深度解析服務(wù)器科普知識

1、 收藏 深度解析服務(wù)器科普知識 在上一篇服務(wù)器基礎(chǔ)知識文章“收藏 最全服務(wù)器基礎(chǔ)知識科普”中，讀者閱讀量超過了1.1W，既然大家這么喜歡此類科普文章，今天筆者再次給大家?guī)矸?wù)器深度知識相關(guān)文章，請大家搬好椅子，精彩內(nèi)容馬上開始。 服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)和樞紐，是一種高性能計(jì)算機(jī)，存儲、處理網(wǎng)絡(luò)上80的數(shù)據(jù)、信息，負(fù)責(zé)為網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)客戶端用戶同時(shí)提供信息服務(wù)，獲取大家非常熟悉服務(wù)器的RAS特性，但實(shí)際上服務(wù)器的可服務(wù)特性包含RASUM，他們分別是:可靠性(Reliablity) 可靠性是保持可靠而一致的特性，數(shù)據(jù)完整性和在發(fā)生之前對硬件故障做出警告是可靠性的兩個(gè)方面 ，如硬件冗余、預(yù)警、RAI

2、D技術(shù)高可用性(Availability)高可用性是指隨時(shí)存在并且可以立即使用的特性從系統(tǒng)故障中迅速恢復(fù) ；支持關(guān)鍵組件熱插拔；新組件替換故障組件的能力可擴(kuò)充性(Scalability)在服務(wù)器上具備一定的可擴(kuò)展空間和冗余件（如磁盤陣列架位、PCI和內(nèi)存條插槽位等）。增加內(nèi)存的能力 ；增加處理器的能力 ；增加磁盤容量的能力 ；支持多種主流操作系統(tǒng)的限制易用性(Usability)是否容易操作，如用戶導(dǎo)航系統(tǒng)是否完善，機(jī)箱設(shè)計(jì)是否人性化，是否有關(guān)鍵恢復(fù)功能，是否有操作系統(tǒng)備份，以及是否有足夠的培訓(xùn)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；另一方面提供簡

3、單的基礎(chǔ)架構(gòu)，從最基礎(chǔ)的層面上簡化管理。 上一篇文章中，我們也對服務(wù)器進(jìn)行了不同分類，服務(wù)器按照指令集分類為:復(fù)雜指令集CISC(Complex Instruction Set Computer） 1）指英特爾生產(chǎn)的x86（intel CPU的一種命名規(guī)范）系列CPU及其兼容CPU 2）AMD全系列CPU，Intel除安騰系列外的CPU 精簡指令集RISC(Reduced Instruction Set Computing） 1）小型機(jī)（IBM、HP、SUN）；2）專用平臺、專用系統(tǒng)；3）大型應(yīng)用后臺密集集中處理。在中高檔服務(wù)器中普遍采用這一指令系統(tǒng)的CPU，特別是高檔服務(wù)器全都采用RISC指

4、令系統(tǒng)的CPU。 顯示并行指令集EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computers） 該指令集最重要的思想就是并行處理;如Itanium和Itanium 2系列。如果按照外形分類：可分為:塔式、機(jī)架式、刀片式: 塔式(TOWER)服務(wù)器：既常見的立式和臥式機(jī)箱結(jié)構(gòu)的服務(wù)器，可放置在普通的辦公環(huán)境，機(jī)箱結(jié)構(gòu)較大，有較大的內(nèi)部硬盤、冗余電源、冗余風(fēng)扇的擴(kuò)容空間，并具備較好的散熱。塔式(Tower)服務(wù)器既常見的立式和臥式機(jī)箱結(jié)構(gòu)的服務(wù)器，可放置在普通的辦公環(huán)境。機(jī)箱結(jié)構(gòu)較大(類似于傳統(tǒng)的臺式電腦)。塔式服務(wù)器密度低，多為單處理器系統(tǒng)（有少部分為雙處理器系統(tǒng)

5、）。系統(tǒng)電源和風(fēng)扇一般是單配，非冗余可靠性較低。 機(jī)架式(RACK)服務(wù)器：機(jī)架結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)電信機(jī)房的設(shè)備結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，寬度為19英寸，高度以單位“U”計(jì)算，每“U”為1.75英寸，即1.75X2.54=4.445cm。機(jī)架(Rack)采用電信機(jī)房的設(shè)備結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，寬度為19英寸，高度以單位Unit計(jì)量，每“U”為1.75英寸，即4.445cm。通常有1U, 2U, 4U和8U之分，其中以2U和1U發(fā)貨為主，其次是4U和8U.近期市場也有3U和6U等高度的機(jī)架產(chǎn)品出現(xiàn) 刀片式服務(wù)器（Blade Server）：通常在一個(gè)機(jī)箱里可以插入10-20余個(gè)“刀片”，其中每一塊“刀片”實(shí)際上就是一塊系統(tǒng)主板。刀

