服务器基础功能介绍

1、服务器基础功能介绍技术创新，变革未来2服务器基础应知应会第一节 服务器基本概述第二节 产品组件及关键技术第三节 配置元素及步骤Page 2什么是服务器服务器Server服务器是一种高性能计算机，作为网络的节点，存储、处理网络上80的数据、信息，因此也被称为网络的灵魂。做一个形象的比喻：服务器就像是邮局的交换机，而微机、笔记本、PDA、手机等固定或移动的网络终端，就如散落在家庭、各种办公场所、公共场所等处的电话机。文件请求客户机服务器数据库服务器与PC的区别？文档应答数据库查询Page 3服务器概念服务器是网络数据的节点和枢纽，是一种高性能计算机，存储、处理网络上80的数据、信息，负责为网络中的

2、多个客户端用户同时提供信息服务，因此也被称为网络的灵魂。服务器特性RASUM可靠性 (Reliablity)可靠性是保持可靠而一致的特性，数据完整性和在发生之前对硬件故障做出警告是可靠性的两个方面，如硬件冗余、预警、RAID技术高可用性(Availability)高可用性是指随时存在并且可以立即使用的特性从系统故障中迅速恢复 ；支持关键组件热插拔；新组件替换故障组件的能力可扩充性(Scalability)在服务器上具备一定的可扩展空间和冗余件（如磁盘阵列架位、PCI和内存条插槽位等）。增加内存的能力 ；增加处理器的能力 ；增加磁盘容量的能力 ；支持多种主流操作系统的限制易用性 (Usabili

3、ty)是否容易操作，如用户导航系统是否完善，机箱设计是否人性化，是否有关键恢复功能，是否有操作系统备份，以及是否有足够的培训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；另一方面提供简单的基础架构，从最基础的层面上简化管理Page 4服务器基本概念及RASUM特性服务器分类-1按照指令集分类复杂指令集CISC(Complex Instruction Set Computer）1）指英特尔生产的x86（intel CPU的一种命名规范）系列CPU及其兼容CPU2）AMD全系列CPU，Intel除安腾系列外的CPU精简指令集RISC(Reduced Ins

4、truction Set Computing ）1）小型机（IBM、HP、SUN）；2）专用平台、专用系统；3）大型应用后台密集集中处理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显示并行指令集EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computers）最重要的思想就是“并行处理;如 Itanium和Itanium 2系列按照外形分类：塔式、机架式、刀片式塔式（TOWER）服务器：既常见的立式和卧式机箱结构的服务器，可放臵在普通的办公环境，机箱结构较大，有较大的内部硬盘、冗余电源、冗余风扇的扩容空间，并具备较好

5、的散热性机架式（RACK）服务器：机架结构是传统电信机房的设备结构标准，宽度为19英寸，高度以单位“U”计 算，每“U”为1.75英寸，既1.75X2.54=4.445cm刀片式服务器（Blade Server）：通常在一个机箱里可以插入10-20余个“刀片”，其中每一块“刀片”实际上就是一块系统主板按照处理器个数分类：单路、双路、多路路：一台服务器内部支持的CPU个数；核：多个芯片集成在一个封装内Page 5服务器分类-2按照应用层次分类：入门级、工作组、部门级、企业级入门级：最基础、最低档服务器，单路双核CPU，部分硬件冗余，但不必须，与高端PC机配置、价格差不多，所连终端20台左右，满足

6、小型网络用户的文件打印、简单数据库服务器等需求工作组：低档服务器，两路双核CPU结构，较多硬件冗余，功能较全面，可管理性强，且易于维护，所连50台左 右用户，价格相当于2-3台PC机，满足中小型网络中多个业务应用、大型网络中的局部应用需求。部门级：中档服务器，两路双核CPU结构；较多硬件冗余，配置较高 ，可连接100台左右用户、适用于中小型企业网络，满足业务量迅速增大时及时在线升级，是企业信息化的基础架构，价格相当于5台PC机企业级：高档服务器，采用四颗及以上双核CPU结构，拥有独立的双PCI通道和内存扩展板设计，高内存带宽， 大容量热插拔硬盘，高功率电源，大量监测及管理电路，全面管理能力；高

