认识服务器教程

出处：网上三好街作者：网上三好街时间：2004-9-17 14:20:00

硬盘篇

　如果我们把服务器当作网络数据存储的核心，那么服务器硬盘就是这个核心的数据仓库，所有的软件和用户数据都存储在服务器硬盘里。对用户来说，储存在服务器上的数据是最宝贵的，因此服务器硬盘的可靠性和速度是非常重要的。为了使硬盘能够适应大数据量、超长工作时间的工作环境，服务器一般采用高速、稳定、安全的SCSI硬盘。

　　目前主流的硬盘接口有两种，分为IDE硬盘与SCSI硬盘；IDE硬盘就是我们日常所用的硬盘，它由于价格便宜而性能也不差，因此在PC上得到了广泛的应用，目前个人电脑上使用的硬盘绝大多数均为此类型硬盘。另一类SCSI硬盘了（SCSI——Small Computer System Interface小型计算机系统接口），由于其性能好，因此在服务器上普遍均采用此类硬盘产品，但它的价格比较昂贵，所以在普通PC上应用得很少。

　　同普通PC机的硬盘相比，服务器上使用的硬盘具有如下四个特点：

　　1、速度快

　　服务器使用的硬盘转速快，可以达到每分钟7200或10000转，甚至更高；它还配置了较大硬盘缓存；平均访道时间短；外部传输率和内部传输率更高，最高的数据传输率可达320MB。

　　2、可靠性高

　　服务器硬盘几乎是24小时不停地运转，因此承受着巨大的工作量。可以说，硬盘如果出了问题，后果不堪设想。所以，现在的硬盘都采用了S.M.A.R.T技术，而且服务器硬盘一般都能承受300G到1000G的冲击力。

　　3、使用SCSI接口

　　多数服务器采用了数据吞吐量大、CPU占有率低的SCSI硬盘。SCSI硬盘必须通过SCSI接口才能使用，有的服务器主板集成了SCSI接口，有的安有专用的SCSI接口卡。

　　4、可支持热插拔

　　热插拔（Hot Swap）是一些服务器支持的硬盘安装方式，可以在服务器不停机的情况下，拔出或插入一块硬盘，操作系统自动识别硬盘的改动。这种技术对于24小时不间断运行的服务器来说，是非常必要的。

　　由于SCSI具有CPU占用率低，多任务并发操作效率高，连接设备多，连接距离长等优点，对于大多数的服务器应用，建议采用SCSI硬盘，并采用最新的Ultra160 SCSI控制器。对于低端的小型服务器应用，可以采用最新的IDE硬盘和控制器。

　　在确定了硬盘的接口和类型之后，就要考虑到具体的硬盘性能和技术指标了，如转速、单碟容量、平均寻道时间、缓存等因素，结合资金预算，来定制适合自己的服务器硬盘。在具体的应用中，首先应选用寿命长、故障率低的硬盘，可降低故障出现的几率和次数。这方面应主要考虑硬盘的平均无故障时间和数据保护技术，平均无故障时间越大越好，如某些服务器采用的硬盘平均无故障时间超过120万小时，而硬盘所共有的S.M.A.R.T.（自监测、分析、报告技术）以及类似技术，如seagate和IBM的DST（驱动器自我检测）和DFT（驱动器健康检测），对于保存在硬盘中数据的安全性有着重要意义。

　　由于SCSI硬盘在技术方面比较复杂，我们会在以后专门讲解这方面的技术。感兴趣的朋友，可以查询更多产品报价。向有关经销商提及SOHUIT将会有更好的服务和价格。

机箱篇

　网络和计算机已经普及到我们的生活中了，而且现在对等网模式对于网络应用来说已经有些力不从心了，所以不少单位已经将网络构架转为服务器/客户机模式，但是由于国内的计算机普及时间还短，所以造成了一些单位对服务器产品的误解。小编就曾见过某单位使用的服务器采用了ATI RADEON 9800Pro芯片的显卡，这样的情况其实也并不少见，因为在一些人的印象中服务器就是高端PC的代名词，这就是对服务器不了解所造成的后果。那么服务器产品和普通PC在结构，功能以及性能上究竟有什么不同呢？今天我们介绍的就是服务器的一些特点以及和普通PC区别。

