服务器的硬件知识.ppt

服务器的硬件知识,什么是服务器,服务器是指在网络环境下运行相应的应用软件，为网上用户提供共享信息资源和各种服务的一种高性能计算机，英文名称叫做SERVER。,服务器与PC的对比,服务器的硬件知识,服务器既然是一种高性能的计算机，它的构成肯定就与我们平常所用的电脑（PC）有很多相似之处，诸如有CPU(中央处理器)、内存、硬盘、各种总线等等，只不过它是能够提供各种共享服务（网络、Web应用、数据库、文件、打印等）以及其他方面的高性能应用,它的高性能主要体现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面,是网络的中枢和信息化的核心。,服务器的硬件知识,由于服务器是针对具体的网络应用特别制定的，因而服务器又与普通PC在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在很大的区别。而最大的差异就是在多用户多任务环境下的可靠性上。用PC机当作服务器的用户一定都曾经历过突然的停机、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,其所带来的损失将是难以预料的。,服务器的硬件知识,一台服务器所面对的是整个网络的用户，需要7X24小时不间断工作，所以它必须具有极高的稳定性，另一方面，为了实现高速以满足众多用户的需求，服务器通过采用对称多处理器（SMP）安装、插入大量的高速内存来保证工作。它的主板可以同时安装几个甚至几十、上百个CPU(服务器所用CPU也不是普通的CPU，是厂商专门为服务器开发生产的)。内存方面当然也不一样，无论在内存容量，还是性能、技术等方面都有根本的不同。,服务器的硬件知识,另外，服务器为了保证足够的安全性，还采用了大量普通电脑没有的技术，如冗余技术、系统备份、在线诊断技术、故障预报警技术、内存纠错技术、热插拔技术和远程诊断技术等等，使绝大多数故障能够在不停机的情况下得到及时的修复，具有极强的可管理性。,服务器的硬件知识,服务器(SERVER)发展到今天，适应各种不同功能、不同环境的服务器不断地出现，分类标准也多种多样。,1.按应用层次划分为入门级服务器、工作组级服务器、部门级服务器和企业级服务器四类。,(1)入门级服务器(2)工作组级服务器(3)部门级服务器(4)企业级服务器,服务器的分类,服务器的硬件知识,入门级服务器,通常只使用一块CPU，并根据需要配置相应的内存（如256MB）和大容量IDE硬盘，必要时也会采用RAID进行数据保护。入门级服务器主要是针对基于Windows，NetWare等网络操作系统的用户，可以满足办公室型的中小型网络用户的文件共享、打印服务、数据处理、Internet接入及简单数据库应用的需求，也可以在小范围内完成诸如E-mail、Proxy、DNS等服务。对于一个小部门的办公需要而言，服务器的主要作用是完成文件和打印服务，文件和打印服务是服务器的最基本应用之一，对硬件的要求较低，一般采用单颗或双颗CPU的入门级服务器即可。为了给打印机提供足够的打印缓冲区需要较大的内存，为了应付频繁和大量的文件存取要求有快速的硬盘子系统，而好的管理性能则可以提高服务器的使用效率。,服务器的硬件知识,工作组级服务器,一般支持1至2个处理器，可支持大容量的ECC内存，功能全面。可管理性强、且易于维护，具备了小型服务器所必备的各种特性，如采用SCSI总线的I/O系统，SMP对称多处理器结构、可选装RAID、热插拔硬盘、热插拔电源等，具有高可用性特性。适用于为中小企业提供Web、Mail等服务，也能够用于学校等教育部门的数字校园网、多媒体教室的建设等。如果应用不复杂，例如没有大型的数据库需要管理，那么采用工作组级服务器就可以满足要求。,服务器的硬件知识,部门级服务器,通常可以支持2至4个P、4 Xeon处理器，具有较高的可靠性、可用性、可扩展性和可管理性。