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伺服器關鍵部件:CPU、記憶體和硬碟

2024-03-24碼農

內容來自「 」。伺服器作為網路的節點,儲存、處理網路上80%的數據、資訊,被稱為互聯 網的靈魂 它不僅是一個簡單的機器,更像是一個精密的工程 ,由多個關鍵元件相互配合, 以實作高效的數據處理和儲存。

01

什麽是伺服器

伺服器是在網路中為其他客戶機提供服務的高效能電腦 ;具有高速的CPU運算能力,能夠長時間的可靠執行,有強大的I/O外部數據吞吐能力以及更好的擴充套件性

伺服器的內部結構與普通電腦內部結構類似(CPU、硬碟、記憶體、系統匯流排等)

伺服器Server :間接服務於多人;個人電腦PC:直接服務於個人

下載連結:

02

伺服器的分類

01 外形結構分類

工業場景使用比較多的就是架式伺服器(一般2U )和 刀鋒伺服器 (架式伺服器的高密度版,一般8U或10U),插拔的每一個刀片都可以理解為是一個伺服器)

1. 塔式伺服器 :外形以及結構跟立式PC的主機差不多

2. 機架式伺服器 :外觀統一標準,配合機櫃使用

3.刀片式伺服器 :機架式機箱內插裝多個卡式的伺服器單元(比較貴)

02 按照CPU體系架構分類

1.CISC伺服器(復雜指令集)

X86架構:AMD、Intel做的比較好,32位元的x86處理器

X86-64架構:64位元的x86擴充套件處理器,有時也稱為x64、 IA-32、EMT64等架構

2.RISC伺服器(簡單指令集)

ARM架構——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、聯發科、三星獵戶等, MCU端有STM32、GD32等

伺服器處理器有華為海思鯤鵬、 Ampere 、亞馬遜Craviton

3.MPIS架構、PowerPC架構、SPARC架構(可延伸處理器架構)

4.VLIW伺服器(超長指令集)

Inter IA-64架構、AMD Athlon 64架構

03 按照網路規模場景分類

企業級、入門級

04 按照用途分類

通用型、專用伺服器

05 也可以簡單把伺服器分為X86伺服器和非X86伺服器

X86: PC伺服器,基於 CISC 復雜指令集(即我們使用的個人筆記本也可以理解為X86伺服器)

非X86: 主要包括大型電腦、小型機和Unix伺服器,這類伺服器一般需要使用專門的作業系統(像X86只需要windows或linux就可以)

非X86和X86的區別

1.X86我們一般都稱之為微 型機,而非X86的運算能力和效能要高很多, 在伺服器市場的定位為中高端,價格昂貴。

(但是隨著雲端運算的提出以及平行計算思想的提出,我們可以將一個大任務分為多個小任務,並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作大型的運算,因此雖然X86伺服器的效能和可靠性並沒有提升,但是整個X86集群的可靠性和效能得到了提升)@網 絡 工 程 師 俱 樂 部

2.X86伺服器的通用型要比非X86好很多。

(例如Hypersion軟體,對於所有的X86伺服器,虛擬化軟體都可以使用-KVM、VMware等虛擬化軟體就可以在所有X86伺服器上執行)

3.非X86伺服器有很強的客製化特性。

(不同廠商的非X86伺服器需要客製化的作業系統、客製化的虛擬化軟體-廠商A的非X86伺服器的虛擬化軟體就不能執行在廠商B的非X86伺服器上),所以非X86伺服器的橫向相容性和擴充套件性就很差。

03

伺服器的組成

硬體組成

CPU、記憶體、硬碟、電源、風扇

IO (陣列卡、網卡、HBA卡、HCA卡-套用於IB網路上的網卡等)

管理模組 (帶內-消耗伺服器資源/帶外管理,伺服器有專門的管理口-連線的是伺服器內部的一個管理元件)

軟體組成

固件 (系統固件、硬體固件-例如BIOS/UEFI)

系統軟體 (程式語言程式、作業系統、資料庫管理系統等)

套用軟體 (通用/客製套用軟體、商用套用軟體等)

01 中央處理器CPU

CPU主要由ALU算數邏輯運算單元、Cache高速緩沖記憶體、Bus匯流排組成

1 .CPU常見參數

(1)主頻

CPU的時脈,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:主頻並不是固定不變的,在一些場景下可以超頻執行,不過會傷害CPU的使用壽命

降頻:在節能模式下,系統CPU會進行降頻,增強續航

(2)核數

表示CPU的並列處理能力,核數越多並列處理速度越快

(3)執行緒

指的是處理器的邏輯執行緒數量,一般一個核數對應一個執行緒

超執行緒:一個物理核可以對應多個執行緒(將一個核心分為多個小的核心進行平行計算),實作單核可以並列處理多個事務,提高效率

(4)快取

快取也可以稱為多級緩存,用來緩解記憶體帶來的瓶頸;目前有2級、3級緩存。緩存量越大越好(因為目前記憶體發展滯後於CPU的)

(5)FSB前端匯流排

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

(6)VT虛擬化技術

VT是Inter的技術,AND對應的是ADM-v技術

能夠滿足對不同的上層作業系統對底層處理器的呼叫

02 記憶體

記憶體是和CPU配合工作的,CPU用於計算的時候會將所需要的數據和指令緩存在記憶體中,記憶體同時也需要和硬碟進行通訊。

1.記憶體主要分為RAM(隨機記憶體)、ROM(唯讀記憶體)、Cache(快取)

