推出采用SAS硬盤的機型,只是具體產品的應用和市場狀況有所不同。比如定位于部門級應用的惠普 ProLiant DL380 G5、適用于流媒體服務及電子商務的IBM System x3650 M2 等,都提供了SAS硬盤的全面支持。

四 、應用高端的光纖接口

光纖通道(FC,Fibre Channel)是一種為提高多硬盤存儲系統的速度和靈活性才開發的接口,其可大大提高多硬盤系統的通信速度。對于大型的ERP系統,或是在線實時交易系統等需要更大傳輸量、更快反應速度的應用環境而言,此類接口的服務器硬盤是最好的選擇;當然其產品價格自然也就更高于前面幾種。

總結起來看,不同接口技術的服務器硬盤也決定了它們各自更好的適用環境。單獨存在的SATA硬盤服務器產品如今并不多見,大多是一些針對入門應用的塔式服務器中。而SCSI及SAS由于具有CPU占用率低、連接設備多等諸多特點,性能上明顯優于SATA接口硬盤,因此可以在企業數據中心、安全服務器等應用環境中部署。目前看來,市面上的服務器硬盤或服務器產品,也大多呈現兩種形態:Ultra320 SCSI及SAS/SATA。

不可否認的是,2009年SAS已經成為服務器界主流硬盤平臺,近期有服務器硬盤升級需求的企業用戶,還是多傾向于選擇SAS平臺為好,雖然其價格要明顯高出一截,但帶來的實際應用效果卻是更好的。

服務器硬盤和普通硬盤區別在哪

第一, HDD for Server 和 HDD for PC 當然不一樣, Server 一般采用 SCSI 接口硬盤(現在 SAS已經取代了 SCSI ),而 PC 一般采用 ATA 接口硬盤(現在 SATA 已經取代了 ATA ), SCSI 硬盤的優勢是對系統占用非常小,比如說你將幾十 GB 的數據 D 盤拷貝到 E 盤,同時將幾十 GB 數據從 E盤拷貝到 D 盤,磁盤資源應該是基本耗凈了,再同時運行 CS ,如果在 PC 上面,這兩個拷貝動作會占用全部的 CPU 資源, CS 根本無法運行,但是在 Server 上,這兩個拷貝動作幾乎不會占用任何 CPU 資源, CS 除了剛剛進去略慢之外,一旦讀取到了內存,可以非常正常流暢的運行。

普通 PC 機的硬盤相比,服務器上使用的硬盤具有如下四個特點。

1 、速度快

服務器使用的硬盤轉速快,可以達到每分鐘 7200 或 10000 轉,甚至更高;它還配置了較大 ( 一般為 2MB 或 4MB) 的回寫式緩存;平均訪問時間比較短;外部傳輸率和內部傳輸率更高,采用 Ultra Wide SCSI 、 Ultra2 Wide SCSI 、 Ultra160 SCSI 、 Ultra320 SCSI 等標準的 SCSI 硬盤,每秒的數據傳輸率分別可以達到 40MB 、 80MB 、 160MB 、 320MB 。

2 、可靠性高

因為服務器硬盤幾乎是 24 小時不停地運轉,承受著巨大的工作量??梢哉f,硬盤如果出了問題,后果不堪設想。所以,現在的硬盤都采用了 S.M.A.R.T 技術 ( 自監測、分析和報告技術 ) ,同時硬盤廠商都采用了各自獨有的先進技術來保證數據的安全。為了避免意外的損失,服務器硬盤一般都能承受 300G 到 1000G 的沖擊力。

3 、多使用 SCSI 接口

多數服務器采用了數據吞吐量大、 CPU 占有率極低的 SCSI 硬盤。SCSI 硬盤必須通過 SCSI 接口才能使用,有的服務器主板集成了 SCSI 接口,有的安有專用的 SCSI 接口卡,一塊 SCSI 接口卡可以接7 個 SCSI 設備,這是 IDE 接口所不能比擬的。

4 、可支持熱插拔

熱插拔( Hot Swap )是一些服務器支持的硬盤安裝方式,可以在服務器不停機的情況下,拔出或插入一塊硬盤,操作系統自動識別 硬盤 的改動。這種技術對于 24 小時不間斷運行的服務器來說,是非常必要的。