6、片服務(wù)器(Blade)是一種更高密度的服務(wù)器平臺。一般包括刀片服務(wù)器、刀片機(jī)框(含背板)及后插板三大部分。不同廠商有不同高度的機(jī)框。各廠商機(jī)框皆為19英寸寬，可安裝在42U的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜上通常在一個(gè)機(jī)箱里可以插入數(shù)量不等(820塊)的“刀片”，其中每一塊“刀片”實(shí)際上就是一塊服務(wù)器主板當(dāng)前市場主流的刀片服務(wù)器包括HP BL460c Gen8, IBM HS23, Dell M820,華為BH622 V2等。按照處理器個(gè)數(shù)分類 ：單路、雙路、多路。其中路：一臺服務(wù)器內(nèi)部支持的CPU個(gè)數(shù)；核：多個(gè)芯片集成在一個(gè)封裝內(nèi)服務(wù)器基準(zhǔn)測試體系 兩大基準(zhǔn)體系：TPC、SPEC。 20世紀(jì)90年代，TPC（Tra

7、nsaction processing Performance Council，事務(wù)處理性能委員會）成立，Benchmark（基準(zhǔn)測試）隨之走上歷史舞臺。企業(yè)采購服務(wù)器時(shí)，除主觀之外，理性的光芒開始閃耀。TPC-C單位為tpmC，對系統(tǒng)在線事務(wù)處理能力進(jìn)行評價(jià)，含義為每分鐘內(nèi)系統(tǒng)處理新訂單的個(gè)數(shù)；主要模擬企業(yè)的MIS、ERP等系統(tǒng)來考驗(yàn)服務(wù)器聯(lián)機(jī)業(yè)務(wù)處理能力 SPEC（標(biāo)準(zhǔn)性能評估機(jī)構(gòu)）是一個(gè)全球性的、權(quán)威的第三方應(yīng)用性能測試組織，它旨在確立、修改以及認(rèn)定一系列服務(wù)器應(yīng)用性能評估的標(biāo)準(zhǔn)。目前主要包括：針對CPU性能的SPEC CPU2000、SPEC CPU2006針對Web服務(wù)器的SPEC

8、Web2005針對高性能計(jì)算的SPEC HPC2002與SPEC MPI2006針對Java應(yīng)用的SPEC jAppServer2004與SPEC JBB2005，以及對圖形、網(wǎng)絡(luò)、郵件服務(wù)器的測試指標(biāo)。 四大應(yīng)用中的基準(zhǔn)測試 1)高性能計(jì)算（HPC）：Linpack 2)在線事務(wù)處理（OLTP）：TPC-C 3)Web服務(wù)：SPEC Web2005、TPC-W 4)Java應(yīng)用服務(wù)器：SPECjbb2005專用基準(zhǔn)測試1) Oracle基準(zhǔn)測試2) SAP基準(zhǔn)測試等服務(wù)器硬件構(gòu)成 處理器、內(nèi)存、芯片組、I/O (RAID卡、網(wǎng)卡、HBA卡)、硬盤 、機(jī)箱（電源、風(fēng)扇）。 CPU是Centra

9、l Processing Unit（中央微處理器）的縮寫，它是計(jì)算機(jī)中最重要的一個(gè)部分，由運(yùn)算器、控制器和寄存器組成。CPU數(shù)據(jù)來源：CPU-高速緩存-內(nèi)存-硬盤；先找緩存，再找內(nèi)存，最后找硬盤。多核CPU：一個(gè)處理器封裝中有多個(gè)處理內(nèi)核，如雙核2個(gè)，四核4個(gè)。使用多核服務(wù)器，可以提高運(yùn)算效率并延長服務(wù)器投資的生命周期。主要指標(biāo)：頻率、緩存、前端總線、功耗 1）頻率：主頻也叫時(shí)鐘頻率，單位是MHz或GHz，用來表示CPU的運(yùn)算、處理數(shù)據(jù)的速度。CPU的主頻外頻倍頻系數(shù)。 外頻是CPU的基準(zhǔn)頻率，單位MHz，決定著整塊主板的運(yùn)行速度。理論上倍頻是從1.5一直到無限大，以0.5為間距，它可使系統(tǒng)總