7、度容错能力及优良的扩展性能。可连 接数百台以上用户，适用处理大量数据、高处理速度和对可靠性要求极高的金融、证券、交通、通信或大型企业。按照应用场景分类：文件、ERP、WEB、FTP、数据库、邮件、视频监控、流媒体、游戏服务器等Internet文件/打印服务器办公用机数据库系统通讯服务器内部 Web 系统 邮件系统Page 6服务器分类-3塔式服务器 (目前华为没有此类产品)塔式(Tower)服务器既常见的立式和卧式机箱结构的服务器，可放臵在普通的办公环境。机箱结构较大(类似于传统的台式电脑)。塔式服务器密度低，多为单处理器系统（有少部分为双处理器系统）。系统电源和风扇一般是单配，非冗余可靠性较

8、低。机架服务器 国内运营商、金融等客户一般称机架服务器为 PC服务器机架(Rack) 采用电信机房的设备结构标准，宽度为19英寸，高度以单位Unit 计量，每“U”为1.75英寸，即4.445cm通常有1U, 2U, 4U和8U之分，其中以2U和1U发货为主，其次是4U和8U. 近期市场也有3U和6U等高度的机架产品出现刀片服务器刀片服务器(Blade)是一种更高密度的服务器平台。一般包括刀片服务器、刀片机框(含背板)及后插板三大部分。不同厂商有不同高度的机框。各厂商机框皆为19英寸宽，可安装在42U的标准机柜 上通常在一个机箱里可以插入数量不等(820块)的“刀片”，其中每一块“刀片”实际上

9、就是一块服 务器主板当前市场主流的刀片服务器包括HP BL460c Gen8, IBM HS23, Dell M820, 华为BH622 V2等Page 7服务器基准测试体系两大基准体系：TPC、SPEC四大应用中的基准测试：1）高性能计算（HPC）：Linpack3）Web服务：SPEC Web2005、TPC-WPage 82）在线事务处理（OLTP）：TPC-C4）Java应用服务器：SPECjbb2005专用基准测试Oracle基准测试，SAP基准测试等关键服务器基准测试规范：TPC-C20世纪90年代，TPC（Transactionprocessing Performance Cou

10、ncil，事务处理性能委员会）成立，Benchmark（基准测试）随之走上历史舞台。企业采购服务器时，除主观之外，理性的光芒开始闪耀。TPC-C单位为tpmC，对系统在线事务处理能力进行评价，含义为每分钟内系统处理新订单的个数；主要模拟企业的MIS、ERP等系统来考验服务器联机业务处理能力关键服务器基准测试规范：SPECSPEC（标准性能评估机构）是一个全球性的、权威的第三方应用性能测试组织，它旨在确立、修改以及认定一系列服务器应用性能评估的标准。目前主要包括：针对CPU性能的SPEC CPU2000、SPEC CPU2006针对Web服务器的SPEC Web2005针对高性能计算的SPEC

11、HPC2002与SPEC MPI2006针对Java应用的SPEC jAppServer2004与SPEC JBB2005，以及对图形、网络、邮件服务器的测试指标2服务器基础应知应会第一节 服务器基本概述第二节 产品组件及关键技术第三节 配置元素及步骤Page 9处理器、内存、芯片组、I/O (RAID卡、网卡、HBA卡)、硬盘、机箱（电源、风扇）服务器硬件构成1.DVD-ROM驱动器3.LED Pannel5.对旋风扇Page 10前视图2.DB15 VGA接口4.前USB接口6.HDD/SSD硬盘后视图俯视图2.PCIe插槽4.9. HDD/SSD硬盘1.电源模块（1+1）3.板载网卡5.

