【建議收藏】數據中心服務器基礎知識大全

時間  2020-07-23 標籤 建議收藏 數據 中心 服務器 基礎 知識 大全

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做者 |   Hardy
責編 | 阿禿

服務器對每一個從事IT工做的人來講並不陌生，可是服務器所涉及的各類知識細節，並不是你們都十分清楚，爲了讓你們深刻了解服務器的關鍵知識點，筆者特地抽時間總結了這篇科普文章，旨在幫助讀者全面瞭解服務器。今天內容就從服務器的架構和分類開始。api

按照服務器體系架構，服務器主要分爲非x86服務器和x86兩類。緩存

非x86服務器包括大型機、小型機和UNIX服務器，它們是使用RISC或EPIC，而且主要採用UNIX和其它專用操做系統，RISC處理器主要包括IBM公司的Power和PowerPC處理器，SUN和富士通合做研發的SPARC處理器。EPIC處理器主要是Intel研發的安騰處理器等。安全

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x86服務器又稱CISC架構服務器，採用Intel或其它兼容x86指令集的處理器芯片和Windows操做系統的服務器。服務器按照不一樣分類方法主要分爲以下：服務器

 

  • CISC:Complex Instruction Set Computing 複雜指令集計算
  • RISC:Reduced Instruction Set Computing 精簡指令集計算
  • EPIC:Explicitly Parallel Instruction Computing 顯式並行指令運算

實際上，服務器的分類沒有一個統一的標準，下面從多個緯度來看服務器的分類，能夠加深咱們對各類服務器的認識。

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除了從指令集、架構和功能進行分類外，還能夠從服務器外觀上分類爲塔式、機架、刀片和高密度服務器。微信

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高度計量單位

U爲機櫃安裝空間的高度度量單位，1U = 44.45 mm = 1.75 inch
 
容量計量單位

是一種容量計量單位，一般在標示內存等具備通常容量的儲存媒介之儲存容量時使用。通常指磁盤空間、文檔大小時使用。

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速率單位

指在一個數據傳送系統中，單位時間內經過設備比特、字符、塊等的平均量。通常在描述傳輸速率或帶寬時使用。若是是比特/秒，就用bit/s (kbit/s, Mbit/s) ,若是是字節/秒，就用B/s (kB/s、 MB/s、 KB/s)， 小寫的k表明1000， 大寫的K表明1024。
 
計算單位和峯值

每秒浮點運算次數(亦稱每秒峯值速度)是每秒所執行的浮點運算次數(Floating point Operations Per Second)的簡稱，被用來估算電腦效能，尤爲是在使用到大量浮點運算的科學計算領域中。

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端口自協商

是一個以太網的過程，兩個相連的設備選擇通用的傳輸參數，如速度、雙工模式和流量控制。在這個過程當中，鏈接的設備首先共享它們的能力(十、100、1000BASE-T )，而後選擇它們都支持的最高性能傳輸模式。在OSI模型中，對於以太網，在IEEE 802.3對其作了定義。
 
服務器主要軟件

BIOS(Basic Input/Output System) 是服務器上電後最早運行的軟件。它包括基本輸入輸出控制程序、上電自檢程序、系統啓動自舉程序、系統設置信息。BIOS是服務器硬件和OS之間的抽象層，用來設置硬件，爲OS運行作準備。BIOS設置程序是儲存在BIOS芯片中的。
 
UEFI(Unified Extensible Firmware Interface) 下一代BIOS是UEFI, 即統一的可擴展固定接口。這種接口用於操做系統自動從預啓動的操做環境，加載到一種操做系統上，從而使開機程序化繁爲簡，節省時間。
 
CMOS(complementary metal -oxide-semiconductor) 是電腦主機板上一塊特殊的RAM芯片，是系統參數存放的地方。CMOS存儲器是用來存儲BIOS設定後的要保存數據的。
 
BMC (baseboard management controller) 對服務器進行監控和管理。
 
OS(Operating system)和位數，主要分32bit和64bit操做系統，計算機處理器在RAM（隨機存取儲存器）處理信息的效率，取決於32位和64位版本。64位版本比32位的能夠處理更多的內存和應用程序。

簡單理解下，64位版本能夠處理的物理內存在4GB以上，高達128GB，而32位版本最多能夠處理4 GB的內存。所以，若是你在計算機上安裝32位版本的Windows，那麼安裝4GB以上的RAM是沒意義的。
 
