服务器及存储基础知识培训

服务器基本概念服务器相关技术服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第1页。服务器的定义服务器是一种部署在网络中，向其他计算机提供服务的高性能计算机它的高性能主要体现在高速度的CPU运算能力、长时间的无故障运行、强大的I/O能力和网络能力等。其主要作用资源共享：集中提供计算资源以及硬盘、磁带机、打印机等设备资源。信息交流：实现信息集中发布、交流与协作；随着Internet的发展，基于网络分布计算模式得到长足发展，服务器已经成为网络中的基础设施；服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第2页。InternetASPApplicationServers分支机构ISPISPISPISP企业SANNAS-backupSwitchesFirewallServer

LoadBalancersWebServersWebServersApplicationServersApplicationServersStorageArrayUnitsDatabaseServerCachingServerDatabaseServerVPNServerRAID/StorageServerNASWorkstationsFirewallServerDatabaseServer服务器的应用环境服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第3页。服务器的分类按CPU体系结构分:

RISC架构服务器,使用RISC芯片并且主要采用UNIX操作系统的服务器,如Sun公司的SPARC、HP公司的Alpha、IBM公司的PowerPC，目前市场上的RISC系统都属于专有封闭系统；

CISC架构服务器,

最常见的是IA架构服务器（IntelArchitectureServer）,即通常所讲的PC服务器，是一种开放的通用标准技术，采用的是CSIC架构,如Intel®Pentium®4、Intel®XEONTM、AMD的Athlon和opteron等处理器。目前IA架构服务器可以分为IA32和IA64，从严格意义上看IA64应主要指安腾EPIC架构处理器，x86架构处理器则属于IA32架构，目前的64位至强处理器则是在x86架构上扩展支持64处理（x86-64）服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第4页。服务器的分类按规模来分:

按应用规模和性能可用性等划分为工作组级（适用于小型网络使用环境）部门级（适用于大中型网络使用环境）企业和数据中心级工作组级部门级企业/数据中心级可靠度性能基本架构（文件/打印共享、域服务器）Web服务器小型邮件服务器

小型数据库及应用复杂Web服务器复杂邮件服务器大型文件服务器网络游戏服务器大型数据库及应用超大型数据库服务器应用整合服务器数据检索服务器电子商务平台服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第5页。服务器的分类按服务器的外形与结构来分:

塔式服务器,机柜(架)式服务器、刀片式服务器1U2U4U塔式-可放置在普通的办公环境,支持安装更多硬盘、板卡、电源、风扇等扩展机架式-节省空间、适用于高密度计算，便于集中部署、维护和管理。适合于电信机房与ISP、ICP、IDC等用户应用英寸刀片式-超高密度、高可用机架式服务器，适宜组建高密度集群，用于计算密集型应用；刀片可热插拔，便于系统级维护服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第6页。按功能应用分为:基础架构服务器、Internet服务器、数据库服务器、应用服务器等基础架构服务器包括文件\打印服务器（高I/O与内存扩展）、DNS服务器（快速CPU和I/O）、Email服务器（高速I/O和RAID）等。Internet服务器包括Web服务器、电子商务服务器、防火墙服务器、高速缓存代理服务器、ISP应用服务器等。Web服务器：这种服务器要求有强大的网络和磁盘I/O能力；而动态web目录页要根据需求更新数据，所以对CPU的处理能力也有一定要求；电子商务服务器通常提供商务逻辑和用户鉴定服务，要求强大的CPU处理能力并且需要选拔支持可扩展性的多路CPU；内存容量和扩展性同样非常重要；防火墙服务器需要选择高速CPU并且需要足够的内存来存储并缓存Web地址。高速缓存代理服务器额外需要用来存储目录的内存和海量存储器。因特网服务提供商（ISP）经常为个别的公司提供专用服务器完成类似电子邮件或Web等服务。除了上述性能要求，ISP数据中心机房要能部署最多数量的服务器，所以服务器的物理尺寸，也是首要因素，如采用机架式服务器；服务器的分类服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第7页。应用服务器包括中间应用服务器、协作和群件服务器和终端服务器等。中间应用服务器是在一个三级的Internet计算模式中，作为第二级提供“商务逻辑”功能，就象在一端是客户机、另一端是数据库之间的通信一样。这种服务器CPU和内存的容量是主要因素。协作和群件服务器，例如LotusNotes，需要中等的CPU、内存和I/O资源。终端服务器，或基于计算的其他服务器，所有硬件和软件资源都在终端服务器上，并且对所有用户共享。应用软件在终端服务器上运行，包括面向客户端的图形用户界面。存储容量是一个终端服务器的鉴定指标，另外，多路CPU通常也是一个高优先级的指标。数据库服务数据库服务器专门提供在线的事务处理（OLTP），企业资源规划（ERP），数据仓库(DataWarehouse)等应用，需要较强的CPU处理能力、适于数据高速缓存的巨大内存容量、强大的I/O吞吐能力和安全可靠的数据存储能力服务器的分类服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第8页。IA服务器与PC都是基于Intel架构处理器，在一些外部接口上也基本相同。IA服务器可以支持更多的CPU、支持SCSI硬盘、RAID、冗余部件等设备，并运行服务器专用网络操作系统；PC一般使用单CPU，不支持冗余等设计，使用个人操作系统软件。最大的差别在多用户多任务环境下的可靠性差别。CPU处理能力，服务器多使用服务器专用处理其，并采用SMP技术，实现多CPU处理数据，具有较强的多任务计算性能；I/O性能，服务器要满足大量网络用户的同时访问，故其I/O设计要强于PC，如服务器采用高性能的SCSI硬盘，快速的PCI-X和PCI-E总线，支持RAID配置，并提供强大的内存扩展能力；可靠性和安全性，服务器要网络上不间断的提供关键数据与服务，满足多用户多任务的应用需求，因此要具备更高的可靠性和安全性设计，服务器系统按照7*24小时连续可靠工作设计；如具备一定的容错设计，保障数据的准确率；采用RAID、冗余、热备等设计，提高系统的正常运行时间；采用热插拔设计，缩短在线维护时间。而PC基本按照每天连续工作8小时设，不保障多用户任务环境下的可靠性；系统监控与管理能力，服务器多支持异地管理维护功能，是由低层硬件设计和软件两部分构成。远程管理监控维护主要解决：1、实时了解服务器硬件状态，实现故障诊断、自我维护以及与时间、地点无关的人工维护；2、实时了解服务器应用系统状态，如某一时间的应用需求是否超过系统性能容量；应用软体是否正常；扩展能力，服务器具备良好的扩展能力，具备更多的扩展插槽，支持更多数量的CPU、内存、硬盘，多采用对等PCI以及多网卡设计。同时服务器也多支持热插拔技术，允许在线扩容；IA架构服务器与PC的差别服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第9页。服务器定义、分类服务器相关技术CPU与芯片组的最新概况服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第10页。标准基础设施数据需求基础计算企业数据库ERP、CRM、决策支持向上扩充服务器整合基础设施应用软件基础设施虚拟化密度1u机箱/刀片向外兼容标注化基础企业需要英特尔®至强®3000系列3100/3300处理器经济、可靠的单路服务器基础企业需要小型企业邮件、网络、文件、打印入门级技术需求计算大容量数据库商业和数据分析高端UNIXOS服务器分区和整合RISC架构替代产品&关键任务处理英特尔®安腾®9000系列对灵活性和可靠性有巨大需求的大型机市场英特尔®至强®7000系列7300处理器领先的性能表现、可靠性和可扩充性英特尔®至强®5500系列55xx系列处理器最优化性能密度和能耗比的双路服务器2路–512路4路–32路2路1路服务器最新发展蓝图---intel服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第11页。未来芯片制程工艺的演进是提升能效的基础

同时每隔两年更新一次微体系架构50nm35nm30nm20nm10nm5nmNanowire生产阶段发展阶段研发阶段90nm200365nm200545nm200732nm200922nm2011+服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第12页。创新的酷睿™微体系架构英特尔®智能高速缓存英特尔®智能内存访问英特尔®

智能功效管理英特尔®

宽位动态执行引擎英特尔®

高级数字媒体增强更快速更智能更高效酷睿™微体系架构带来更高的性能和更低的功耗服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第13页。