　　外型上，服务器的机箱有各种形态，从最小的1U刀片式服务器到最大的机柜式机箱，几乎涵盖了我们能见到的任何形态的机箱，但多数形态还是我们比较常见的那种立式机箱。服务器机箱在功能上也不再是一个容器的形式了，一个标准的服务器机箱应该包括以下几点：安全性、散热性和冗余性。

　　1.安全性是指物理上的安全，通常服务器机箱的前端面板都是带有折页的可活动形式，而且电源开关与光驱和硬盘等设备都被设计在面板内部。这样可以可以防止人为的误操作而造成服务器的停机与重启，或者在进行安装、拆卸硬盘或光驱时出现故障。

　　2.由于服务器所使用的CPU多为两个或更多，而且加上内部多采用硬盘阵列的形式，使得服务器内部发热量很大，所以良好的散热性是一款服务器机箱的必备条件。在材质上，普通PC使用的机箱一般是采用钢板，而服务器机箱使用的材料一般有两种——全铝质和铝合金。也有用钢板、镁铝合金作为材料的机箱。为了达到散热的效果，服务器机箱除了要安装多个风扇外，机箱内的散热系统设计也是非同寻常的。一般情况下在服务器机箱背面有两个风扇位，可以安装两个风扇。当然这两个风扇并不都是吹风的，而是一吹一抽的形式，形成一个良好的散热循环系统将机箱内的热空气迅速抽出，以降低机箱内的温度。

　　3.为了保证服务器不间断的工作，冗余技术使用于机箱内的绝大部分配件上，当然电源和风扇也不例外。为了确保机箱内良好的散热系统不因为某一个或几个风扇坏了而被破坏，现在很多的服务器机箱都采用了自动切换的冗余风扇。系统工作正常时，主风扇工作，备用风扇不工作，当主风扇出现故障或转速低于规定转速时，自动启动备用风扇。备用风扇平时处于停转状态，从保证在工作风扇损坏时马上接替服务，不会造成由于系统风扇损坏而使系统内部温度升高产生工作不稳定或停机现象。服务器的冗余电源的工作形式也与风扇类似，只是功能方面更强大，有些服务器电源还有UPS功能。

　　有关服务器机箱方面的问题我们今天先讨论到这里，我们也会在今后陆续推出有关服务器方面的信息和介绍，希望有兴趣的网友可以继续关注我们。

　　名词解释：冗余，Redundan,自动备援,即当某一设备发生损坏时,它可以自动作为后备式设备替代该设备。UPS,不断电电源系统(Uninterruptible Power System(or Supply))。其功能为保护贵重的仪器设备，延长紧急安全逃生设备之电力，避免电力中断或电力不稳的现象减短设备的寿命，防止电源的高突波危害与损坏设备等。

内存篇

我们继续来介绍服务器中的配件——内存，其实服务器内存与普通内存在结构与外观上基本没什么区别。服务器内存与普通内存相比只是拥有一些更新的技术，如ECC，热拔插等，这样的技术能保证服务器具有极高的稳定性和纠错能力。

　　首先我们来看看ECC（纠错技术），在普通的内存上其实也会使用查错技术——同位检查码，同位检查码被广泛地使用在侦错码上，它们增加一个检查位给每个资料的字元或字节，并且能够侦测到一个字符中所有奇偶同位的错误。但同位检查码有一个缺点，当计算机查到某个Byte有错误时，并不能确定错误在哪一个位，也就无法修正错误。