服務器標準
 
ATCA(AdvancedTelecom Computing Architecture ) 國際標準,ATCA脫胎於在電信、航天、工業控制、醫療器械、智能交通、軍事裝備等領域應用普遍的新一代主流工業計算技術: CompactPCI標準。是爲下一代融合通訊及數據網絡應用提供的一個高性價比的，基於模塊化結構的、兼容的、並可擴展的硬件構架。
 
ATCA由一系列規範組成，包括定義告終構、電源、散熱、互聯與系統管理的核心規範PICMG3.0以及定義了點對點互聯協議的5個輔助規範組成(以太和光纖傳輸、InfiniBand傳輸、星形傳輸、PCI-Express傳輸和RapidIO傳輸)。
 
OSCA (Open Service Converged Architecture)開放服務匯聚架構，是華爲基於ATCA標準自研的服務器平臺。
 
OSTA (Open Standards Telecom Architecture)是由華爲技術公司生產的強大的服務處理平臺。它由處理器子系統、交換網絡子系統、機電子系統和設備管理子系統組成。
 
服務器的邏輯結構

服務器的構成包括處理器、硬盤、內存、系統總線等，和通用的計算機架構相似，可是因爲須要提供高可靠的服務，所以在處理能力、穩定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面要求較高。計算機的五大組成部分,最重要的部分是CPU 和內存。CPU 進行判斷和計算，內存爲CPU 計算提供數據。

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處理器緩存

緩存的出現主要是爲了解決CPU運算速度與內存讀寫速度不匹配的矛盾，由於CPU運算速度要比內存讀寫速度快不少，這樣會使CPU花費很長時間等待數據到來或把數據寫入內存。CPU緩存是位於CPU與內存之間的臨時存儲器，它的容量比內存小的多可是交換速度卻比內存要快得多。

緩存的工做原理是當CPU要讀取一個數據時，首先從緩存中查找，若是找到就當即讀取並送給CPU處理；若是沒有找到，就用相對慢的速度從內存中讀取並送給CPU處理，同時把這個數據所在的數據塊調入緩存中，可使得之後對整塊數據的讀取都從緩存中進行，沒必要再調用內存。

目前全部主流處理器大都具備一級緩存(level 1 cache，簡稱 L1 cache)和二級緩存(L2 cache)， 少數高端處理器還集成了三級緩存(L3 cache)。

  • 一級緩存可分爲一級指令緩存(instruction cache)和一級數據緩存(data cache)。一級指令緩存用於暫時存儲並向CPU 遞送各種運算指令；一級數據緩存用於暫時存儲並向CPU 遞送運算所需數據，這就是一級緩存的做用。
  • 二級緩存就是一級緩存的緩衝器：一級緩存制形成本很高所以它的容量有限，二級緩存的做用就是存儲那些CPU處理時須要用到、一級緩存又沒法存儲的數據。
  • 三級緩存和內存能夠看做是二級緩存的緩衝器，它們的容量遞增，但單位制形成本卻遞減。
 
內存(Memory)和存儲(Storage)的區別

大多數人常將內存(Memory)與儲存空間(Storage)兩個名字混爲一談,尤爲是在談到二者的容量的時候。內存(Memory)是指計算機中所安裝的隨機存取內存的容量，而儲存(Storage)是指計算機內硬盤的容量。

爲了不混淆，咱們將計算機比喻爲一個有辦公桌與檔案櫃的辦公室。檔案櫃表明計算機中提供儲存全部所需檔案及資料的硬盤，工做時將須要的檔案從檔案櫃中取出並放到辦公桌上以方便取得，辦公桌就像保持資料及數據取用方便的內存。
 
內存頻率

內存主頻和CPU主頻同樣，習慣上被用來表示內存的速度，它表明着該內存所能達到的最高工做頻率。內存主頻是以MHz(兆赫)爲單位來計量的。內存主頻越高在必定程度上表明着內存所能達到的速度越快。內存主頻決定着該內存最高能在什麼樣的頻率正常工做。
 
系統啓動方式

啓動系統一般有三種方式：冷啓動、熱啓動和復位啓動。

  • 冷啓動：過程包括上電、全面自檢、系統引導及初始化等工做；
  • 熱啓動：和冷啓動的區別是不須要從新上電、自檢的範圍很小；
  • 復位啓動：和冷啓動的區別僅僅在於無須上電。
 