12、后USB端口7.BMC管理网口6.后DB15 VGA接口8.RJ45 RS232端口Intel主板一览Page 11CPU基本概述名词解释：CPU是Central Processing Unit（中央微处理器）的缩写，它是计算机中最重要的一个部分，由运算器、控制器和寄存器组成。多核CPU：一个处理器封装中有多个处理内核，如双核2个，四核4个。使用多核服务器，可以提高运算效率并延长服务器投资的生命周期。主要指标：频率、缓存、前端总线、功耗1）频率：主频也叫时钟频率，单位是MHz或GHz，用来表示CPU的运算、处理数据的速度。CPU的主频外频倍频系数。 外频是CPU的基准频率，单位MHz，决定着整

13、块主板的运行速度。理论上倍频是从1.5一直到无限大，以0.5为间距，它可使系统总线工作在相对较低的频率上，而提升CPU速度。2）缓存：缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，因CPU需要重复读取同样数据块，缓存容量的增大，可以大幅提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。3)前端总线：FSB频率(即总线频率)影响CPU与内存直接数据交换速度。数据带宽(总线频率数据位宽)/8，如64位的至强Nocona，前端总线是800MHz，其的数据传输最大带宽是6.4GB/秒。CPU数据来源：CPU高速缓存内存硬盘 ；先找缓存，再找内存，最后找硬盘CPU命名(以Int

14、el为例)如E3-1230 V2即XH310 V2使用的CPUPage 12数据要求苛刻英特尔 至强E7-8800/4800/2800系列处理器英特尔 至强 7500系列处理器最大限度提高性能、可靠性和可扩展性RISC 与大型机双核英特尔 安腾处理器9000大型机级服务器,具有顶级的灵活性和可靠性高密度基础设施英特尔 至强 E5-4600系列处理器利用八核处理最大限度提高性能密度关键部件CPU英特尔 服务器产品家族英特尔 至强 E5-2600/2400系列处理器 高能效表现和性能功耗比基本计算英特尔 至强 E3-1200 系列处理器经济、可靠的单路服务器服务器硬件的规划须同步Intel CPU

15、 “Tick Tock” 节奏，按照大年小年开发2011大年，2012小年，2013大年，2014小年大年: 架构升级，主力销售服务器优先全面换 代开发；小年: 特性优化，Tick CPU升级、服务器 特性优化、补齐、临时市场需求版本Page 13Page 14E5-4600: Romley EP -4SE5-2600: Romley EP E5-2400: Romley ENPage 15Intel E5 CPUCPUEN&EPCpu型号核数/线程数Cache大小(MB)QPI速率(GT/s)CPU主频 率 (GHz)内存速率(MHz)Turbo特性(从左到右，依次是根据Active Cor

16、es而定，且Active Cores数有多至少)HT特性功耗(W)E5-26908/162082.916003.30/3.30/3.30/3.40/3.40/3.60/3.60/3.80135E5-26808/162082.716003.10/3.10/3.20/3.20/3.20/3.40/3.50/ 3.50130E5-2650L8/162081.816002.00/2.00/2.10/2.10/2.20/2.20/2.30/2.3070E5-26708/162082.616003.00/3.00/3.10/3.10/3.20/3.20/3.30/3.30115E5-26908/16208

17、2.916003.30/3.30/3.30/3.40/3.40/3.60/3.60/3.80135E5-26658/162082.416002.80/2.80/2.90/2.90/3.00/3.00/3.10/3.10115E5-26676/121582.916003.20/3.20/3.20/3.30/3.40/3.50130E5-26406/12157.22.513332.80/2.80/2.90/2.90/3.00/3.0095E5-26206/12157.22.013332.30/2.30/2.40/2.40/2.50/2.5095E5-26608/162082.216002.70/2

18、.70/2.80/2.80/2.90/2.90/3.00/3.0095E5-26508/162082.016002.40/2.40/2.50/2.50/2.50/2.70/2.80/2.8095E5-2630L6/12157.22.013332.30/2.30/2.40/2.40/2.50/2.5060E5-26306/12157.22.313332.60/2.60/2.70/2.70/2.80/2.8095E5-26094/4106.42.41067N/ANO80E5-26034/4106.41.81067N/ANO80EN 系列E5-24708/162082.316002.80/2.80/

