服務(wù)器內部揭秘（CPU、內存、硬盤(pán)）

服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)，存儲、處理網(wǎng)絡(luò )上80％的數據、信息，被稱(chēng)為互聯(lián)網(wǎng)的靈魂。它不僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的機器，更像是一個(gè)精密的工程，由多個(gè)關(guān)鍵組件相互配合，以實(shí)現高效的數據處理和存儲。

01 什么是服務(wù)器

服務(wù)器是在網(wǎng)絡(luò )中為其他客戶(hù)機提供服務(wù)的高性能計算機：具有高速的CPU運算能力，能夠長(cháng)時(shí)間的可靠運行，有強大的I/O外部數據吞吐能力以及更好的擴展性。服務(wù)器的內部結構與普通計算機內部結構類(lèi)似（CPU、硬盤(pán)、內存、系統總線(xiàn)等）。

服務(wù)器Server：間接服務(wù)于多人；個(gè)人計算機PC：直接服務(wù)于個(gè)人。

02 服務(wù)器的分類(lèi)

外形結構分類(lèi) 

工業(yè)場(chǎng)景使用比較多的就是架式服務(wù)器（一般2U）和刀片服務(wù)器（架式服務(wù)器的高密度版，一般8U或10U），插拔的每一個(gè)刀片都可以理解為是一個(gè)服務(wù)器）。

· 塔式服務(wù)器：外形以及結構跟立式PC的主機差不多。

· 機架式服務(wù)器：外觀(guān)統一標準，配合機柜使用。

· 刀片式服務(wù)器：機架式機箱內插裝多個(gè)卡式的服務(wù)器單元（比較貴）。

按照CPU體系架構分類(lèi) 

· CISC服務(wù)器（復雜指令集）

X86架構：AMD、Intel做的比較好，32位的x86處理器。

X86-64架構：64位的x86擴展處理器，有時(shí)也稱(chēng)為x64、IA-32、EMT64等架構。

· RISC服務(wù)器（簡(jiǎn)單指令集）

ARM架構主要是手機端的CPU和MCU。手機端CPU廠(chǎng)商有高通驍龍、華為麒麟、聯(lián)發(fā)科、三星獵戶(hù)等，MCU端有STM32、GD32等；服務(wù)器處理器有華為海思鯤鵬、Ampere、亞馬遜Craviton。

· MPIS架構、PowerPC架構、SPARC架構（可擴展處理器架構）

· VLIW服務(wù)器（超長(cháng)指令集）

Inter IA-64架構、AMD Athlon 64架構。

按照網(wǎng)絡(luò )規模場(chǎng)景分類(lèi) 

企業(yè)級、入門(mén)級

按照用途分類(lèi) 

通用型、專(zhuān)用服務(wù)器

也可以簡(jiǎn)單把服務(wù)器分為X86服務(wù)器和非X86服務(wù)器 

X86：PC服務(wù)器，基于CISC復雜指令集（即我們使用的個(gè)人筆記本也可以理解為X86服務(wù)器）。

非X86：主要包括大型機、小型機和Unix服務(wù)器，這類(lèi)服務(wù)器一般需要使用專(zhuān)門(mén)的操作系統（像X86只需要windows或linux就可以）。

非X86和X86的區別

· X86我們一般都稱(chēng)之為微型機，而非X86的運算能力和性能要高很多，在服務(wù)器市場(chǎng)的定位為中高端，價(jià)格昂貴。但是隨著(zhù)云計算的提出以及并行計算思想的提出，我們可以將一個(gè)大任務(wù)分為多個(gè)小任務(wù)，并將其分配過(guò)不同的機器進(jìn)行運算，就可以使用多個(gè)微型機來(lái)實(shí)現大型的運算，因此雖然X86服務(wù)器的性能和可靠性并沒(méi)有提升，但是整個(gè)X86集群的可靠性和性能得到了提升。

· X86服務(wù)器的通用型要比非X86好很多。例如Hypersion軟件，對于所有的X86服務(wù)器，虛擬化軟件都可以使用-KVM、VMware等虛擬化軟件就可以在所有X86服務(wù)器上運行。

· 非X86服務(wù)器有很強的定制化特性。不同廠(chǎng)商的非X86服務(wù)器需要定制化的操作系統、定制化的虛擬化軟件-廠(chǎng)商A的非X86服務(wù)器的虛擬化軟件就不能運行在廠(chǎng)商B的非X86服務(wù)器上），所以非X86服務(wù)器的橫向兼容性和擴展性就很差。