首先，集成了大量的监测及管理电路，具有全面的服务器管理能力，可监测如温度、电压、风扇、机箱等状态参数。此外，结合服务器管理软件，可以使管理人员及时了解服务器的工作状况。同时，大多数部门级服务器具有优良的系统扩展性，当用户在业务量迅速增大时能够及时在线升级系统，可保护用户的投资。目前，部门级服务器是企业网络中分散的各基层数据采集单位与最高层数据中心保持顺利连通的必要环节。适合中型企业（如金融、邮电等行业）作为数据中心、Web站点等应用。,服务器的硬件知识,企业级服务器,企业级服务器属于高档服务器，普遍可支持4至8个PIII Xeon或P4 Xeon处理器，拥有独立的双PCI通道和内存扩展板设计，具有高内存带宽，大容量热插拔硬盘和热插拔电源，具有超强的数据处理能力。这类产品具有高度的容错能力、优异的扩展性能和系统性能、极长的系统连续运行时间，能在很大程度上保护用户的投资。可作为大型企业级网络的数据库服务器。,由于是面向企业级应用，所在在可维护性以及冗余性能上有其独到的地方，例如配备了7个PCI-X插槽（其中6个支持热插拔），而且不需任何工具即可对冗余风扇、电源以及PCI-X进行安装和更换。,服务器的硬件知识,2.按服务器的处理器架构（也就是服务器CPU所采用的指令系统）划分把服务器分为CISC架构服务器、RISC架构服务器和VLIW架构服务器三种。,(1)CISC架构服务器(2)RISC架构服务器(3)VLIW架构服务器,服务器的硬件知识,CISC即“复杂指令系统计算机”，从计算机诞生以来，人们一直沿用CISC指令集方式。早期的桌面软件是按CISC设计的，并一直沿续到现在，所以，CPU厂商一直在走CISC的发展道路，包括Intel、AMD，还有其他一些现在已经更名的厂商，如TI以及VIA等。,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。,（1）CISC架构服务器,服务器的硬件知识,（2）RISC架构服务器,RISC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。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和SUN公司的Spare。,服务器的硬件知识,（3）VLIW架构服务器,VLIW的意思是“超长指令集架构”，VLIW架构采用了先进的EPIC（清晰并行指令）设计，我们也把这种构架叫做“IA-64架构”。每时钟周期例如IA-64可运行20条指令，而CISC通常只能运行1-3条指令，RISC能运行4条指令，可见VLIW要比CISC和RISC强大的多。VLIW的最大优点是简化了处理器的结构，删除了处理器内部许多复杂的控制电路，这些电路通常是超标量芯片（CISC和RISC）协调并行工作时必须使用的，VLIW的结构简单，也能够使其芯片制造成本降低，价格低廉，能耗少，而且性能也要比超标量芯片高得多。目前基于这种指令架构的微处理器主要有Intel的IA-64和AMD的x86-64两种。,服务器的硬件知识,3.按服务器按用途划分为通用型服务器和专用型服务器两类。,专用型服务器是专门为某一种或某几种功能专门设计的服务器。如光盘镜像服务器主要是用来存放光盘镜像文件的，性能上也就需要具有相应的功能与之相适应，需要配备大容量、高速的硬盘以及光盘镜像软件。Web服务器：在网络中为实现信息发布、资料查询、数据处理等诸多应用搭建基本平台的服务器。FTP服务器主要用于在网上进行文件传输，这就要求服务器在硬盘稳定性、存取速度、I/O带宽方面具有明显优势。而Email服务器则主要是要求服务器配置高速宽带上网工具，硬盘容量要大等。,服务器的硬件知识,4.按服务器的机箱结构来划分，可以把服务器划分为：,（1）台式服务器（2）机架式服务器（3）机柜式服务器（4）刀片式服务器,服务器的硬件知识,台式服务器也称为“塔式服务器”。