(1)RAM :與CPU直接交換的記憶體,也叫主記憶體(記憶體),可以隨時讀寫

(2)ROM :一般在記憶體制造時就將相關數據寫入到ROM中(一般存放電腦基本程式和數據),裏面的資訊只能讀出;斷電不會遺失

(3)Cache :高速緩沖記憶體,位於CPU和記憶體之間,是一個讀寫速度比主記憶體更快的記憶體(向主記憶體進行數據的讀寫時,這些數據業戶別儲存進高速緩沖記憶體中)

當進行數據讀取與存取時,CPU直接從高速緩沖記憶體讀取,而不是存取較慢的主記憶體;如果需要的數據在Cache中沒有,則CPU再去主記憶體讀取數據。

2.記憶體型別的分類

記憶體主要分為SRAM靜態隨機讀寫記憶體,DRAM動態隨機讀寫記憶體。

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

DRAM通常就是我們使用的記憶體,主要由以下幾種型別

SDRAM(同步動態隨機存取記憶體)

RDRAM(Rambus動態隨機存取記憶體)

EDO DRAM(擴充套件數據輸出動態隨機存取記憶體)

FPM DRAM(快速頁模式動態隨機存取記憶體)

其中SDRAM又可以細分為以下幾種型別

DDR(雙倍率同步動態隨機存取記憶體)、DDR2、DDR3、DDR4(主流)、DDR5

3.記憶體相關參數

(1)記憶體主頻

與CPU主頻一樣,代表記憶體所能達到的最高工作頻率,一般用來表示記憶體的速度。

現在記憶體中都會配置快取,透過分級快取,來保證記憶體跟CPU通訊的速度越來越快。@網 絡 工 程 師 俱 樂 部

(2)記憶體容量

4、8GB記憶體為主流配置;SDRAM記憶體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)記憶體顆粒(記憶體芯片)。

(3)CL延遲

記憶體存取數據所需的延遲時間,就是記憶體接到CPU的指令後的反應速度。

(4)奇/偶校驗(ECC)

數據傳送時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(一般企業級的記憶體才會有ECC校驗)。

(5)存取時間

單位為ns(納秒),數值越小,存取速度越快,價格越高。

2Rx4:指的是該記憶體條有兩面,每面有4個記憶體顆粒。

有些記憶體條DDRx的型號是透過PCx來表示的(即 PC3也表示DDR3)。

4.主流記憶體廠商

03 硬碟

1.伺服器有前置硬碟和後置硬碟,區別是什麽—— 不絕對

一般伺服器後面插的硬碟我們稱為本地盤(安裝伺服器的作業系統、套用軟體等)。

前面的硬碟可以用作配超融合的虛擬儲存(即:在伺服器上配置虛擬機器的時候,一般分配前置硬碟的資源)。

2.根據硬碟 的介質主要分為兩種型別

HDD機械硬碟

SDD固態硬碟(讀寫速度快,價格高)

還有一種HHD混合硬碟(不僅有機械硬碟必備的磁頭、碟片、馬達等,還內建了NAND快閃記憶體顆粒)

3.儲存介面協定

SCSI、FC、SAS、、SATA、PCIE等

常見的擴容插槽為M.2和PCI-E--伺服器為PCI-E,雲終端為M.2

04 網卡、記憶卡、RAID卡

這三類卡都透過PCI插槽插在伺服器的主機板上 (與主機板的介面一般是PCI介面、現在也有PCI-X、PCI-E介面)*

1.網卡—透過網路連線線與網路交換機連線

普通場景使用電口網卡、但是在一些工業場景可能需要使用到光口網卡來提供更高速的網路連線。

(1)伺服器網卡分類—根據封裝協定的型別分類

NIC:特指乙太網路卡,支持TCP/IP協定,套用於乙太網路絡中

CAN:融合網卡,本質上是乙太網路卡,但支持FCoE功能(FC over Ethernet)

HCA:特指Infiniband網卡,即IB卡,套用於高頻寬、低時延的高效能計算計畫中

HBA:FC-HBA網卡連線光纖交換機;iSCSI-HBA網卡,連線儲存裝置

電口網卡:RJ45介面

光口網卡:LC/SC/FC/ST介面(需要和光模組一起使用)

2.光模組——插在光口上

用來實作光電轉換,發送端把電訊號轉為光訊號,透過光纖傳送後,接收端再把光訊號轉為電訊號(透過光纖可以傳輸很遠的距離,並且傳輸速率高)。

(1)根據介面速率可以分為SFP(1G)、SFP+(10G)、SFP28(25G)、QSFP+(40G)、QSFP28(100G)、XFP等。

(2)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。

3.光纖跳線

用來做裝置到光纖布線鏈路的跳接線(指的就是不同裝置之間透過光纖布線鏈路來連線)

光纖介面分類(按照介面的形狀分類)

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(圓形卡扣連線)等。

需要註意: 光纖跳線兩邊的介面和光模組介面要一致。

4 .記憶卡—透過網路連線線與儲存裝置連線

伺服器透過記憶卡可以直接和儲存裝置進行連線,使得儲存裝置為伺服器提供儲存服務。@網 絡 工 程 師 俱 樂 部

HBA卡就可以稱為記憶卡,常用的有FC-HBA(連線光纖交換機),iSCSI-HBA(連線儲存裝置)。

5 .RAID卡—透過匯流排和硬碟連線

解決本地磁盤配置RAID的問題,透過RAID卡這個硬體可以直接將本地磁盤配置為RAID組(也有軟體方式)。

來源:網路工程師俱樂部

連結:

https://mp.weixin.qq.com/s/6rtLiPeuQ9YjnIryTr1I-g

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