03 服務(wù)器的組成

硬件組成

· CPU、內存、硬盤(pán)、電源、風(fēng)扇

· IO（陣列卡、網(wǎng)卡、HBA卡、HCA卡-應用于IB網(wǎng)絡(luò )上的網(wǎng)卡等）

· 管理模塊（帶內-消耗服務(wù)器資源/帶外管理，服務(wù)器有專(zhuān)門(mén)的管理口-連接的是服務(wù)器內部的一個(gè)管理組件）

軟件組成

· 固件（系統固件、硬件固件-例如BIOS/UEFI）

· 系統軟件（編程語(yǔ)言程序、操作系統、數據庫管理系統等）

· 應用軟件（通用/定制應用軟件、商用應用軟件等）

中央處理器CPU 

CPU主要由ALU算數邏輯運算單元、Cache高速緩沖存儲器、Bus總線(xiàn)組成。

CPU常見(jiàn)參數

· 主頻：CPU的時(shí)鐘頻率，指的是每秒CPU能夠運算的次數，一般而言主頻越高，CPU的速度越快。

超頻：主頻并不是固定不變的，在一些場(chǎng)景下可以超頻運行，不過(guò)會(huì )傷害CPU的使用壽命；降頻：在節能模式下，系統CPU會(huì )進(jìn)行降頻，增強續航。

· 核數：表示CPU的并行處理能力，核數越多并行處理速度越快。

· 線(xiàn)程：指的是處理器的邏輯線(xiàn)程數量，一般一個(gè)核數對應一個(gè)線(xiàn)程。

超線(xiàn)程：一個(gè)物理核可以對應多個(gè)線(xiàn)程（將一個(gè)核心分為多個(gè)小的核心進(jìn)行并行計算），實(shí)現單核可以并行處理多個(gè)事務(wù)，提高效率。

· 高速緩存：高速緩存也可以稱(chēng)為多級緩存，用來(lái)緩解內存帶來(lái)的瓶頸；目前有2級、3級緩存，緩存量越大越好（因為目前內存發(fā)展滯后于CPU的）。

· FSB前端總線(xiàn)：表示了CPU和外界數據傳輸的速度。

· TDP熱設計功耗：當芯片達到最大負荷時(shí)熱量釋放的指標，是電腦的冷卻系統必須有能力驅散熱量的最大限度。

· VT虛擬化技術(shù)：VT是Inter的技術(shù)，AND對應的是ADM-v技術(shù)，能夠滿(mǎn)足對不同的上層操作系統對底層處理器的調用。

內存 

內存是和CPU配合工作的，CPU用于計算的時(shí)候會(huì )將所需要的數據和指令緩存在內存中，內存同時(shí)也需要和硬盤(pán)進(jìn)行通信。

內存主要分為RAM（隨機存儲器）、ROM（只讀存儲器）、Cache（高速緩存）

· RAM：與CPU直接交換的內部存儲器，也叫主存（內存），可以隨時(shí)讀寫(xiě)。

· ROM：一般在內存制造時(shí)就將相關(guān)數據寫(xiě)入到ROM中（一般存放計算機基本程序和數據），里面的信息只能讀出；斷電不會(huì )丟失。

· Cache：高速緩沖存儲器，位于CPU和內存之間，是一個(gè)讀寫(xiě)速度比主存更快的存儲器（向主存進(jìn)行數據的讀寫(xiě)時(shí)，這些數據業(yè)戶(hù)別存儲進(jìn)高速緩沖存儲器中）。

當進(jìn)行數據讀取與訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，CPU直接從高速緩沖存儲器讀取，而不是訪(fǎng)問(wèn)較慢的主存；如果需要的數據在Cache中沒(méi)有，則CPU再去主存讀取數據。

內存類(lèi)型的分類(lèi)：內存主要分為SRAM靜態(tài)隨機讀寫(xiě)內存，DRAM動(dòng)態(tài)隨機讀寫(xiě)內存。

SRAM的速度比DRAM快，功耗也較低，但是SRAM的成本比較高，一般用于高速緩存（如L1、L2、L3緩存）。

DRAM通常就是我們使用的內存，主要由以下幾種類(lèi)型：

SDRAM（同步動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器）

RDRAM（Rambus動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器）

EDO DRAM（擴展數據輸出動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器）

FPM DRAM（快速頁(yè)模式動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器）

其中SDRAM又可以細分為以下幾種類(lèi)型：DDR（雙倍率同步動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器）、DDR2、DDR3、DDR4（主流）、DDR5。

內存相關(guān)參數

· 內存主頻：與CPU主頻一樣，代表內存所能達到的最高工作頻率，一般用來(lái)表示內存的速度?，F在內存中都會(huì )配置高速緩存，通過(guò)分級高速緩存，來(lái)保證內存跟CPU通訊的速度越來(lái)越快。

