服务器基础知识

服务器基础知识

服务器是网络环境中的高性能计算机，它侦听网络上的其他计算机（客户机）提交的服务请求， 并提供相应的服务，为此服务器必须具有承担服务并且保障服务的能力。

一、服务器的分类

1、塔式服务器

塔式服务器即常见的立式、卧式机箱结构的服务器，可放置于普通办公环境，一般机箱结构较大，

有充足的内部 硬盘、冗余电源、冗余风扇的扩容能力，具备较好的散热能力。

2、机架式服务器

机架式服务器的外观像交换机，有1U（1U=1.74英寸=4.45cm）、2U、4U等规格

机架式服务器安装在标准的机柜里面。

3、刀片服务器

刀片服务器是一种高密度服务器，有独立的系统主板、CPU、内存和存储系统。是专为实现数据 中心的便利性而 打造。

刀片服务器统插在刀箱上，通过刀箱背板与和互联模块和外界通信

刀片服务器可以降低购置成本、连接成本、减少空间和电源成本、提高管理效率、提供更高的 系统可用性

二、服务器处理架构

1、CISC（Complex Instruction Set Computer 复杂指令系统）架构服务器

基于IA架构的服务器，使用CISC（x86）芯片并且主要采用Windows、Linux等操作系统服务器。 如intel的 XEON（志强）处理器，AMD的Opteron（皓龙）处理器，也成为工业标准服务器。

CISC的硬件指令很多，因此它的兼容性更好，执行复杂操作更快，因为广泛应用在服务器上

2、RISC（Reduced Instruction Set Computing 精简指令系统）架构服务器

RISC 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。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的 CPU ，特 别是高档服务器全都采用 RISC 指令系统的 CPU 。在中高档服务器中采用 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 、 MIPS 公司的 MIPS

ARM架构的服务器也是采用的RISC指令集

三、服务器硬件介绍

电源、CPU、主板、硬盘、PCI-e、RAID卡、内存

1、CPU概念

CPU（Central Processing Unit 中央处理器）是计算机最重要的组成部分，它是由运算器、控 制器 和寄存器组成

CPU关键技术

主频：主频也叫做时钟频率，单位是GHz，用来表示CPU的运算速度。CPU的主频=外频*倍频系 数

外频： CPU的基准频率单位也是兆赫兹，外频是CPU与主板之间同步运行的速度，而且目前的绝 大 部分电脑系统中，外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种情况下，可以理解为 CPU的 外频直接与内存相连通, 实现两者间的同步运行状态。

路数：节点中最大的CPU个数，如1路、2路、4路、8路

核数：一块CPU上面能处理数据的芯片组数量，由此划分为单核、双核、4核、6核、8核。

位宽：指CPU一次执行指令的数据带宽，由此可划分为16位、32位、64位等。

QPI快速通道互联：处理器中集成内存控制器的体系架构。主要用于处理器之间和系统组件之间的 互联 通信（诸如I/O）。QPI在NUMA架构中已经取代了FSB

CPU缓存

缓存：缓存是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与CPU交换数据，因此速度很快

L1 Cache(一级缓存）由静态RAM组成，分数据缓存和指令缓存。 结构较复杂，速度最快，容量 较小通常32-256K，分存数据L1d Cache和存指令L1i Cache。

L2 Cache(二级缓存）分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外 部的二级缓存则只有主频的一半

L3 Cache(三级缓存）L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器 的性能，L3缓存 可以达到10M以上

2、主板

主板（Motherboard，Mainboard）是服务器的主要核心组件，承载其他组件的各种接口和内部通 信，如CPU、内存、扩展卡、存储等。集成管理软件（iLO、HDM、BMC）可对各种组件实时监控、 运行状态统计和触发告警。

通常服务器主板外部接口为USB、VGA显示接口和网络接口、电源接口，还包括多种HBA接口，如 FC、iSCSI等

3、内存

内存（Memory）也被称为内存存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等 外部存储器交换数据。内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成

内存的发展

SIMM内存（Single In-lineMemory Modules:单边接触内存模组） 80286主板采用此内存，接 口为30PIN，容量只有256KB

SIMM内存（Single In-lineMemory Modules:单边接触内存模组） 80286主板采用此内存，接 口为30PIN，容量只有256KB

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SIMM内存（Single In-lineMemory Modules:单边接触内存模组） 80286主板采用此内存，接 口为30PIN，容量只有256KB