多核的迅速发展领先的性能,更低的成本,更大的批量规模内核032KBL1ICache6MB共享二级高速缓存前端总线接口32KBL1DCache内核132KBL1ICache32KBL1DCache内核232KBL1ICache6MB共享二级高速缓存前端总线接口32KBL1DCache内核332KBL1ICache32KBL1DCache酷睿™微体系架构大容量二级高速缓存插槽兼容45纳米四核处理器

IT投资保护高能效表现快速访问数据高达1600MHz的总线高带宽4个处理内核

突破性能服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第14页。Intel新至强名称解析X

5

3

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5功耗指示平台区别Itanium=(9)000sequenceXeonMP=(7)000sequenceXeonDP=(5)000sequenceXeonUP=(3)000sequence不同规格0=标准规格5=有附加特性第几代.Dempsey5(0)00seriesWoodcrest5(1)00seriesClovertown5(3)00series功耗表示X:高功耗，高性能E:主流使用L:低电压主频区别服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第15页。服务器定义、分类服务器相关技术内存相关技术服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第16页。内存常见功能介绍奇偶校验-8位数据+1位校验，根据前8位和末位奇偶决定校验位0还是1；只能发现错误不能自动校正，现在PC上也可支持，但不能和非奇偶校验内存混用；ECC内存/ErrorCheckingandCorrecting；和奇偶校验相比，ECC优势是不仅仅能发现错误，还能自动纠正错误（发现/纠正1bit数据错误；发现2bit数据错误）；ECC有效利用率高按照是否支持ECC，内存可分为ECC内存和非ECC内存数据位数奇偶校验所需位数ECC校验所需位数81516263247648812816925632105126411服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第17页。512MBNO.0512MBNO.1512MBNO.1512MBNO.0Controller0Controller1内存常见功能介绍交叉存取（Inter-Leaving）是指一种并行操作的内存存取，内存被分为一系列的簇，有多少个簇就叫做几路交叉存取。它的原理类似于RAID0技术。在交叉存取方式中，内存是被分在不同的块中，只要读写操作是要在两个块中进行的，它们就可以同时进行，这样就可以提高带宽。非交叉存取把连续的地址分配给连续的块，而交互式内存则把连续的地址分配给不同的簇。例如，假设有四个簇，每个簇有512字节，那么以块存贮的方式是把地址0到511分配给第一个块，512到1023分配给第二个块，如此下去直到所有的用完所有的内存，而交互式存贮方式则把0，4，8，12…分配给第一个簇,把1,5,9,13…分配给第二个簇，直到用完所有内存。图示内存板有两个DIMM簇，每个簇被分成两块交互内存0和1。该内存板上有两个控制器，每块交互内存对应一个控制器。两个簇相互独立，在内存板上安装等量的交互内存0和1，就构成两路交叉存取。用两块内存板，插上与交互内存0和1的第一簇等量的内存，就构成四路交叉存取。这四路的容量必须相等，其地址应按规则分布。交叉存取的路数增多时，性能就会提高。四路存贮器可将性能提高12~15%。

服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第18页。交叉存取演示512MBNO.0512MBNO.1512MBNO.1512MBNO.0Controller0Controller1向内存中放入12345678数据12345678服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第19页。对于那些对在线时间要求极为苛刻的应用提供了内存级别的可靠保障；内存热备(MemorySpare)每通道一条内存热备,该通道上某条内存出现故障，系统会将故障内存的数据完全移到热备内存上，待可停机时进行维护内存镜像（MemoryMirror）有效内存容量减半（如下图）内存热备与内存镜像-至强服务器的特点服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第20页。新一代内存-DDR3介绍DDR3是针对Intel新型芯片的一代内存技术。相比DDR2的优势：更高的外部数据传输率更先进的地址/命令与控制总线的拓朴架构在保证性能的同时将能耗进一步降低与DDR2设计不同之处：8bit预取设计，而DDR2为4bit预取，这样DRAM内核的频率只有接口频率的1/8，DDR3-800的核心工作频率只有100MHz。采用点对点的拓朴架构，以减轻地址/命令与控制总线的负担。采用100nm以下的生产工艺，将工作电压从降至，增加异步重置（Reset）与ZQ校准功能。服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第21页。新一代内存-DDR3介绍与上代内存外观比较服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第22页。服务器相关技术存储接口技术服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第23页。SAS硬盘介绍SAS硬盘技术特点1、更好的性能:点到点的技术减少了地址冲突以及菊花链连结的减速;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;双通道读取的话可达到6Gb/s的速度

