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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1U2U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

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。

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