關于服務器運用SSD

機械硬盤在讀取速度上存在瓶頸早已是不爭的事實,而固態硬盤在讀取速度上要甩機械硬盤幾條街條街。既然,SSD速度解決了計算機(服務器)硬件上的瓶頸,大多數普通用戶都在用,很多企業服務器卻依然堅守機械硬盤呢?原因無非以下幾個方面。

1、最重要的一點是“錢”

普通固態硬盤比機械硬盤貴不少,而企業級固態硬盤更是不便宜,再加上固態硬盤容量普遍小,如果服務器全部用固態硬盤,成本會非常高,這是一般的企業難以負擔的。但是隨著存儲遵循摩爾定律,固態硬盤的成本最終還是要比機械硬盤要低的。

2、硬盤容量

服務器存儲的都是重要的海量數據,對硬盤容量有很高的要求。而目前服務器機械硬盤,單塊容量可以達到2TB以上,主流大容量服務器機械硬盤達到了10TB左右。

而目前固態硬盤容量普遍不大,大一些的也不過1TB左右,并且價格非常昂貴。顯然,固態硬盤容量也是制約服務器領域運用的一個重要原因。

但是一樣隨著半導體的發展,容量也會指數級增長。

3、安全型

傳統的機械硬盤已經使用了幾十年了,技術成熟,可靠性極佳,并且機械硬盤損壞還可以維修,數據丟失,還可以通過一些專業數據恢復軟件,大概率找回。

而固態硬盤,起步較晚,雖然速度有絕對優勢,但由于固態硬盤是芯片級存儲,一旦硬盤損壞,數據幾乎無法找回。另外,固態硬盤數據丟失,也幾乎很難再恢復。

對于企業而言,服務器上的數據可以說是無價的,如果數據丟失,會造成難以估量的損失。因此,在安全性方面,機械硬盤依然有著明顯的優勢。當然,有人會說,服務器采用多塊固態硬盤集群,一份數據存在多塊硬盤,這樣可以很好的保障數據安全,但這樣的成本就非常高,又會回到“錢”的問題上了。

在存儲技術飛速發展的二十年間,IT 架構經歷了從簡單到復雜,從單一性能處理到集群 虛擬化發展的階段。每次重大的技術變革都能給人們的工作和生活帶來嶄新的變化?;仡欉@二十年,IT 技術的變化主要體現在三方面:首先,代表計算能力的 CPU 在短短 二十年性能將近提升 580 倍;其次,I/O 通道性能提升了近 1000 倍;最后,存儲系統介 質在二十年中僅僅提升了 20 倍。硬盤已成為計算機系統的性能瓶頸,嚴重影響整個 IT 架構系統性能的提升,難以滿足 人們對業務應用需求。而今,一種新型高效節能的硬盤技術 SSD(Solid State Disk 或 Solid State Drive)固態硬盤 應運而生。SSD 固態硬盤擺脫了機械硬盤的磁頭,盤片轉軸及控制電機等機械部件,沒 有電機加速旋轉的過程,內部不存在任何機械活動部件,不會發生機械故障,也不怕碰 撞、沖擊和振動。所以其相對于 HDD 而言,在性能、可靠性、能耗、輕便性方面有著 絕對的優勢,目前廣泛應用于軍事、軍載、工控、電力、醫療、航空、導航設備等領域。

SSD硬盤包含:控制器芯片、NAND FLASH、DDR內存。這幾個關鍵組件也就決定了SSD的檔次和等級。

SSD硬盤由于具備以下幾個特點,替代機械硬盤已經成為必然之勢。

高性能

HSSD 盤的性能優勢體現在以下兩個方面:響應時間短和讀寫效率高。

(1)響應時間短:硬盤訪問時間是由指令到達時間+尋道時間+命中時間+機械延遲組成的。傳統硬盤的機械特性導致大部分時間浪費在尋道、查找數據和機械延遲上。數據傳輸受到嚴重影響。而 SSD 硬盤由于采用固態芯片(NAND 芯片)作為存儲介質,內部沒有機械結構,因此沒有數據查找時間、延遲時間和尋道時間,數據傳輸速度較之傳統硬盤有近 100 倍的提升。如圖:SSD 盤與傳統硬盤響應時間比較。