2、更好的扩展性:可以同时连结更多的磁盘设备，理论上可连接128块硬盘3、简便的线缆连结:更细的电缆搭配更小的连接器，有利于系统散热串行SCSISCSI硬盘的价格，光纤硬盘的性能SCSI硬盘的价格光纤硬盘的性能服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第24页。SAS硬盘介绍SAS硬盘接口SASBackplaneConnector服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第25页。服务器相关技术服务器热插拔技术服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第26页。服务器的热插拔技术热插拔技术又称热交换技术，允许在不关机的情况下更换故障设备，常见的故障设备：硬盘、电源、PCI设备、风扇等。服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第27页。热插拔技术的类型、概念和用途服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第28页。服务器相关技术I/O技术服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第29页。PCI-X133MHz扩展---仅支持1块设备；

PCI-X100MHz扩展卡--可支持同时使用两块设备；

PCI-X66MHz扩展卡-----可支持同时使用4块设备；PCI-X是在现有PCI规范上发展而来，同样是64bit宽度，支持高达133MHz设备。具有变频兼容能力，可向下兼容。PCI-X的优势除高运行频率，并可支持多任务工作方式，即某一设备在向其它目标设备发送数据请求时，如果目标设备忙或为准备好，发送请求的设备可以先处理其它事务。而目前PCI设备在完成一次请求之前不会处理其它事务，造成PCI总线资源浪费。理论上，在相同的运行频率下，PCI-X能够比PCI提高14%-35%的性能，当然需要使用相应PCI-X板卡。PCI-X技术服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第30页。PCI-Express，取代PCI-X的新一代I/O标准采用点对点的串行传输方式，低延迟内建稳定性设计和热插拔支持（不要机型、操作系统和硬件支持）；x1x4x8x16MaximumScalableBandwidth4Gb/s16Gb/s32Gb/s64Gb/sPCI-Express技术服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第31页。服务器相关技术VT技术服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第32页。

硬件辅助虚拟化技术----VT技术VT技术介绍

Virtualization－虚拟技术

Virtualization技术实质上能够将一单台PC或服务器的资源划分成几部分，虚拟化使平台能够在独立分区或“设备”中运行多种操作系统和应用，实现了一个物理计算系统可作为多个“虚拟”系统运行。虚拟化技术是未来芯片技术纵深发展目标之一，有望为家庭和企业用户、以及IT经理带来全新的计算优势。服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第33页。VT新技术英特尔®虚拟化技术（英特尔®VT-X）：可在各种32位和64位配置下持续提供多代虚拟机移植的投资保护和基础设施灵活性，扩大虚拟机池的容量。支持连接的英特尔®虚拟化技术（英特尔®VT-c）：可提供硬件辅助I/O功能，来加快网络运行速度和简化虚拟机移植。支持直接I/O直接访问的英特尔®虚拟化技术（英特尔®VT-d）：可帮助加快数据流动速度，支持通过为指定的虚拟机配置各自专用的I/O设备大幅减少性能开销，并能减少在管理I/O流量时的虚拟化移植开销。支持下一代英特尔®虚拟化技术的全新英特尔微体系架构（Nehalem）可提供高达倍的虚拟性能提升，并可降低往返虚拟化延迟达40%。服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第34页。虚拟化解决方案服务器整合提高服务器利用率开发，测试和部署集于一身HWnVMM动态负载平衡…HW0VM1VMnVMMOSAppOSApp…VM1VMnOSAppOSAppCPUUsage30%CPUUsage90%CPUUsage62%CPUUsage63%CPUUsage62%今天融合减少宕机时间故障切换共享资源池服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第35页。RAID技术服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第36页。什么是RAIDRAID就是廉价冗余磁盘阵列。一种在配件、存储子系统和系统级别上通过硬件和软件冗余来保护重要数据和改善系统性能的方法;利用磁盘分段、高速缓存等技术提高磁盘存取速度，同时通过磁盘镜像、数据冗余提供数据保护和备份。服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第37页。RAID技术的定义RAIDRedundantArrayofIndependentDisksRAID是将同一阵列中的多个磁盘视为单一的虚拟磁盘，数据是以分段的方式顺序存放于磁盘阵列中。服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第38页。RAID级别——RAID0RAID0——将资料切割后写入每块硬盘