　　基于上述情况，产生了一种新的内存纠错技术，那就是ECC，ECC本身并不是一种内存型号，也不是一种内存专用技术，它是一种广泛应用于各种领域的计算机指令，是一种指令纠错技术。ECC的英文全称是“ Error Checking and Correcting”，对应的中文名称就叫做“错误检查和纠正”，从这个名称我们就可以看出它的主要功能就是“发现并纠正错误”，它比奇偶校正技术更先进的方面主要在于它不仅能发现错误，而且能纠正这些错误，这些错误纠正之后计算机才能正确执行下面的任务，确保服务器的正常运行。

　　而且ECC并不是指内存型号，因为它并不是影响内存结构和存储速度的技术，它可以应用到不同的内存类型之中，就象以前讲到的“奇偶校正”内存，它也不是一种内存，最开始应用这种技术的是EDO内存，而ECC内存主要是从SD内存开始得到了广泛应用。

　　但是ECC内存只能同时检测和纠正单一比特错误，但如果同时检测出两个以上比特的数据有错误，则无能为力。针对这一情况，IBM开发了一种新的纠错技术——Chipkill技术，但是这种技术现在还没有大量普及，只在少部分的高端产品中出现。

　　而热拔插则通俗得多了，是指可以在服务器不断电的情况下进行更换或添加内存，目前这种技术已经被很多主板所采用。

　　由于服务器内存在各种技术上相对普通计算机来说要严格得多，它强调的不仅是内存的速度，而是它的内在纠错技术能力和稳定性。所以在外频上目前来说只能是紧跟兼容机或普通台式内存之后。内存、其它配件也一样，要尽量同步进行，否则就会影响整个服务器的性能。目前主要的服务器内存品牌主要有Kingmax、kinghorse、现代、三星、kingstone、NEC等，但市场上常见的还是前几个品牌，而且质量方面也能得到比较好的保障。

CPU篇

我们要介绍的是服务器的核心，也可以说是整个计算机系统的核心——CPU。在大家的印象中，服务器CPU也代表了了高性能和高价格。正是因为服务器CPU的高性能需要提高加工工艺和增加物理成本，造成了要比普通CPU在价格方面高出一个档次。

　　影响服务器CPU性能有很多方面的因素，不过我们还是结合普通CPU的参数来看看服务器CPU究竟有什么不同。

　　二级缓存：

　　二级缓存大小是CPU的重要指标之一，其性能与容量大小对CPU速度的影响非常大。比如Intel就用二级缓存作为区别“奔腾”和“赛扬”的主要依据。简单地讲，缓存就是用来存储一些常用或即将用到的数据或指令，当需要这些数据或指令的时候直接从缓存中读取，这样比到内存甚至硬盘中读取要快得多，能够大幅度提升CPU的处理速度。

　　由于现在处理器的时钟频率已经很高了，一旦出现一级缓存未命中的情况，性能将明显恶化。在这种情况下采用的办法是在处理器芯片之外再加缓存，称为二级缓存。二级缓存实际上是CPU和主存之间的真正缓冲。二级缓存的容量通常应比一级缓存大一个数量级以上。二级缓存的大小一般为128KB、256KB或512KB。在如今的处理器，普遍采用256KB或512KB同步Cache，所谓同步是指Cache和CPU采用了相同的时钟周期，以相同的速度同步工作，相对于异步Cache，性能有不少的提高。由于二级缓存的制作工艺采用与CPU相同的半导体工艺，所以起成本非常高。像Intel Xeon系列CPU普遍采用2MB的二级缓存，在物理成本上就要比普通CPU高出不少。

　　指令系统：

　　现在的服务器中存在着两大类的CPU，其一就是以Intel x86为代表的CISC（复杂指令集），另一类就是以PowerPC为代表的RISC（精简指令集）。而且这两类处理器不论是硬件还是软件，相互之间都是不兼容的。