有的台式服务器采用大小与普通立式计算机大致相当的机箱，有的采用大容量的机箱，像个硕大的柜子。低档服务器由于功能较弱，整个服务器的内部结构比较简单，所以机箱不大，都采用台式机箱结构。这里所介绍的台式不是平时普通计算机中的台式，立式机箱也属于台式机范围，目前这类服务器在整个服务器市场中占有相当大的份额。,台式服务器,服务器的硬件知识,机架式服务器,机架式服务器的外形看来不像计算机，而像交换机，有1U（1U=1.75英寸）、2U、4U等规格。机架式服务器安装在标准的19英寸机柜里面。这种结构的多为功能型服务器。,对于信息服务企业而言，选择服务器时首先要考虑服务器的体积、功耗、发热量等物理参数，因为信息服务企业通常使用大型专用机房统一部署和管理大量的服务器资源，机房通常设有严密的保安措施、良好的冷却系统、多重备份的供电系统，其机房的造价相当昂贵。如何在有限的空间内部署更多的服务器直接关系到企业的服务成本，通常选用机械尺寸符合19英寸工业标准的机架式服务器。,服务器的硬件知识,机柜式服务器,在一些高档企业服务器中由于内部结构复杂，内部设备较多，有的还具有许多不同的设备单元或几个服务器都放在一个机柜中，这种服务器就是机柜式服务器。,对于证券、银行、邮电等重要企业，则应采用具有完备的故障自修复能力的系统，关键部件应采用冗余措施，对于关键业务使用的服务器也可以采用双机热备份高可用系统或者是高性能计算机，这样的系统可用性就可以得到很好的保证。,服务器的硬件知识,刀片式服务器,刀片服务器是将传统的架式服务器的所有功能集中在一块高度压缩的电路板中，然后再插入到机箱中。从根本上来说，刀片服务器就是一个卡上的服务器：一个单独的主板上包含一个完整的计算机系统，包括处理器、内存、网络连接和相关的电子器件。如果将多个刀片服务器插入一个机架或机柜的平面中，那么该机架或机柜的基础设施就能够共用，同时具有冗余特性。刀片服务器公认的优点有两个，一是克服了芯片服务器集群的缺点，另一个是实现了机柜优化。,服务器的硬件知识,服务器的其他知识,CPU核心,核心又称为内核，是CPU最重要的组成部分。CPU中心那块隆起的芯片就是核心，CPU所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心执行。各种CPU核心都具有固定的逻辑结构，一级缓存、二级缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元都会有科学的布局。,INTELPentium 4 INTELPentiumD INTELXeon INTELXeon MP INTELItanium 2 AMD Opteron,服务器的硬件知识,与台式机追求的高频率不同，服务器要求的是多任务能力，如果拿双至强和P4比跑I，可能双至强会输得很惨，但是到了网站后台，数据库操作等应用环境，很可能P4的CPU占用率持续在50%以上，而双至强的CPU占用率基本在10%上下，其优势相当明显。一般来说，使用单路P4 2.8G的服务器提供的WEB服务能支持1500-2000人同时访问，而双至强2.8G(NOCONA核心)能支持3500-4500人同时访问。,CPU频率,服务器的硬件知识,服务器的硬件知识,处理器数量,入门级服务器通常只使用一到两颗CPU,工作组级服务器一般支持1至2个PIII Xeon处理器或单颗P4（奔腾4）处理器,部门级服务器通常可以支持2至4个P4 Xeon处理器,企业级服务器属于高档服务器，通常普遍可支持4至8个PIII Xeon或P4 Xeon处理器,服务器的硬件知识,对于一台普通PC来讲，它的主板有多少个CPU插座，那么这台PC最大就能支持多少个CPU。但对于服务器来说就不完全是这种情况，现在的中高端服务器的主板一般都可以安插CPU扩展板，这样的服务器最大支持CPU数量就取决于扩展板和主板的双方面因素。