主板南北橋區別

一個主板上最重要的部分能夠說就是主板的芯片組了，主板的芯片組通常由北橋芯片和南橋芯片組成，二者共同組成主板的芯片組。
 
北橋芯片主要負責實現與CPU、內存、AGP接口之間的數據傳輸，同時還經過特定的數據通道和南橋芯片相鏈接。北橋芯片的封裝模式最初使用BGA封裝模式，到Intel的北橋芯片已經轉變爲FC-PGA封裝模式，不過爲AMD處理器設計的主板北橋芯片依然還使用傳統的BGA封裝模式。
 
南橋芯片相比北橋芯片來說，南橋芯片主要負責和IDE設備、PCI設備、聲音設備、網絡設備以及其餘的I/O設備的溝通，南橋芯片到目前爲止還只能見到傳統的BGA封裝模式一種。
 
交換與路由

交換：完成信號由設備入口到出口的轉發。只要是和符合該定義的全部設備均可被稱爲交換設備。

二層交換機工做在數據鏈路層。二層交換機就是普通的交換，把數據以幀的形式發送出去。三層交換機工做在網絡層。三層交換機既能夠做交換機又能夠作路由器。

路由：是把信息從源穿過網絡傳遞到目的地的行爲，在路上，至少遇到一箇中間節點。它們的主要區別在於橋接發生在OSI參考協議的第二層（連接層），而路由發生在第三層（網絡層）。這一區別使兩者在傳遞信息的過程當中使用不一樣的信息，從而以不一樣的方式來完成其任務。

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  • 接入交換機：通常用於直接鏈接電腦。一般將網絡中直接面向用戶鏈接或訪問網絡的部分稱爲接入層。負責鏈接機櫃內部的服務器。
  • 匯聚交換機：匯聚至關於一個局部或重要的中轉站，將位於接入層和核心層之間的部分稱爲分佈層或匯聚層。完成接入層交換機流量的匯聚，並與核心層交換機鏈接。
  • 核心交換機：至關於一個出口或總彙總。完成數據報文的高速轉發，並提供對外的網絡接口。
 
堆疊和級聯

級聯和堆疊是多臺交換機或集線器鏈接在一塊兒的兩種方式。它們的主要目的是增長端口密度，主要區別：

級聯是上下關係(總線型、樹型或星型的級聯)，堆疊是平等關係(堆疊中多臺交換機做爲一個總體對外體現爲一臺邏輯設備)。

  • 級聯能夠鏈接不一樣類型或廠家的交換機，而堆疊只有在同系列的交換機之間。
  • 交換機間的級聯在理論上沒有級聯數的限制。疊堆有最大限制，堆疊中多臺交換機做爲一個總體對外體現爲一臺邏輯設備。
 
堆疊組建時會選舉出一臺交換機作爲主交換機(Master)，剩下的交換機稱爲從交換機(Slave)。主交換機是整個堆疊系統中的控制中心。堆疊中每一臺交換機都同時具有成爲主交換機或者從交換機的能力。
 
浮點數精度
 
  • 半精度浮點數是一種計算機使用的二進制浮點數數據類型。半精度浮點數使用2字節(16位)存儲。
  • 單精度浮點數格式是一種計算機數據格式，在計算機存儲器中佔用4個字節(32 bits)，利用「浮點」(浮動小數點)的方法，能夠表示一個範圍很大的數值。
  • 雙精度浮點數(Double)是計算機使用的一種數據類型。比起單精度浮點數，雙精度浮點數使用 64 位(8字節)來存儲一個浮點數。
 
時間跳變和漸變
 
NTP client和server的時間同步有兩種狀況: 時間跳變(time step)和漸變(time slew)。時間跳變是指在client和server間時間誤差(Offset)過大時(默認128ms)，瞬間調整client端的系統時間。
 
時間漸變是指時間差較小時，經過改變client端的時鐘頻率，進而改變client端中"1秒"的"真實時間"，保持client端時間連續性。若是client端比server端慢10s，client端的中每1秒現實時間是1.0005秒，雖然client端的時間仍然是1秒1秒增長的，經過調整每秒的實際時間，直到與server的時間相同。
 
FC SAN的Zone

Zone是FC SAN特有一種概念，目的用來配置同一個交換機上面不一樣設備之間的訪問權限。同在一個zone裏面的設備能夠互相訪問。Brocade交換機有個Default zone，出廠時候全部交換機端口都在一個default zone裏面，默認是不容許互相訪問的。