19、2.90/2.90/3.00/3.00/3.10/3.1095E5-2450L8/162081.816002.00/2.00/2.10/2.10/2.20/2.20/2.30/2.3070E5-24508/162082.116002.60/2.60/2.70/2.70/2.80/2.80/2.90/2.9095E5-24406/12157.22.413332.70/2.70/2.80/2.80/2.90/2.9095E5-2430L6/12157.22.013332.30/2.30/2.40/2.40/2.50/2.5060E5-24306/12157.22.213332.50/2.50/2.

20、60/2.60/2.70/2.7095E5-24206/12157.21.913332.20/2.20/2.30/2.30/2.40/2.4095E5-24074/4106.42.21067N/ANO80E5-24034/4106.41.81067N/ANO80Page 17CPU规格列表内存-1名词解释：内存是用来存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序。所有运行的程序都需要经过内存来执行，如果执行的程序很大或很多，就会导致内存消耗殆尽。DDR3内存DDR3，DDR SDRAM技术中的第三代，和第二代相比能够提供更高的带宽和更低的功耗。DDR3比DDR2 最多能够提升66%的带宽、在同等速

21、率下可以降低40%的功耗，DDR3和DDR2同样是240pin设计，但凹槽 位臵不同。二者不可兼容使用。主要典型技术ECC：传统服务器内存仅采用ECC技术，可纠正1-2位内存错误，创新内存容错技术，提供更高的可靠性，包括：1）内存热备：热备内存在正常情况下不使用，当工作内存的故障次数达到预设值ECC的最大值，系统自 动将故障内存条中的数据传输到热备内存条，故障内存条就不再使用。2）内存镜像：内存数据有两个拷贝，避免由于内存故障而导致数据丢失，同时工作内存与镜像内存不处于同一通道，也避免了因内存通道错误而引起的数据丢失。JEDEC名称通用名称传输速率最大吞吐量PC3-12800DDR3-1600

22、1600MT/s12.8GB/sPC3-10600DDR3-13331333MT/s10.6GB/sPC3-8500DDR3-10661066MT/s8.5GB/sPC3-6400DDR3-800800MT/s6.4GB/sPage 18内存2内存条类型：UDIMM，RDIMM，LRDIMMUDIMM：即Unbuffered DIMM，表示控制器输出的地址和控制信号直接到达DIMM上的DRAM芯片。容量频率较低，但同等频率下，因无缓存延迟较小。常见单条容量2GB/4GB，最高主频1.33GHzRDIMM：即Registered DIMM，表示控制器输出的地址和控制信号经过Reg寄存后输出到DR

23、AM芯片，是目前较为主流的内存条，单条容量在232GB1.6GHz，性能、价格和 可扩展性较好。LRDIMM: Load Reduced DIMM,低负载DIMM。LRDIMM通过使用新的技术和较低的工作电压，达到降低服务器内存总线负载和功耗的目的，并让服务器内存总线可以达到更高的工作频率并大幅 提升内存支持容量。相比于通常的RDIMM，Dual-Rank LRDIMM内存的功耗只有其50%。主要指标：容量（如4/8/16/32GB）；频率（如800/1066/1333/1600MHz）；延迟：表示系统进入数据存取操作就绪状态前等待内存响应的时间，它通常用4个连着的阿拉伯数字来表示CL-TRP

24、-TRCD-TRAS，例如“3-4-4-8”，一般这4个数字越小，表示内存性能越好，但也 不绝对，需配合决定。Page 19芯片组名词解释：芯片组是由一组或多组芯片组成，它的主要作用是在处理器、内存及I/O设备间提供接口，是 构成主板电路的核心，如果把CPU比喻为大脑，则芯片组相当于心脏，决定了主板的级别和档次。以前也 是“南桥”和“北桥”的统称，随着技术的发展，南北桥已合并。Page 20目前服务器硬盘在尺寸上有2种，分别是2.5英寸和3.5英寸,从类型上分为三种SATA 硬盘：主流SATA硬盘都是3.5英寸的，有热插拔和非热插拔两种，非热插拔硬盘没有硬盘托架。SATA硬盘主要应用在中低端服