10、線工作在相對較低的頻率上，而提升CPU速度。 2）緩存：緩存的結(jié)構(gòu)和大小對CPU速度的影響非常大，因CPU需要重復(fù)讀取同樣數(shù)據(jù)塊，緩存容量的增大，可以大幅提升CPU內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)的命中率，而不用再到內(nèi)存或者硬盤上尋找，以此提高系統(tǒng)性能。 3)前端總線：FSB頻率(即總線頻率)影響CPU與內(nèi)存直接數(shù)據(jù)交換速度。數(shù)據(jù)帶寬(總線頻率數(shù)據(jù)位寬)/8，如64位的至強(qiáng)Nocona，前端總線是800MHz，其的數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。 服務(wù)器硬件的規(guī)劃須同步Intel CPU“Tick Tock”節(jié)奏，按照大年小年開發(fā)。 2011大年，2012小年，2013大年，2014小年。 大年:架構(gòu)升級，主力

11、銷售服務(wù)器優(yōu)先全面換代開發(fā)； 小年:特性優(yōu)化，Tick CPU升級、服務(wù)器特性優(yōu)化、補(bǔ)齊、臨時(shí)市場需求版本。 內(nèi)存是用來存放當(dāng)前正在使用的（即執(zhí)行中）的數(shù)據(jù)和程序。所有運(yùn)行的程序都需要經(jīng)過內(nèi)存來執(zhí)行，如果執(zhí)行的程序很大或很多，就會導(dǎo)致內(nèi)存消耗殆盡。DDR3內(nèi)存 DDR3，DDR SDRAM技術(shù)中的第三代，和第二代相比能夠提供更高的帶寬和更低的功耗。DDR3比DDR2最多能夠提升66%的帶寬、在同等速率下可以降低40%的功耗，DDR3和DDR2同樣是240pin設(shè)計(jì)，但凹槽位置不同。二者不可兼容使用。 主要典型技術(shù)ECC：傳統(tǒng)服務(wù)器內(nèi)存僅采用ECC技術(shù)，可糾正1-2位內(nèi)存錯(cuò)誤，創(chuàng)新內(nèi)存容錯(cuò)技術(shù)，

12、提供更高的可靠性，包括： 1）內(nèi)存熱備：熱備內(nèi)存在正常情況下不使用，當(dāng)工作內(nèi)存的故障次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值ECC的最大值，系統(tǒng)自動(dòng)將故障內(nèi)存條中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗醾鋬?nèi)存條，故障內(nèi)存條就不再使用。 2）內(nèi)存鏡像：內(nèi)存數(shù)據(jù)有兩個(gè)拷貝，避免由于內(nèi)存故障而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，同時(shí)工作內(nèi)存與鏡像內(nèi)存不處于同一通道，也避免了因內(nèi)存通道錯(cuò)誤而引起的數(shù)據(jù)丟失。 內(nèi)存條類型：UDIMM，RDIMM，LRDIMM UDIMM：即Unbuffered DIMM，表示控制器輸出的地址和控制信號直接到達(dá)DIMM上的DRAM芯片。容量頻率較低，但同等頻率下，因無緩存延遲較小。常見單條容量2GB/4GB，最高主頻1.33GHz RDIMM：

13、即Registered DIMM，表示控制器輸出的地址和控制信號經(jīng)過Reg寄存后輸出到DRAM芯片，是目前較為主流的內(nèi)存條，單條容量在232GB之間頻率最大可達(dá)1.6GHz，性能、價(jià)格和可擴(kuò)展性較好。 LRDIMM:Load Reduced DIMM,低負(fù)載DIMM。LRDIMM通過使用新的技術(shù)和較低的工作電壓，達(dá)到降低服務(wù)器內(nèi)存總線負(fù)載和功耗的目的，并讓服務(wù)器內(nèi)存總線可以達(dá)到更高的工作頻率并大幅提升內(nèi)存支持容量。相比于通常的RDIMM，Dual-Rank LRDIMM內(nèi)存的功耗只有其50%。內(nèi)存主要指標(biāo)容量（如4/8/16/32GB）；頻率（如800/ 1066/ 1333/ 1600MHz