  • Zone能夠根據交換機端口ID(Domain 、Port ID)或者設備WWN來劃分。
  • 一個Zone裏面能夠部分設備是交換機端口ID，部分是WWN的混合Zone。
  • Hard Zone和Soft Zone是早期交換機廠商根據對Zone實現方式作的一個分類。經過硬件來實現的叫作Hard Zone，經過軟件來實現叫作soft zone；早期通常稱基於端口ID的Zone爲Hard zone，基於WWN的Zone爲Soft Zone。如今這兩個類型的Zone都是基於硬件實現。
  • 最佳使用WWN來劃分Zone，始終遵循Single Initiator原則 。
  • 交換機一般把多個Zone歸入一個Zone Set管理，每一個交換機能夠保留多個Zone Set配置，一次有且只有一個Zone Set配置可以被激活。
 
TPC基準(Benchmark)標準規範

TPC(Transaction Processing Performance Council)是由數10家會員公司建立的非盈利組織，總部設在美國。TPC的成員主要是計算機軟硬件廠家，而非計算機用戶，它的功能是制定商務應用基準程序(Benchmark)的標準規範、性能和價格度量，並管理測試結果的發佈。

TPC已經推出了多套Benchmarks，被稱爲TPC-A、TPC-B、TPC-C和TPC-D。其中A和B已通過時再也不使用了。TPC-C是在線事務處理(OLTP)的基準程序，TPC-D是決策支持(Decision Support) 的基準程序。TPC即將推出TPC-E，做爲大型企業(Enterprise)信息服務的基準程序。

TPC-C使用三種性能和價格度量，其中性能由TPC-C吞吐率衡量，單位是tpmC。tpm是Transactions Per Minute的簡稱；C指TPC中的C基準程序。它的定義是每分鐘內系統處理的新訂單個數。
 
CPU親和性

處理器親和性又稱處理器關聯。經過處理器關聯能夠將虛擬機或虛擬處理器映射到一個或多個物理處理器上。該技術基於對稱多處理機操做系統中的Native Central Queue調度算法。隊列(Queue)中的每個任務(進程或線程)都有一個標籤(Tag)來指定它們傾向的處理器。在分配處理器的階段，每一個任務就會分配到它們所傾向的處理器上。

處理器親和性利用了這樣一個事實，就是進程上一次運行後的殘餘信息會保留在處理器的狀態中(也就是指處理器的緩存)。若是下一次仍然將該進程調度到同一個處理器上，就能避免一些很差的狀況(好比緩存未命中)，使得進程的運行更加高效。

調度算法對於處理器親和性的支持各不相同。有些調度算法在它認爲合適的狀況下會容許把一個任務調度到不一樣的處理器上。好比當兩個計算密集型的任務(A和B)同時對一個處理器具備親和性時，另一個處理器可能就被閒置了。這種狀況下許多調度算法會把任務B調度到第二個處理器上，使得多處理器的利用更加充分。

處理器親和性可以有效地解決一些高速緩存的問題，但卻不能緩解負載均衡的問題。並且，在異構系統中，處理器親和性問題會變得更加複雜。
 
簡單網絡管理協議(SNMP)

SNMPv1/v2/v3/v2c協議主要用於網絡監控和管理。在SNMP模型中，有一或多個管理系統和多個被管理系統。每個被管理系統上有運行一個代理(Agent)軟件經過SNMP向管理系統報告信息。一個SNMP管理的網絡由下列三個關鍵組件組成:

  • 網絡管理系統 (NMS): 運行應用程序監視並控制被管理的設備。也稱爲管理實體(managing entity)，網絡管理員在這兒與網絡設備進行交互。NMS提供網絡管理須要的大量運算和記憶資源。一個被管理的網絡可能存在一個以上的NMS。
  • 被管理的設備(managed device): 一個被管理的設備是一個網絡節點，它包含一個存在於被管理的網絡中的SNMP代理。被管理的設備經過管理信息庫(MIB)收集並存儲管理信息，而且讓網絡管理系統可以經過SNMP代理者獲取這項信息。
  • 代理(agent): 運行在被管理設備中的網絡管理軟件。代理控制本機的管理信息，以和SNMP兼容的格式發送這些信息。

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