25、务器、廉价海量存储、近线存储等方面。SAS硬盘：有3Gb速率接口和新的6Gb高速率接口两种硬盘。中高端服务器主流采用的硬盘。SSD硬盘：即固态硬盘，是一种高性能的磁盘，用固态电子存储芯片阵列制成，由控制单元和存储单元（DRAM或FLASH芯片）两部分组成。存储单元负责存储数据，控制单元负责读取、写入数据。Nandflash是SSD硬盘的主要部件，主要有SLC*（单层单元）和MLC*（多层单元）两种颗粒。SSD硬盘优点：拥有速度快，性能高，耐用防震，功耗小，无噪音，重量轻。缺点容量小，价格太贵。硬盘无高速旋转部件，性能高，功耗低多通道并发，通道内Flash颗粒复用时序支持TCQ/NCQ，一次响应

26、多个IO请求典型响应时间低于0.1msDDR内存备用电源SAS接口FLASH6Gbps多通道并发SSD控制器Page 21SSD架构框图SSD硬件结构原理PCIe名词解释：PCI 是一种连接电子计算机主板和外部设备的总线标准，用来连接显示卡、声卡、网卡、硬 盘控制器等高速外围设备。在数据传输率要求较高的应用中，可以解决原有标准总线数据传输率低带来的 瓶颈问题。历经PCI，PCI-X， 目前PCI-E是最新一代的技术。PCI-E：最新一代的I/O总线技术，PCIe属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享资源，突破的系统I/O带宽的瓶颈，主要支持主动电源管理，错误报

27、告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量(QOS)等功能。x1x4x8x16PCI-E 2.0: 目前最高的16X 2.0版本可达到10GB/sPCI-E 3.0：数据传输率8GHz/s，对PCI-E 2.x/1.x的向下兼容，继续支持2.5GHz、5GHz信号机制。PCI-E 3.0架构单信道(x1)单向带宽即可接近1GB/s，十六信道(x16)双向带宽更是可达32GB/s。PCIe 网卡：用于服务器与交换机等网络设备之间的连接。常见网卡：RJ45以FC以太网卡多端口以太太网卡网卡PCIe HBA卡：主机总线适配器(Host Bus Adapter,HBA)是一个在服务器和存储装臵间提供输

28、入/输出(I/O)处理和物理连接的电路板和/或集成电路适配器。因为HBA减轻了主处理器在数据存储和检索任务的 负担，它能够提高服务器的性能。一个HBA和与之相连的磁盘子系统有时一起被称作一个磁盘通道。Page 22RAID卡：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构成的。不同RAID卡支持的RAID功能不同,如 RAlD0、RAID1、RAID3、RAID4、RAID5、RAID10不等。RAID卡可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，达到单个磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。同时，Cache Raid卡也提供容错的重要功能。ibutto

29、n支持RAID电池保护Cache是RAID卡与外部总线交换数据的场所，大缓存能够大幅度地提高数据命中率从而提高RAID卡整体性能。项目Lsi2308Lsi2208支持Raid模式RAID 0、1、1E、10RAID 0、1、5、6、10、50、60读写Cache无512MB或1GB硬盘类型SAS、SATA或SSD硬盘SAS、SATA或SSD硬盘主设备接口支持PCIe接口；支持8个6Gbit/s的SAS/SATA端口支持PCIe接口；支持6Gbit/s的SAS/SATA端口RAID卡Page 23RAID基本概念定义Page 24RAID （Redundant Array of Independ

30、ent 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 0数据条带化，无校验RAID 1数据镜像，无校验RAID 3数据条带化读写，校验信息存放于专用硬盘RAID 5数据条带化，校验信息分布式存放RAID 6数据条带化，分布式校验并提供两级冗余RAID 0+1先做RAID 0，后做RAID 1，同时提供数据条带化和镜像RAID 10类似于RAID 0+1，区别在于先做RAID 1，后做RAID 0RAID 50先做RAID 5，后做RAID 0，能有效提