14、）；延遲：表示系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)據(jù)存取操作就緒狀態(tài)前等待內(nèi)存響應(yīng)的時(shí)間，它通常用4個(gè)連著的阿拉伯?dāng)?shù)字來表示CL-TRP-TRCD-TRAS，例如“3-4-4-8”，一般 這4個(gè)數(shù)字越小，表示內(nèi)存性能越好，但也不絕對，需配合決定。 芯片組是由一組或多組芯片組成，它的主要作用是在處理器、內(nèi)存及I/O設(shè)備間提供接口，是構(gòu)成主板電路的核心，如果把CPU比喻為大腦，則芯片組相當(dāng)于心臟，決定了主板的級別和檔次。以前也是“南橋”和“北橋”的統(tǒng)稱，隨著技術(shù)的發(fā)展，南北橋已合并。 PCI是一種連接電子計(jì)算機(jī)主板和外部設(shè)備的總線標(biāo)準(zhǔn)，用來連接顯示卡、聲卡、網(wǎng)卡、硬盤控制器等高速外圍設(shè)備。在數(shù)據(jù)傳輸率要求較高的應(yīng)用中，可以

15、解決原有標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)傳輸率低帶來的瓶頸問題。歷經(jīng)PCI，PCI-X， 目前PCI-E是最新一代的技術(shù)。PCI-E：最新一代的I/O總線技術(shù)，PCIe屬于高速串行點(diǎn)對點(diǎn)雙通道高帶寬傳輸，所連接的設(shè)備分配獨(dú)享通道帶寬，不共享資源，突破的系統(tǒng)I/O帶寬的瓶頸，主要支持主動(dòng)電源管理，錯(cuò)誤報(bào)告，端對端的可靠性傳輸，熱插拔以及服務(wù)質(zhì)量(QOS)等功能。PCI-E 2.0:目前最高的16X 2.0版本可達(dá)到10GB/s。PCI-E 3.0：數(shù)據(jù)傳輸率8GHz/s，對PCI-E 2.x/1.x的向下兼容，繼續(xù)支持2.5GHz、5GHz信號機(jī)制。PCI-E 3.0架構(gòu)單信道(x1)單向帶寬即可接近1GB/s，十

16、六信道(x16)雙向帶寬更是可達(dá)32GB/s。 RAID卡是用來實(shí)現(xiàn)RAID功能的板卡，通常是由I/O處理器、硬盤控制器、硬盤連接器和緩存等一系列零組件構(gòu)成的。不同RAID卡支持的RAID功能不同,如RAlD0、RAID1、RAID3、RAID4、RAID5、RAID10不等。RAID卡可以讓很多磁盤驅(qū)動(dòng)器同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，達(dá)到單個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。同時(shí)，Raid卡也提供容錯(cuò)的重要功能。數(shù)據(jù)組織形式分塊：將一個(gè)分區(qū)分成多個(gè)大小相等的、地址相鄰的塊，這些塊稱為分塊。它是組成條帶的元素。條帶：同一磁盤陣列中的多個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器上的相同“位置”（或者說是相同編號）的分塊。數(shù)據(jù)存取方式并

17、行存取模式：是把所有磁盤驅(qū)動(dòng)器的主軸馬達(dá)作精密的控制，使每個(gè)磁盤的位置都彼此同步，然后對每一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器作一個(gè)很短的I/O數(shù)據(jù)傳送，使從主機(jī)來的每一個(gè)I/O指令，都平均分布到每一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器，將陣列中每一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器的性能發(fā)揮到最大。適用范圍：大型的、數(shù)據(jù)連續(xù)的以長時(shí)間順序訪問數(shù)據(jù)為特征的應(yīng)用。獨(dú)立存取模式：對每個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器的存取都是獨(dú)立且沒有順序和時(shí)間間隔的限制，可同時(shí)接收多個(gè)I/ORequests，每筆傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量都比較小。適用范圍：數(shù)據(jù)存取頻繁，每筆存取數(shù)據(jù)量較小的應(yīng)用。服務(wù)器管理技術(shù)IPMI:智能平臺管理接口，是一項(xiàng)應(yīng)用于服務(wù)器管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，由Intel、HP、Dell和NEC公司于1998年共同提出。用戶可利用IPMI監(jiān)視服務(wù)器的物理健康特征，如溫度、電壓、風(fēng)扇工作狀態(tài)、電源狀態(tài)等。利用此接口標(biāo)準(zhǔn)有助于在不同類服務(wù)器系統(tǒng)硬件上實(shí)施系統(tǒng)管理，使不同平臺的集中管理成為可能。 工作原理：IPMI的核心是一個(gè)專用芯片/控制器BMC，其并不依賴于服務(wù)器的處理器、BIOS或操作系統(tǒng)來工作，非常地獨(dú)立。只要有BMC與IPMI固件其便可開始工作，而BMC通常是一個(gè)安裝在服務(wù)器主板上的獨(dú)立的板卡，現(xiàn)在也有服務(wù)器主板提供對IPMI支持的。使用低級硬件智能管理而不使用操作系統(tǒng)進(jìn)行管理，具有兩