总之，扩展性能越强，服务器的总拥有成本就越高。,多处理器系统主要是在三维CG制作软件以及动态图像文件编码等需要多个CPU才能实现的处理速度时，以及在服务器中进行数据库处理等高负荷条件下也不降低响应速度的情况下使用。此时的处理速度也并没有简单地就变成2倍或4倍。,服务器的硬件知识,处理器缓存,缓存(Cache)大小是CPU的重要指标之一，其结构与大小对CPU速度的影响非常大。简单地讲，缓存就是用来存储一些常用或即将用到的数据或指令，当需要这些数据或指令的时候直接从缓存中读取，这样比到内存甚至硬盘中读取要快得多，能够大幅度提升CPU的处理速度。所谓处理器缓存，通常指的是二级高速缓存，或外部高速缓存。,目前，PC及其服务器系统的发展趋势之一是CPU主频越做越高，系统架构越做越先进，而主存DRAM的结构和存取时间改进较慢。因此，缓存（Cache）技术愈显重要，在PC系统中Cache越做越大。广大用户已把Cache做为评价和选购PC系统的一个重要指标。,服务器的硬件知识,intel处理器缓存一览,服务器的硬件知识,服务器芯片组,对于服务器而言，主板成为它高性能的载体，那对于服务器主板而言，很多人把芯片组称为主板的灵魂，是最恰当不过了的。如果芯片组不能与CPU良好地协同工作，将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。芯片组要求有良好的兼容性，互换性和扩展性，对稳定性和综合性能要求也是最高。,服务器的硬件知识,目前800FSB的新XEON已经完全替代了FSB400/533 老XEON。其内核代号为“Nocona”，采用90纳米制造工艺、800MHz FSB，具备1Mb的二级缓存，支持SSE3，还具备了intel多项最新的服务器技术，如:EM64T64位内存扩展技术，SSE3指令集，以及增强型的SpeedStep技术。与这款新”至强”处理器搭配的是intel最新的E7520、E7525与E7320芯片组。E7520和E7320芯片组支持新一代PCI-E显卡、DDR2内存、以及64位的Xeon(Nocona 800MHz前端总线、超线程技术和SpeedStep and SSE3 指令)。E7525重点是针对工作站的，而E7520主要是面对主流，E7320则是应付入门级的。他们的区别在于E7525支持PCI-E16X，E7520和E7320的区别在于对PCI-E通道和PCI-X的支持。,服务器的硬件知识,服务器内存,服务器内存与普通PC的实质性区别，主要是在内存上引入了一些新的特有的技术，如ECC、ChipKill、热插拔技术等，具有极高的稳定性和纠错性能。,由于服务器内存在各种技术上相对兼容机来说要严格得多，它强调的不仅是内存的速度，而是它的内在纠错技术能力和稳定性。所以在外频上目前来说只能是紧跟兼容机或普通台式内存之后。,服务器的硬件知识,(1)ECC,ECC的中文名称就叫做“错误检查和纠正”，从这个名称就可以看出它的主要功能就是“发现并纠正错误”，它比奇偶校正技术更先进的方面主要在于它不仅能发现错误，而且能纠正这些错误，这些错误纠正之后计算机才能正确执行下面的任务，确保服务器的正常运行。,服务器的硬件知识,Chipkill技术是IBM公司为了解决目前ECC技术的不足而开发的，是一种新的ECC内存保护标准。Intel处理器架构的服务器的CPU性能在以几何级的倍数提高，硬盘驱动器的性能同期只提高了少数的倍数，服务器需要大量的内存来临时保存CPU上需要读取的数据，这样大的数据访问量就导致单一内存芯片上每次访问时通常要提供4（32位）或8（64位）比特以上的数据，一次性读取这么多数据，出现多位数据错误的可能性会大大地提高，而ECC又不能纠正双比特以上的错误，这样就很可能造成全部比特数据的丢失，系统就很快崩溃了。