服務(wù)器內(nèi)部揭秘（CPU、內(nèi)存、硬盤）

服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，存儲、處理網(wǎng)絡(luò)上80％的數(shù)據(jù)、信息，被稱為互聯(lián)網(wǎng)的靈魂。它不僅是一個簡單的機器，更像是一個精密的工程，由多個關(guān)鍵組件相互配合，以實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)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，能夠長時間的可靠運行，有強大的I/O外部數(shù)據(jù)吞吐能力以及更好的擴展性。服務(wù)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通計算機內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似（CPU、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等）。

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

02 服務(wù)器的分類

外形結(jié)構(gòu)分類 

工業(yè)場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），插拔的每一個刀片都可以理解為是一個服務(wù)器）。

· 塔式服務(wù)器：外形以及結(jié)構(gòu)跟立式PC的主機差不多。

· 機架式服務(wù)器：外觀統(tǒng)一標準，配合機柜使用。

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

按照CPU體系架構(gòu)分類 

· CISC服務(wù)器（復(fù)雜指令集）

X86架構(gòu)：AMD、Intel做的比較好，32位的x86處理器。

X86-64架構(gòu)：64位的x86擴展處理器，有時也稱為x64、IA-32、EMT64等架構(gòu)。

· RISC服務(wù)器（簡單指令集）

ARM架構(gòu)主要是手機端的CPU和MCU。手機端CPU廠商有高通驍龍、華為麒麟、聯(lián)發(fā)科、三星獵戶等，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(gòu)、PowerPC架構(gòu)、SPARC架構(gòu)（可擴展處理器架構(gòu)）

· VLIW服務(wù)器（超長指令集）

Inter IA-64架構(gòu)、AMD Athlon 64架構(gòu)。

按照網(wǎng)絡(luò)規(guī)模場景分類 

企業(yè)級、入門級

按照用途分類 

通用型、專用服務(wù)器

也可以簡單把服務(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(fù)雜指令集（即我們使用的個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，這類服務(wù)器一般需要使用專門的操作系統(tǒng)（像X86只需要windows或linux就可以）。

非X86和X86的區(qū)別

· X86我們一般都稱之為微型機，而非X86的運算能力和性能要高很多，在服務(wù)器市場的定位為中高端，價格昂貴。但是隨著云計算的提出以及并行計算思想的提出，我們可以將一個大任務(wù)分為多個小任務(wù)，并將其分配過不同的機器進行運算，就可以使用多個微型機來實現(xiàn)大型的運算，因此雖然X86服務(wù)器的性能和可靠性并沒有提升，但是整個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。不同廠商的非X86服務(wù)器需要定制化的操作系統(tǒng)、定制化的虛擬化軟件-廠商A的非X86服務(wù)器的虛擬化軟件就不能運行在廠商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(nèi)存、硬盤、電源、風(fēng)扇

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

· 管理模塊（帶內(nèi)-消耗服務(wù)器資源/帶外管理，服務(wù)器有專門的管理口-連接的是服務(wù)器內(nèi)部的一個管理組件）

軟件組成

· 固件（系統(tǒng)固件、硬件固件-例如BIOS/UEFI）

· 系統(tǒng)軟件（編程語言程序、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等）

· 應(yīng)用軟件（通用/定制應(yīng)用軟件、商用應(yīng)用軟件等）

中央處理器CPU 

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

CPU常見參數(shù)

· 主頻：CPU的時鐘頻率，指的是每秒CPU能夠運算的次數(shù)，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，在一些場景下可以超頻運行，不過會傷害CPU的使用壽命；降頻：在節(jié)能模式下，系統(tǒng)CPU會進行降頻，增強續(xù)航。

· 核數(shù)：表示CPU的并行處理能力，核數(shù)越多并行處理速度越快。

· 線程：指的是處理器的邏輯線程數(shù)量，一般一個核數(shù)對應(yīng)一個線程。

超線程：一個物理核可以對應(yīng)多個線程（將一個核心分為多個小的核心進行并行計算），實現(xiàn)單核可以并行處理多個事務(wù)，提高效率。

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

· FSB前端總線：表示了CPU和外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取?/p>

· TDP熱設(shè)計功耗：當芯片達到最大負荷時熱量釋放的指標，是電腦的冷卻系統(tǒng)必須有能力驅(qū)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(yīng)的是ADM-v技術(shù)，能夠滿足對不同的上層操作系統(tǒng)對底層處理器的調(diào)用。