　　通过对CISC型处理器进行测试显示，各种指令的使用频率相当悬殊，最常使用的是一些比较简单的指令，它们仅占指令总数的20％，但在程序中出现的频率却占80％。复杂的指令系统肯定会增加处理器的内部复杂性，并且使处理器的研制周期和成本都提高，并且降低系统的整体速度。基于上述原因，在20世纪80年代，RISC型CPU诞生了，相对于CISC型CPU ,RISC型CPU不仅精简了指令系统，还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”，大大增加了并行处理能力（并行处理是指一台服务器有多个CPU同时处理，这种技术能够大大提升服务器的数据处理能力。）。也就是说在同等频率下，采用RISC架构的CPU比CISC架构的CPU性能高出不少，这是由CPU的技术特征决定的。目前在中高端服务器中普遍采用这一指令系统的CPU，特别是高端服务器全都采用RISC指令系统的CPU。RISC指令系统更加适合高档服务器的操作系统UNIX，Linux也是属于UNIX类的操作系统。

　　处理器主频：

　　主频，也就是CPU运算时的工作频率（1秒内发生的同步脉冲数）的简称。单位是Hz。它决定计算机的运行速度，随着计算机的发展，主频由过去MHZ发展到了现在的GHZ（1G=1024M）。通常来讲，在同系列处理器主频越高就代表计算机的速度也越快，但对与不同类型的处理器，它就只能作为一个参数来作参考。另外CPU的运算速度还要看CPU的流水线和构架等方面的性能指标，因此主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。

　　说到处理器主频，就要提到与之密切相关的两个概念：倍频与外频，它们的关系可以这样表达：主频＝外频×倍频。我们可以把外频看作工厂的一条生产线，而倍频则是生产线的条数，一个工厂生产速度的快慢(主频)自然就是生产线的速度(外频)乘以生产线的条数(倍频)了。现在的处理器厂商基本上都已经把倍频锁死，要超频只有从外频下手，通过倍频与外频的搭配来对主板的跳线或在BIOS中设置软超频，从而达到计算机总体性能的部分提升。所以在购买的时候要尽量注意CPU的外频。

　　说到这里我们不得不特别提示一下，外频与前端总线(FSB)频率很容易被混为一谈，前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万次，而前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量，单位为MB/s。

　　最后值得注意的一点，虽然CPU是决定服务器性能最重要的因素之一，但是如果没有其他配件的支持和配合，CPU也不能发挥出它应有的性能。

SCSI硬盘篇
　SCSI的英文名称是“Small Computer System Interface”，中文翻译为"小型计算机系统专用接口"；顾名思义，这是为了小型计算机设计的扩充接口，它可以让计算机加装其他外设设备以提高系统性能或增加新的功能，例如硬盘、光驱、扫描仪等。近年来则因个人计算机性能、扩充需求均大增，使SCSI在PC上的应用也越来越多。

　　其实,SCSI也不算是新的接口类型，从1986年正式订下SCSI的标准以来，至今也经历了将近20年的时间。早期的苹果电脑公司率先将SCSI选定为Mac计算机的标准接口。而PC方面因为SCSI接口卡和设备相对昂贵，因此SCSI并未受到青睐。但是现在支持SCSI接口的外设产品从原本仅有硬盘、磁带机两种，增加到扫描仪、光驱、刻录机、MO等各种设备，加上制造技术的进步，因此现在的SCSI市场已经比较成熟了。

　　我们衡量一款SCSI硬盘的性能时，主要参考以下几个指标：

　　主轴转速

　　主轴转速是一个比较重要的性能参数，也决定了硬盘内部传输速度和持续传输速度的第一决定因素。如今硬盘的转速多为5400rpm、7200rpm、10000rpm和15000rpm。从目前的情况来看，10000rpm的SCSI硬盘具有性价比高的优势，也是是目前SCSI硬盘的主流。

　　内部传输率

　　内部传输率的高低是评价一个硬盘整体性能的决定性因素，硬盘数据传输率分为内外部传输率。通常称外部传输率也为突发数据传输率或接口传输率，指从硬盘的缓存中向外输出数据的速度。由于硬盘的内部传输率要小于外部传输率，所以只有内部传输率才可以作为衡量硬盘性能的真正标准。