· 內存容量：4、8GB內存為主流配置；SDRAM內存條有雙面和單面兩種設計，每一面采用8顆或9顆（多出的一顆為ECC）內存顆粒（內存芯片）。

· CL延遲：內存存取數據所需的延遲時(shí)間，就是內存接到CPU的指令后的反應速度。

· 奇/偶校驗（ECC）：數據傳送時(shí)采用的一種校正數據錯誤的一種方式，分為奇校驗和偶校驗兩種（一般企業(yè)級的內存才會(huì )有ECC校驗）。

· 存取時(shí)間：?jiǎn)挝粸閚s（納秒），數值越小，存取速度越快，價(jià)格越高。

2Rx4：指的是該內存條有兩面，每面有4個(gè)內存顆粒。

有些內存條DDRx的型號是通過(guò)PCx來(lái)表示的（即 PC3也表示DDR3）。

主流內存廠(chǎng)商

硬盤(pán) 

· 服務(wù)器有前置硬盤(pán)和后置硬盤(pán)，區別是什么 —— 不絕對

一般服務(wù)器后面插的硬盤(pán)我們稱(chēng)為本地盤(pán)（安裝服務(wù)器的操作系統、應用軟件等）。

前面的硬盤(pán)可以用作配超融合的虛擬存儲（即：在服務(wù)器上配置虛擬機的時(shí)候，一般分配前置硬盤(pán)的資源）。

· 根據硬盤(pán)的介質(zhì)主要分為兩種類(lèi)型

HDD機械硬盤(pán)

SDD固態(tài)硬盤(pán)（讀寫(xiě)速度快，價(jià)格高）

還有一種HHD混合硬盤(pán)（不僅有機械硬盤(pán)必備的磁頭、碟片、馬達等，還內置了NAND閃存顆粒）

· 存儲接口協(xié)議

SCSI、FC、SAS、SATA、PCIE等

常見(jiàn)的擴容插槽為M.2和PCI-E--服務(wù)器為PCI-E，云終端為M.2

網(wǎng)卡、存儲卡、RAID卡

這三類(lèi)卡都通過(guò)PCI插槽插在服務(wù)器的主板上（與主板的接口一般是PCI接口、現在也有PCI-X、PCI-E接口）*

· 網(wǎng)卡—通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接線(xiàn)與網(wǎng)絡(luò )交換機連接：普通場(chǎng)景使用電口網(wǎng)卡、但是在一些工業(yè)場(chǎng)景可能需要使用到光口網(wǎng)卡來(lái)提供更高速的網(wǎng)絡(luò )連接。

服務(wù)器網(wǎng)卡分類(lèi)—根據封裝協(xié)議的類(lèi)型分類(lèi)：

NIC：特指以太網(wǎng)卡，支持TCP/IP協(xié)議，應用于以太網(wǎng)絡(luò )中

CAN：融合網(wǎng)卡，本質(zhì)上是以太網(wǎng)卡，但支持FCoE功能（FC over Ethernet）

HCA：特指Infiniband網(wǎng)卡，即IB卡,應用于高帶寬、低時(shí)延的高性能計算項目中

HBA：FC-HBA網(wǎng)卡連接光纖交換機；iSCSI-HBA網(wǎng)卡，連接存儲設備

電口網(wǎng)卡：RJ45接口

光口網(wǎng)卡：LC/SC/FC/ST接口（需要和光模塊一起使用）

· 光模塊——插在光口上：用來(lái)實(shí)現光電轉換，發(fā)送端把電信號轉為光信號，通過(guò)光纖傳送后，接收端再把光信號轉為電信號（通過(guò)光纖可以傳輸很遠的距離，并且傳輸速率高）。

根據接口速率可以分為SFP（1G）、SFP+（10G）、SFP28（25G）、QSFP+（40G）、QSFP28（100G）、XFP等。

根據傳輸距離可以分為單模、多模，單模傳輸距離遠（更貴），多模傳輸距離近。

· 光纖跳線(xiàn)：用來(lái)做設備到光纖布線(xiàn)鏈路的跳接線(xiàn)（指的就是不同設備之間通過(guò)光纖布線(xiàn)鏈路來(lái)連接）

光纖接口分類(lèi)（按照接口的形狀分類(lèi)）有LC（小方型卡接式-比SC個(gè)頭?。?、SC（大方型卡接式-路由器交換機使用的最多）、FC（圓型帶螺紋-配線(xiàn)架上使用的最多）、ST（圓形卡扣連接）等，需要注意光纖跳線(xiàn)兩邊的接口和光模塊接口要一致。

· 存儲卡—通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接線(xiàn)與存儲設備連接：服務(wù)器通過(guò)存儲卡可以直接和存儲設備進(jìn)行連接，使得存儲設備為服務(wù)器提供存儲服務(wù)。HBA卡就可以稱(chēng)為存儲卡，常用的有FC-HBA（連接光纖交換機），iSCSI-HBA（連接存儲設備）。

· RAID卡—通過(guò)總線(xiàn)和硬盤(pán)連接：解決本地磁盤(pán)配置RAID的問(wèn)題，通過(guò)RAID卡這個(gè)硬件可以直接將本地磁盤(pán)配置為RAID組（也有軟件方式）。