RAID0为

RAID等级中效能最高的等级，但是并无容错功能，是由全部硬盘组成一个虚拟大硬盘，容量大小等于全部硬盘总和

(N)，其会将资料切割后写入每颗硬盘中服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第39页。RAID级别——RAID0演示磁盘1磁盘2RAID控制器RAID0写入12345678字串12345678服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第40页。RAID级别——RAID1RAID1——硬盘镜像

RAID1硬盘镜像必须要有二颗硬盘，其将资料同时存在二颗硬盘中，亦即二颗硬盘资料一模一样。所以其容量大小等于

N/2(只有一颗硬盘的容量)。

服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第41页。RAID级别——RAID1演示磁盘1磁盘2RAID控制器RAID1写入12345678字串1122334455667788服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第42页。RAID级别——RAID5RAID5——StripingwithInterspersedParity

检测码分散在每一颗硬盘上，资料切割后写入硬盘中

RAID5的做法和

RAID3大致相同，差异是在于检查码资料储存方式不一样，RAID5是将检查码的资料储存在每一颗的硬盘上，而RAID3储存在同一颗硬盘上。所以当RAID5其中一颗硬盘损毁时，RAID控制器会从每一颗具有检查码的硬盘中自动产生损毁硬盘上的资料。

服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第43页。RAID级别——RAID5演示磁盘1磁盘2RAID控制器RAID1写入12345678字串写入速度较慢，每写入一个数据块，需察看所有硬盘上的相关联数据块，重新计算校验位读取速度较快磁盘312P13P24P35678P4服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第44页。RAID级别——组合RAIDRAID10：4块硬盘，有效容量N/2RAID50；6块硬盘，有效容量(N-1)/N服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第45页。RAID10演示磁盘1磁盘2RAID0RAID控制器磁盘3磁盘41122334455667788RAID1RAID1服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第46页。服务器的特殊部件介绍热插拔硬盘仓板卡热插拔冗余电源磁盘柜磁带机机柜、共享器服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第47页。热插拔硬盘仓配合热插拔硬盘使用，由热插拔硬盘背板和铝制的硬盘盒组成，通过热插拔硬盘背板供电、背板的跳线设置硬盘的ID号和终结；通常有两种：三转四热插拔硬盘仓或者三转五热插拔硬盘仓。三转四热插拔硬盘仓指的是占用三个光驱位，可以插四块热插拔硬盘。三转五热插拔硬盘仓道理同上。主要适用于圆明服务器的塔式机型。服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第48页。SAS与SCSI扩展卡扩展卡的作用：如果主板未集成SAS或者SCSI接口，可以外插一块扩展卡以支持SAS或SCSI硬盘，并可实现软RAID功能。四通道SAS扩展卡，可支持四块SAS硬盘LSISAS3041XSAS卡编码：MADRLA01

双通道SCSI扩展卡，每通道可支持7块SCSI硬盘ASUSPXL-S30R编码：MADRHA03

服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第49页。SAS与SCSIRAID卡RAID卡的作用：当用户对RAID有特殊要求，比如要实现RAID5或者硬件RAID时，需要外插RAID卡。注意：不要把RAID卡当作扩展卡来使用八通道SASRAID卡，可支持八块SAS硬盘单通道SCSIRAID卡，每通道可支持7块SCSI硬盘LSIUltra320-1128M单通道SCSIRAID卡服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第50页。零通道SASRAID卡零通道RAID卡的作用：当主板已经集成SAS或者SCSI接口，要实现硬RAID功能，可以外插一块零通道RAID卡，使主板集成的SCSI或SAS可以支持硬RAID，卡的本身不集成任何接口。成本上要比普通RAID卡低。零通道SASRAID卡服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第51页。SAS硬盘介绍SAS硬盘接口MT2001400主板SAS与SATA接口服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第52页。热插拔电源电源由多个电源模块组成，单个电源模块的损坏可以通过在线更换电源模块来解决，体现了服务器的易维护性。服务器及存储基础知识培训全文共67页，当前为第53页。磁盘柜服务器外挂大容量存储设备，根据使用的硬盘分为SATA磁盘柜或者SCSI磁盘柜，主要应用于大容量的存储或者双机热备方案服务器及存