31、高RAID 5的性能同时采用两种不同的RAID方式还能组合成新的RAID级别:RAID基本概念数据组织及存取方式数据组织形式D7D4D1驱动器2D6D3D0驱动器1D8D5D2驱动器3条带2(strip)条带1(strip)条带0(strip)磁盘上的数 据分块磁盘上的数 据分块磁盘上的数 据分块。分块：将一个分区分成多个大小 相等的、地址相邻的块，这些块 称为分块。它是组成条带的元素 条带：同一磁盘阵列中的多个磁 盘驱动器上的相同“位臵”（或 者说是相同编号）的分块。数据存取方式并行存取模式：是把所有磁盘驱动器的主轴马达作精密的控制，使每个磁盘的位臵都彼此同步，然后对 每一个磁盘驱动器作一个

32、很短的I/O数据传送，使从主机来的每一个I/O 指令，都平均分布到每一个磁盘 驱动器，将阵列中每一个磁盘驱动器的性能发挥到最大。适用范围：大型的、数据连续的以长时间顺序访问数据为特征的应用独立存取模式：对每个磁盘驱动器的存取都是独立且没有顺序和时间间隔的限制，可同时接收多个I/O Requests，每笔传输的数据量都比较小。适用范围：数据存取频繁，每笔存取数据量较小的应用Page 25RAID基本概念热备、重构热备（HotSpare）的定义：当冗余的RAID组中某个硬盘失效时，在不干扰当前RAID系统的正常使用的情况下，用RAID系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘，及时保证RAID系

33、统的冗余性。热备一般分为两种：全局式：备用硬盘为系统中所有的冗余RAID组共享专用式：备用硬盘为系统中某一组冗余RAID组专用热备重构数据盘A0故障A1数据盘PP校验盘A0XORXORA2数据盘更换Page 26RAID基本概念逻辑卷在RAID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）来标识物理磁盘逻辑卷RAIDLUN1LUN2LUN3分割Page 27RAID级别RAID0,RAID1RAID0即没有容错设计的条带硬盘阵列， 以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘中Page 28RAID 1又称镜像（Mirror），数据同时 一致写

34、到主硬盘和镜像硬盘RAID级别 RAID3，RAID5RAID 3即带有校验的并行数据传输阵列， 数据条带化分布在数据盘中，同时使用专 用校验硬盘存放校验数据RAID 5与RAID 3机制类似，但校验数据均 匀分布在各数据硬盘上，RAID成员硬盘上 同时保存数据和校验信息，数据块和对应 的校验信息保存在不同硬盘上。RAID 5是 最常用的RAID方式之一Page 29RAID级别 RAID 6原理示例A1A2A4A5 A9 A13A3 A7 A11A8 A12A15A16异或运算P1P2 P3P4横向校验盘斜向校验盘数据盘横向校验盘中P1P4为各个数据盘中横向数据的校验信息 例：P1=A1 X

35、OR A2 XOR A3 XOR A4斜向校验盘中DP1DP4为各个数据盘及横向校验盘的斜向数据的校验信息例：DP1=A1 XOR A6 XOR A11 XOR A16A1A2A3A4A5A6A7A8A9DP1DP2 DP3A6A10 A14DP4DP5Page 30RAID组合级别 RAID 10，RAID50RAID 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。RAID10也是一种应用比 较广泛的RAID级别。RAID 50是将RAID5和RAID 0进行两级组 合的RAID级别，最低一级是RAID 5，第 二级为RAID 0Page 31S&KPage 32常见RAID级别的比较RAID级别RAID 0RAID 1RAID 3RAID 5RAID 10容错性无有有有有冗余类型无镜像冗余校验冗余校验冗余镜像冗余可用空间10050（N-1)/N（N-1)/N50读性能高低高高普通随机写性能高低低低普通连续写性能高低低低普通最少磁盘数2个2个3个3个