SIMM内存（Single In-lineMemory Modules:单边接触内存模组） 80286主板采用此内存，接 口为30PIN，容量只有256KB

DDR内存（Dual Date Rate SDRAM：双倍速率SDRAM简称DDR）） 最新DDR4内存随INTEL 的Haswell-E平台发布，金手指变成弯曲状，频率高达4266MHZ，容量 可达128Gb

3、硬盘的介绍

硬盘是服务器的主要存储媒介，是由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖 有铁磁性材料、绝大多数都是固定磁盘，被永久性地密封固定硬盘驱动器中

硬盘的分类

SATA:支持热插拔、3.5存、每分钟15000转

SAS：2.5寸、10000转每分钟

SSD硬盘：固态硬盘，由控制单元和存储单元组成。

优点：数据存取快、发热低、工作温度范围大、重量小。

缺点：成本高、容量小、数据损坏无法恢复、写入寿命有限、容易受外部干扰

4、RAID卡介绍

RAID卡是用来实现RAID功能的板卡，通常是由I/O处理器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列零组件枸成的

RAID缓存

缓存（Cache）是RAID卡与外部总线数据交换的缓冲区，RAID卡先将数据储存在缓存中，再 由缓存 与外部数据总线做数据交互。极快的缓存存取速度和大缓存容量，大大提高RAID的读写 速率，是RAID 卡中不可缺少的重要组成部分

RAID基本概念

RAID （Redundant Array of Independent Disks）即独立磁盘冗余阵列， RAID技术将多个 单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，从而 提高了硬盘的读写性能和数据安全 性，根据不同的组合方式可以分为不同 的RAID级别

RAID （Redundant Array of Independent Disks）即独立磁盘冗余阵列， RAID技术将多个 单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，从而 提高了硬盘的读写性能和数据安全 性，根据不同的组合方式可以分为不同 的RAID级别，RAID0，RAID1，RAID3，RAID5， RAID10等

条带、校验、重建、状态

RAID基本概念-物理卷和逻辑卷

RAID由几个硬盘组成 ，从整体上看相当于一个物理

在物理卷的基础上可以按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，通过LUN（Logic Unit Number ）来标识

RAID0:

RAID 0即没有容错设计的条带硬盘阵列（Striped Disk Array without Fault Tolerance ）， 以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘中.

优点： 高读写效率、由于无校验不占 CPU资源 、 部署简单 、增加容量

缺点：没有冗余

硬盘数：至少一个硬盘

RAID1：

RAID 1又称镜像（Mirror），数据同时一致写到主硬盘和镜像硬盘

优点：安全性和可靠性高、100%数据冗余、部署简单、无校验、占用cpu资源少

硬盘数：至少2个硬盘（偶数）

RAID5：

RAID 5有校验的并行数据传输（Paralleled transfer with parity），数据条带化分布在 数据 盘中，校验数据均匀分布在各数据硬盘上

优点：高读取速率 、一定的数据安 全

缺点：RAID组单块 硬盘故障，会 导致其他硬盘 读写性能大幅 度下降

硬盘数：至少三个硬盘

RAID10：

RAID 10是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别，第一级是RAID1镜像对，第二级为RAID 0

优点：高读取速率 、高写速率，较校 验raid而言，开 销最小， 至少容许n个磁 盘同时损坏 （2N 个硬盘组成的 RAID10阵列）

缺点：50%的磁盘利用率

硬盘数：至少4个硬盘（4的倍数）

RAID10 数据分布按照上面的方式来组织： 首先将硬盘两两镜像（RAID1） 然后将镜像后的硬 盘条带化

实际中，控制器不可能物理的进行两次运算和写IO，这样效率很 低。控制器可以将RAID 0和 RAID 1的映射关系方程组合成一个函 数，直接带入逻辑盘，便可以得出所有物理磁盘要写入或 者读取 的相应地址。然后统一向磁盘发送指令

二、服务器软件功能介绍

1、服务器的BIOS

BIOS—基本输入输出系统

集成在服务器主板的ROM内的管理程序

服务器硬件和软件程序之间的一个接口

具有硬件自检和初始化功能

设置和记录最底层的硬件参数

引到操作系统类型UEFI和Legacy BIOS

UEFI vs Legacy

引导分区：UEFI引导的分区格式是GPT，支持最大空间为9.4ZB。 Legacy引导的分区格式是 MBR，支持最大空间为2.2TB

PXE多播引导：UEFI支持单个影响的PXE多播引导

预引导可管理型：UEFI提供一个图形界面，可全面访问服务器硬件、网卡、显卡、USB、并全 面支持x86和x64。

UEFI Shell ROM上包括内置UEFI Shell

USB支持采用UEFI启动支持USB 3.0，采用Legacy bios启动支持U

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