內(nèi)存 

內(nèi)存是和CPU配合工作的，CPU用于計算的時候會將所需要的數(shù)據(jù)和指令緩存在內(nèi)存中，內(nèi)存同時也需要和硬盤進行通信。

內(nèi)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(nèi)部存儲器，也叫主存（內(nèi)存），可以隨時讀寫。

· ROM：一般在內(nèi)存制造時就將相關(guān)數(shù)據(jù)寫入到ROM中（一般存放計算機基本程序和數(shù)據(jù)），里面的信息只能讀出；斷電不會丟失。

· Cache：高速緩沖存儲器，位于CPU和內(nèi)存之間，是一個讀寫速度比主存更快的存儲器（向主存進行數(shù)據(jù)的讀寫時，這些數(shù)據(jù)業(yè)戶別存儲進高速緩沖存儲器中）。

當進行數(shù)據(jù)讀取與訪問時，CPU直接從高速緩沖存儲器讀取，而不是訪問較慢的主存；如果需要的數(shù)據(jù)在Cache中沒有，則CPU再去主存讀取數(shù)據(jù)。

內(nèi)存類型的分類：內(nèi)存主要分為SRAM靜態(tài)隨機讀寫內(nèi)存，DRAM動態(tài)隨機讀寫內(nèi)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(nèi)存，主要由以下幾種類型：

SDRAM（同步動態(tài)隨機存取存儲器）

RDRAM（Rambus動態(tài)隨機存取存儲器）

EDO DRAM（擴展數(shù)據(jù)輸出動態(tài)隨機存取存儲器）

FPM DRAM（快速頁模式動態(tài)隨機存取存儲器）

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

內(nèi)存相關(guān)參數(shù)

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

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

· CL延遲：內(nèi)存存取數(shù)據(jù)所需的延遲時間，就是內(nèi)存接到CPU的指令后的反應(yīng)速度。

· 奇/偶校驗（ECC）：數(shù)據(jù)傳送時采用的一種校正數(shù)據(jù)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(nèi)存才會有ECC校驗）。

· 存取時間：單位為ns（納秒），數(shù)值越小，存取速度越快，價格越高。

2Rx4：指的是該內(nèi)存條有兩面，每面有4個內(nèi)存顆粒。

有些內(nèi)存條DDRx的型號是通過PCx來表示的（即 PC3也表示DDR3）。

主流內(nèi)存廠商

硬盤 

· 服務(wù)器有前置硬盤和后置硬盤，區(qū)別是什么 —— 不絕對

一般服務(wù)器后面插的硬盤我們稱為本地盤（安裝服務(wù)器的操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等）。

前面的硬盤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候，一般分配前置硬盤的資源）。

· 根據(jù)硬盤的介質(zhì)主要分為兩種類型

HDD機械硬盤

SDD固態(tài)硬盤（讀寫速度快，價格高）

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

· 存儲接口協(xié)議

SCSI、FC、SAS、SATA、PCIE等

常見的擴容插槽為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

這三類卡都通過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(xiàn)在也有PCI-X、PCI-E接口）*

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

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

NIC：特指以太網(wǎng)卡，支持TCP/IP協(xié)議，應(yīng)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(yīng)用于高帶寬、低時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(shè)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：用來實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，發(fā)送端把電信號轉(zhuǎn)為光信號，通過光纖傳送后，接收端再把光信號轉(zhuǎn)為電信號（通過光纖可以傳輸很遠的距離，并且傳輸速率高）。

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

根據(jù)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：用來做設(shè)備到光纖布線鏈路的跳接線（指的就是不同設(shè)備之間通過光纖布線鏈路來連接）

光纖接口分類（按照接口的形狀分類）有LC（小方型卡接式-比SC個頭小）、SC（大方型卡接式-路由器交換機使用的最多）、FC（圓型帶螺紋-配線架上使用的最多）、ST（圓形卡扣連接）等，需要注意光纖跳線兩邊的接口和光模塊接口要一致。

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

· RAID卡—通過總線和硬盤連接：解決本地磁盤配置RAID的問題，通過RAID卡這個硬件可以直接將本地磁盤配置為RAID組（也有軟件方式）。