　　单碟容量

　　除了对于容量增长的贡献之外，单碟容量的另一个重要意义在于提升硬盘的数据传输速度。单碟容量的提高得益于磁道数的增加和磁道内线性磁密度的增加。磁道数的增加对于减少磁头的寻道时间大有好处，因为磁片的半径是固定的，磁道数的增加意味着磁道间距离的缩短，而磁头从一个磁道转移到另一个磁道所需的就位时间就会缩短。

　　平均寻道时间

　　平均寻道时间是指磁头移动到数据所在磁道需要的时间，这是衡量硬盘机械性能的重要指标，一般在3ms～13ms之间，建议平均寻道时间大于8ms的SCSI硬盘不要考虑。平均寻道时间和平均潜伏时间（完全由转速决定）一起决定了硬盘磁头找到数据所在的簇的时间。该时间直接影响着硬盘的随机数据传输速度。

　　缓存

　　提高硬盘高速缓存的容量也是一条提高硬盘整体性能的捷径。因为硬盘的内部数据传输速度和外部传输速度不同。因此需要缓存来做一个速度适配器。缓存的大小对于硬盘的持续数据传输速度有着极大的影响。

　　目前，主流的服务器硬盘厂商主要有seagate（希捷）、IBM等。

电源篇
如果将CPU比做一台计算机的大脑，那么电源就可以说是计算机的心脏了。一个稳定的电源不论是对普通用户还是对超频爱好者都是非常重要的，对服务器就更是如此。服务器对电源要求不仅是要求提供稳定的电流和比较高的功率，还必须能应付种种苛刻的工作环境，同时还要求常年不间断地长工作，在大型服务器的配置中还带有冗余以及UPS功能。

　　不论是家用PC还是服务器电源，都遵循着业界内的规范，在服务器电源方面，主要有以下两种规范。

　　首先就是现在所有电源都遵守的ATX电源规范，这个标准是Intel在1997年推出的一个规范，输出功率一般在125瓦~350瓦之间。ATX电源通常采用20Pin(20针)的双排长方形插座给主板供电。随着Intel推出Pentium4处理器，电源规范也由ATX修改为ATX12V，和ATX电源相比，ATX12V电源主要增加了一个4Pin的12V电源输出端，以便更好地满足Pentium4的供电要求。

　　SSI（Server System Infrastructure）规范是Intel联合一些主要的IA架构服务器生产商推出面向服务器电源的新型规范，SSI规范的推出是为了规范服务器电源技术，降低开发成本，延长服务器的使用寿命而制定的，主要包括服务器电源规格、背板系统规格、服务器机箱系统规格和散热系统规格。根据具体使用情况的不同，SSI规范又可以分为TPS、EPS、MPS、DPS四种小规范，我们在这里就不一一说明了。

　　虽然目前服务器电源存在ATX和SSI两种标准，但是目前SSI标准正在更加规范与完善，在今后的应用当中更能适合服务器的发展需要，以后的服务器电源也会逐渐向SSI规范靠拢。因为SSI规范更有利于推动IA服务器的发展，所以在将来可支持的CPU主频会越来越高，功耗将越来越大，硬盘容量和转速等也越来越大，可外挂设备也会越来越多。

　　为了减少发热和节约能源，未来符合SSI规范的服务器电源将向着低压、大功率、高密度、高效率、分布化等方向发展。服务器内部的配件相当繁多，通常支持的CPU可以达到4路甚至更多，所使用的SCSI的硬盘约为4～10块不等，内存容量也可以扩展到甚至10GB之多，以上配件在消耗能量方面是惊人的，比如中高端的标准服务器采用的Intel Xeon（至强）处理器，其功耗已经达到80多W，而每块SCSI硬盘消耗的功率也在10W以上，所以服务器系统所需要的功率远远高于PC，一般PC只要200W电源就差不多够用了，而服务器则需要300W以上直至上千瓦的大功率电源。