(2)讀寫效率高:傳統硬盤在進行隨機讀寫時需要把磁頭不斷地移來移去,導致效率低下?,F在最快的機械硬盤的磁頭平均移動時間是 5ms,也就是說 1 秒鐘內磁頭最多移動200 次,即最多處理 200 個隨機讀寫請求。而 SSD 沒有磁頭,省去了機械操作的時間,只需計算數據存放在哪塊 Flash 芯片的哪個位置,然后再對該位置進行讀寫即可。目前,典型的 SSD 硬盤每秒最多可進行 16000 次隨機讀寫,是傳統硬盤的 80 倍。

高可靠

部件級抗震

部件級:眾所周知,磁盤表面涂有磁性介質,其在顯微鏡下呈現出來的便是一個個磁顆粒。微小的磁顆粒極性可以被磁頭快速的改變,并且在改變之后可以穩定的保持,系統通過磁通量以及磁阻的變化來分辨二進制中的 0 或者 1。也正是因為所有的操作均是在微觀情況下進行,所以如果硬盤在高速運行的同時受到外力的震蕩,將會有可能因為磁頭拍擊磁盤表面而造成不可挽回的數據損失。此外,硬盤驅動器磁頭的

飛行懸浮高度低、速度快,一旦有小的塵埃進入硬盤密封腔內,或者一旦磁頭與盤體發生碰撞,就可能造成數據丟失,形成壞塊,甚至造成磁頭和盤體的損壞。而 SSD 硬盤是采用固態芯片作為存儲介質,其工作抗震能力達到 15G(10~1000HZ)是傳統硬盤的15 倍,抗沖擊能力達到 1500G(0.5ms)是傳統硬盤的 27 倍。高效地提升了 SSD 盤的穩定性。如圖:SSD 盤與傳統硬盤防震、抗沖擊比較。

盤片級壽命

在軟件方面,華為固態硬盤 HSSD 盤擁有業界領先的動靜態磨損均衡算法和壞塊管理策略,GC 算法等優化的 SSD 管理調度算法,NAND Flash 的內部處理有效的提高了 SSD盤的使用壽命;在硬件方面,實現 ECC 檢錯、糾錯算法,保證數據完整性及一致性。軟硬件結合,保證了系統的可靠性。

假設 SSD 上承載的主機業務是數據庫類型的業務,且 7×24 小時無休,IOPS 持續在 5K左右,平均 IO 大小為 8KB,讀寫比例為 40% : 60%。這樣的主機業務,每天寫入的數據量約為:5K × 60% × 8KB × 60 × 60 × 24 ≈ 2TB 。將上述計算結果使用壽命計算公式,并讓寫放大系數取值為全隨機業務時的 2.5,可以得到不同類型和容量的 HSSD 的使用壽命:

系統級可靠性

內存屬于易失性介質,掉電后數據不會保存。如果系統出現異常掉電,硬盤內存的數據就會丟失,此時若存在主機寫入內存的數據并未寫入永久介質,這部分數據就會丟失,從而造成了數據丟失的問題。

HSSD 可以檢測到硬盤異常掉電,在掉電以后,利用備用電源中的能量把內存中更新過的數據寫入永久介質,從而為異常掉電時內存的數據提供了保障,實現了更高的可靠性。

另外SSD還有低功耗、易于管理等特點。

什么是Raid?

Raid——Redundant Array of IndependentDisks,獨立磁盤冗余陣列

RAID是將同一陣列中的多個磁盤視為單一的虛擬磁盤,數據是以分段的方式順序存放于磁盤陣列中

RAID技術主要有以下兩個特點:

 ?。?)提高數據訪問速度

  硬盤數據條帶化

  多硬盤同時讀取

 ?。?)數據冗余保護

  硬盤鏡像

  奇偶校驗 

由于RAID技術的存在,服務器的機械硬盤的速率比SSD速率慢還沒有充分暴露,也是有些服務器仍然可以選擇機械硬盤的一個原因。

Raid技術的三大特點:

1、通過對硬盤上的數據進行條帶化,實現對數據成塊存取,減少硬盤的機械尋道時間,提高數據存取速度;

2、通過對一陣列中的幾塊硬盤同時讀取,減少硬盤的機械尋道時間,提高數據存取速度;

3、通過鏡像或者存儲奇偶校驗信息的方式,實現對數據的冗余保護

存儲相關的內容比較多,也比較復雜,此處不繼續展開。

電源

服務器的電源標準有兩類:

ATX標準 ——用于低端服務器或工作站。輸出功率一般在125瓦~350瓦之間。通常采用20Pin(20針)的雙排長方形插座給主板供電。

SSI標準 ——SSI(Server System Infrastructure)規范是IA服務器的電源規范,SSI規范的推出是為了規范服務器電源技術,降低開發成本,延長服務器的使用壽命而制定的,主要包括服務器電源規格、背板系統規格、服務器機箱系統規格和散熱系統規格

SSI (Server System Infrastructure,服務器系統結構)規范是Intel聯合一些主要的IA服務器生產商推出的新型服務器電源規范。根據使用的環境和規模的不同,SSI規范又可以分為EPS、TPS、MPS、DPS四種子規范

小貼士:通常將采用Intel(英特爾)處理器的服務器稱之為IA(Intel Architecture)服務器,又稱CISC(Complex Instruction Set Computer,復雜指令集)架構服務器。

1、EPS規范(Entry Power Supply Specification)

特點:基于ATX電源的服務器升級版本

EPS規范主要為單電源供電的中低端服務器設計,設計中秉承了ATX電源的基本規格,但在電性能指標上存在一些差異。EPS規范電源和ATX電源最直觀的區別在于提供了24Pin的主板電源接口和8Pin的CPU電源接口(注:目前的PC主板也開始有24Pin的電源接口和8Pin的CPU電源接口)。

在EPS規范中只對電源的容量、引腳等作出了規定,而且沒指定確定的電源額定功率,電源開發商可以根據各自不同的開發平臺設計不同額定功率的電源,但必須在300W~400W范圍內。后來該規范發展到EPS12V(2.0版本),適用的額定功率達到450W~650W。

2、TPS規范(Thin Power Supply Specification)

特點:適合冗余工作方式

TPS規范電源具有PFC(功率因數校正)、自動負載電流分配功能。電源系統最多可以實現4組電源并聯冗余工作,由系統提供風扇散熱。TPS規范電源對熱插拔和電流均衡分配要求較高,它可用于“N+1”冗余工作,有冗余保護功能。

小貼士:PFC,功率因數校正,功率因數指有效功率與總功率的比值。功率因數值越大,代表電力利用率越高。

3、MPS規范(Midrange Power Supply Specification)

特點:適合高端的服務器使用

這種規范的電源針對4路以上CPU的高端服務器系統。MPS電源適用于額定功率在375W~450W的電源,可單獨使用,也可冗余使用。它具有PFC、自動負載電流分配等功能。采用這種規范的電源元件的電壓、電流規格設計和半導體、電容、電感等器件工作溫度的設計余量超過15%,在環境溫度25℃以上、最大負載、冗余工作方式下MTBF(平均無故障時間)可達到150000小時。

小貼士:MTBF,即平均無故障時間,指相鄰兩次故障之間的平均工作時間,也稱為平均故障間隔??捎卯a品在總的使用階段累計工作時間與故障次數的比值表示,單位為“小時”。

4、DPS規范(Distributed Power Supply Specification)

特點:簡化服務器供電方式

DPS規范電源是單48V直流電壓輸出的供電系統,提供的最小功率為800W,輸出為+48V和+12VSB。DPS規范電源采用二次供電方式,輸入交流電經過AC-DC轉換電路后輸出48V直流電,48VDC再經過DC-DC轉換電路輸出負載需要的+5V、+12V、+3.3V直流電。制定這一規范主要是為簡化電信用戶的供電方式,便于機房供電,使IA服務器電源與電信所采用的電源系統接軌。

服務器與PC不同,通常支持多個CPU,使用多個SCSI硬盤,內存容量一般超過2GB,因此功耗要比普通PC大得多。因此功率起步標準也比普通電源要高。對1U機箱服務器來說,電源實際功率一般應達到300W,2U機箱服務器應達到350W,而機架式服務器則一般都配備400W以上電源,甚至有的服務器配備了1000W電源。功率越大的電源工作時的發熱量便會越高,因此服務器電源的兩端都裝有風扇,具有良好的散熱性能。

電源冗余特性:

1+1,此時每個模塊承擔50%的輸出功率,當一個模塊拔出時,另一個模塊承擔100%輸出功率;

2+1,有三個模塊,每個模塊承擔輸出功率的1/3,當拔出一個模塊,其余兩個模塊各承擔50%的輸出功率。

熱插拔的概念:

熱插拔(hot-plugging或Hot Swap)功能就是允許用戶在不關閉系統,不切斷電源的情況下取出和更換損壞的硬盤、電源或板卡等部件,從而提高了系統對災難的及時恢復能力、擴展性和靈活性。

常見的熱插拔設備:硬盤,電源,PCI設備,風扇等。

什么是IPMI

IPMI(Intelligent Platform Management Interface)—智能平臺管理接口,是使硬件管理具備“智能化”的新一代通用接口標準。用戶可以利用 IPMI 監視服務器的物理特征,如溫度、電壓、風扇工作狀態、電源供應以及機箱入侵等。IPMI最大的優勢在于它是獨立于 CPU、

BIOS 和 OS 的,所以用戶無論在開機還是關機的狀態下,只要接通電源就可以實現對服務器的監控。IPMI 是一種規范的標準,其中最重要的物理部件就是BMC(Baseboard Management Controller),它是一種嵌入式管理微控制器,相當于整個平臺管理的“大腦”,通過它 IPMI就可以監控各個傳感器的數據并記錄各種事件的日志。

BMC的作用

一般來說,BMC具有以下功能:

1、 通過系統的串行端口進行訪問

2、故障日志記錄和 SNMP 警報發送

3、訪問系統事件日志 (System Event Log ,SEL) 和傳感器狀況

4、控制包括開機和關機

5、獨立于系統電源或工作狀態的支持

6、用于系統設置、基于文本公用程序和操作系統控制臺的文本控制臺重定向

服務器硬件自檢啟動過程

1、電源上電(啟動電源,電源正常工作后,輸出Power Good信號)

2、關鍵部件檢測(CPU、芯片組、BIOS、基本內存等關鍵部件初始化自檢)

3、檢測顯卡(屏幕上顯示顯卡信息)

4、顯示BIOS的廠家和版本,顯示CPU信息,檢測全部內存,初始化IPMI和USB

5、檢測外部設備(如:光驅、硬盤、HBA卡、RAID卡等)

6、根據BIOS啟動項設置,加載操作系統

什么是BIOS?

BIOS是基本輸入/輸出系統(Basic Input Output System)的縮寫。BIOS是開機過程中的關鍵組成部分。它負責將計算機系統的各種硬件組件尋址和映射到內存,使操作系統能夠和硬件進行溝通。如果沒有BIOS,計算機將無法啟動并進入到操作系統。

BIOS的作用

1. 自檢及初始化

2. 程序服務處理

3. 硬件中斷處理

4.引導操作系統

結構設計和熱設計

確定整體架構前首先要了解客戶的需求,該款服務器的標配為兩個雙核 Intel CPU,12 個內存插槽,可以擴展到 64GB,集成多功能千兆網卡,支持 RAID0/1/5,支持 2 個 2.5’’ SATA 熱插拔硬盤。

導風罩的作用是迫使流體按照想要的方向流動,集中一部風的風量來冷卻 所需要的高功耗的元件,同時可以增加流體的流速而使被冷卻元件的表面對流 換熱系數增加從而更快的帶走熱量。

利用導風板,將更多的風量分配給功率更大的器件區域。

最近做的一款AI服務器拆機,以上兩張照片也是來自于這款AI服務器的拆機照片,詳情請點擊:探秘算能AI高密度服務器

本文部分內容來自

《服務器基礎知識篇》——盾聯信息

《服務器硬件工程師從入門到精通》——51CTO

《華為固態硬盤HSSD技術白皮書》——百度文庫

《服務器硬盤和普通硬盤區別》——IT百科

《解析IBM內存三技術:Chipkill、MPX、MM》——中關村在線

《SSI電源標準》——百度文庫

《華碩LGA2011/LGA1366混合雙路主板架構解密》——快科技《刀片服務器的結構和散熱優化設計》——尹秀忠

注:本文內容還比較淺,可以支撐去電腦城裝機器,不足以支撐開發。

服務器必備的三個硬件 服務器硬件入門基礎知識pdf

覺得文章有用就打賞一下文章作者

支付寶掃一掃打賞

微信掃一掃打賞

閱讀
分享

發表評論

快捷回復:

評論列表 (暫無評論,2人圍觀)參與討論

還沒有評論,來說兩句吧...