采用这种内存技术的内存可以同时检查并修复4个错误数据位，服务器的可靠性和稳定得到了更加充分的保障。,(2)Chipkill,服务器的硬件知识,SCSI控制器,服务器的硬件知识,服务器硬盘,对用户来说，储存在服务器上的硬盘数据是最宝贵的，因此硬盘的可靠性是非常重要的。为了使硬盘能够适应大数据量、超长工作时间的工作环境，服务器一般采用高速、稳定、安全的SCSI硬盘。,同普通PC机的硬盘相比，服务器上使用的硬盘具有如下四个特点:,1、速度快,2、可靠性高,3、多使用SCSI接口,4、可支持热插拔,服务器的硬件知识,由于SCSI具有CPU占用率低，多任务并发操作效率高，连接设备多，连接距离长等优点，对于大多数的服务器应用，建议采用SCSI硬盘，并采用最新的Ultra320 SCSI控制器；对于低端的小型服务器应用，可以采用最新的sata硬盘和控制器。确定了硬盘的接口和类型后，就要重点考察影响硬盘性能的技术指标，根据转速、单碟容量、平均寻道时间、缓存等因素，并结合资金预算，选定性价比最合适的硬盘方案。在具体的应用中，首先应选用寿命长、故障率低的硬盘，可降低故障出现的几率和次数，这牵扯到硬盘的MTBF和数据保护技术，而硬盘所共有的S.M.A.R.T.（自监测、分析、报告技术）以及类似技术，如seagate和IBM的DST（驱动器自我检测）和DFT（驱动器健康检测），对于保存在硬盘中数据的安全性有着重要意义。,服务器的硬件知识,RAID,RAID的中文意思是“独立磁盘冗余阵列”，有时也简称磁盘阵列。简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别。在用户看起来，组成的磁盘组就像是一个硬盘，用户可以对它进行分区，格式化等等。总之，对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是，磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多，而且可以提供自动数据备份。,服务器的硬件知识,服务器电源,服务器电源按照标准可以分为ATX电源和SSI电源两种。ATX标准使用较为普遍，主要用于台式机、工作站和低端服务器；而SSI标准是随着服务器技术的发展而产生的，适用于各种档次的服务器。,服务器采用的配件相当多，所以服务器系统所需要的功率远远高于PC，一般PC只要200瓦电源就足够了，而服务器则需要300瓦以上直至上千瓦的大功率电源。目前高端服务器多采用冗余电源技术，可以有效避免电源故障对系统的影响，实现247的不停顿运行，冗余电源通常和热插拔技术配合，即热插拔冗余电源，它可以在系统运行时拔下出现故障的电源并换上一个完好的电源，从而大大提高了服务器系统的稳定性和可靠性。,服务器的硬件知识,服务器网卡,一般服务器网卡具有如下特点：,网卡数量多：服务器一般需要两块网卡或是更多的网卡。,数据传输速度快：一般采用千兆以太网网卡。,CPU占用率低:服务器专用网卡具有特殊的网络控制芯片，它可以从主CPU中接管许多网络任务，使主CPU集中精力运行网络操作和应用程序。,安全性能高：采用多种容错技术提供高可靠性。,服务器的硬件知识,服务器管理软件,服务器管理软件是一套控制服务器工作运行、处理硬件、操作系统及应用软件等不同层级的软件管理及升级和系统的资源管理、性能维护和监控配置的程序。通过它，IT管理员可以观察远程系统硬件配置的细节，并监控关键部件如处理器、硬盘驱动器、内存的使用情况和性能表现。通过可选择的附加产品扩展服务器管理、部署和软件分发。例如戴尔的OpeManage 4，微软的Microsoft System Management Server（SMS），IBM Director，浪潮的LCSMS等。第三方软件如Veritas公司的OpForce 3.0 和Turbolinux公司的Linux服务器管理软件等。,服务器的硬件知识,