　　在实际选择中，不同行业的应用对服务器电源的要求也有着不同，像在电信和金融这样的行业中，为了保证数据的安全性和系统的稳定性，所以要求服务器电源要具有很高的可靠性。目前高端服务器多采用冗余电源技术，它具有均流、遇到故障自动切换等功能，可以有效避免电源故障对系统的影响，实现24×7的不间断运行。冗余电源较为常见的是N+1冗余，可以保证一个电源发生故障的情况下系统不会瘫痪（根据统计，同时出现两个以上电源故障的概率非常小。）。冗余电源通常和热插拔技术配合，即热插拔冗余电源，它可以在系统运行时拔下出现故障的电源并换上一个完好的电源，从硬件上保证了服务器的稳定性和可靠性。

SMP系统篇
　SMP的全称是“对称多处理”（Symmetrical Multi-Processing），是指在一个计算机上汇集了一组处理器，各CPU之间共享内存子系统以及总线结构。在这种架构中，一台电脑不再由单个CPU组成，而同时由多个处理器运行操作系统，而且共同使用内存和其他资源。虽然同时使用多个CPU，但是对用户来说，它们的表现就像一台单机一样。系统将任务分配给多个CPU，从而提高了整个系统的数据处理能力。在对称多处理系统中，系统资源被系统中所有的CPU共享，工作负载能够均匀地分配到所有可用处理器之上。

　　这种机器的好处在于它的使用方式和普通计算机的区别不大，编程的变化相对来说比较小，原来用普通计算机编写的程序如果要移植到SMP机器上使用，改动起来也相对比较容易。

　　我们平时所说的双CPU系统，是对称多处理系统中比较常见的一种，称为“2路对称多处理”，在普通应用之中并没有太多实际用途，但在专业制作，如3DMax、Photoshop等软件应用中获得了非常良好的性能表现。由于SMP的可扩展性较差，所以不容易保护用户的投资。但是这类技术比较成熟，相应的软件也比较多，因此现在国内市场上推出的并行机大都是这一种。PC服务器中最常见的对称多处理系统通常采用2路、4路、6路或8路处理器，目前UNIX服务器最多可支持64个CPU的系统。SMP系统中的关键技术，是如何更好地解决多个处理器的相互通讯和协调问题。

　　要组建SMP系统，首先最关键的一点就是需要合适的CPU相配合。我们平时看到的CPU都是单颗使用，所以看不出来它们有什么区别，但是，实际上，支持SMP功能并不是没有条件的，不可能随意拿几块CPU来就可以建立多处理系统。要实现SMP功能，CPU必须具备以下要求：

　　1、CPU内部必须内置APIC单元。Intel多处理规范的核心就是高级可编程中断控制器的使用。CPU通过彼此发送中断来完成它们之间的通信。通过给中断附加动作，不同的CPU可以在某种程度上彼此进行控制。每个CPU有自己的APIC，并且还有一个I/O APIC来处理由I/O设备引起的中断，这个I/O APIC是安装在主板上的，但每个CPU上的APIC则不可或缺，否则将无法处理多CPU之间的中断协调。

　　2、相同的产品型号，同样类型的CPU核心。例如，虽然Athlon MP和Pentium 4各自都内置有APIC单元，想要让它们一起建立SMP系统是不可能的，当然，即使是Celeron和Pentium 4，那样的可能性也为0，甚至Northwood核心的Pentium 4和Willamette的Pentium 4也不能建立SMP系统--这是因为他们的运行指令不完全相同，APIC中断协调差异也很大。

　　3、完全相同的运行频率。如果要建立双Pentium 4系统，必须两颗2.4G或者两颗2.8G处理器，不可以用一颗2.4G，另一颗2.8G来组建，否则系统将无法正常点亮。

　　4、尽可能保持相同的产品序列编号。即使是同样核心的相同频率处理器，由于生产批次不同也会造成不可预见的问题。两个生产批次的CPU作为双处理器运行的时候，有可能会发生一颗CPU负担过高，而另一颗负担很少的情况，无法发挥最大性能，更坏的情况是可能导致死机，因此，应该尽可能选择同一批生产的处理器来组建SMP系统。

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