服务器技术基础.ppt

Inspurgroup,服务器技术基础,浪潮信息技术推进部,浪潮服务器在2014Q1的战绩,浪潮服务器出货量80929台，市场份额19%超越所有品牌，位居中国市场第一,浪潮服务器出货量同比增长288%成为全球增长最快厂商,规模性进入金融、电信等国外垄断市场获得百度、阿里、奇虎等运营商大规模定单,中国有服务器统计数据以来，首个出货量第一的本土企业！,据Gartner2014Q1中国X86服务器市场数据,目录,几个概念需要清晰,什么是服务器？,服务器和PC机的区别？,服务器有哪些分类？,什么是服务器？,服务器是网络环境中的高性能计算机，它侦听网络上的其他计算机（客户机）提交的服务请求，并提供相应的服务，为此，服务器必须具有承担服务并且保障服务的能力。,服务器的设计要素RASUM,R：Reliability可靠性（指一个部件或系统能不间断的使用多长的时间）A：Availability可用性（用系统的正常运行时间和使用时间百分比来衡量）S：Scalability可扩展性U：Usability易用性（指系统的硬件和软件易于维护和修复的功能）M：Manageability可管理性,服务器与PC的区别,稳定性：服务器要求7x24x365不间断运行，PC只需要5x8；性能：服务器需要及时响应众多客户端的请求，并提供相应服务；PC一般只由少数人操作；扩展性：PC一般不需要很多外插卡，对扩展性要求不高，而服务器一般需要考虑增加网卡、RAID卡、HBA卡等；另外，扩展性还包括，内存、硬盘等存储位、电源，甚至是CPU的扩展，这些更是服务器的特性；网络中的角色：用户直接操作PC进行，发出服务请求，是客户端；服务器工作在后台，只和发出服务请求的客户机进行通信，是服务提供者；多机协同：服务器可由多台构成一个集群，共同提供服务，PC往往独立工作,服务器分类按照外形分类,立式放置的服务器机型；外形以及结构都跟立式PC差不多，但服务器机箱比PC机箱体积更大，Tower机型在外观尺寸上要求没有Rack严格，可预留更多扩展空间,外观尺寸及装配尺寸符合标准尺寸，可以放在标准高度的机架中。高度用“U”来计量，“U”为通用工业机架高度标准；1U1.75英寸=44.445mm,是一种HAHD（HighAvailabilityHighDensity）高可用高密度的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的，其中每一块“刀片”实际上就是一块系统母板，类似于一个个独立的服务器。刀片式服务器目前最适合群集计算和IxP提供互联网服务。,刀片式服务器（Blade）,塔式（Tower）,机架式（Rack）,单路服务器（UPUnitProcessor）双路服务器（DPDualProcessor）多路服务器-4路（MPMultiProcessor）多路服务器-8路（MPMultiProcessor）多路服务器-32路（MPMultiProcessor）,服务器分类按照处理器个数分类,域控制服务器（DomainServer）文件服务器（FileServer）打印服务器（PrintServer）数据库服务器（DatabaseServer）邮件服务器（E-mailServer）Web服务器（WebServer）通讯服务器（CommunicationServer）虚拟化服务器（VirtualizationServer）,服务器分类按照应用功能分类,复杂指令集-CISC(ComplexInstructionSetComputer）X86系统IA-32、EM64T、AMD64精简指令集-RISC（ReducedInstructionSetComputing）Power、SPARC处理器（IBM、oracle小型机）专用平台、专用系统大型应用后台密集集中处理显式并行指令集-EPIC(ExplicitlyParallelInstructionComputers）IA-64安腾处理器（Hpsuperdome、浪潮K1高端容错计算机）大型应用后台密集集中处理专用平台、专用系统,服务器分类按照CPU指令集分类,目录,服务器硬件组成示意图,电源,两块3.5英寸内置硬盘,内存,I/O扩展槽,CPU,网卡,芯片组,RAID,服务器硬件组成示意图,CPU,服务器关键部件处理器（CPU）,CPU是CentralProcessingUnit（中央微处理器）的缩写，它是计算机中最重要的一个部分，由运算器、控制器和寄存器组成。,CPU的工作就是进行数据处理，数据从哪里来？,首先会从高速缓存里寻找，如果找到就会执行,如果找不到就会到内存里寻找,如果再找不到就到硬盘上寻找,CPU,高速缓存,内存,硬盘,CPU处理数据的来源？如何工作的？,服务器关键部件处理器（CPU）,市场上CPU的分类,小型机市场,X86市场,CPU发展Inteltick-tock定律,Tick-Tock（工艺年-构架年）是英特尔的芯片技术发展的战略模式。Tick指每隔两年的奇数年推出更小、更先进制程的处理器；Tock指每隔两年的偶数年推出新架构的处理器。每个Tick-Tock中的“Tick”，代表着工艺的提升、晶体管变小，并在此基础上增强原有的微架构，而Tick-Tock中的“Tock”，则在维持相同工艺的前提下，进行微架构的革新。,CPU技术intel处理器命名规则,我们以E3-1220处理器来说明IntelE3，E5，E7代表了3个不同档次的至强CPU，至强“E系列”的这种命名方式有些类似桌面上的Corei3，i5，i7；比较通俗易懂的解释就是可以对应我们的豪华汽车生产商宝马3系，5系和7系。分别对应好，更好和最好。,CPU技术intel处理器命名规则,我们以E3-1220处理器来说明E3-1220中的这个“1”，也就是连字符后的第一个数字，它代表处理器最多支持的CPU个数，有1、2、4、8四种规格，分别代表了单路、双路、四路和八路。我们现在举例的这款E3-1220至强CPU，连字符后的第一个数字是1，那么这款CPU就是一款单路的CPU，只能用于对应的单路的服务器主板上面。,我们以E3-1220处理器来说明接着我们来看连字符后的第二个数字，它代表处理器封装接口形式，一共有2，4，6，8四种规格，分别是2对应SocketH2(LGA1155)、4对应SocketB2(LGA1356)、6对应SocketR(LGA2011)、8对应SocketLS(LGA1567)。我们现在举例的这款E3-1220至强CPU，连字符后的第二个数字是2，2对应SocketH2(LGA1155)，也就是说，这个CPU封装是SocketLGA1155的。,CPU技术intel处理器命名规则,我们以E3-1220处理器来说明连字符后第三和第四位代表编号序列，一般是数字越大产品性能越高，价格也更贵。比如我们E3-1200系列，如上图，1220，1230，1240。我们来看连字符后第四位数字后面的代表什么。紧跟第四位数字后的L代表是低功耗版，留空的话就代表是标准版。如上图所示，E3-1220，这个20后面留空代表是标准版，E3-1220L，20后面是L代表是低功耗版。连字符后面最后的数字代表修订版本，比如v2、v3、v4等等。,CPU技术intel处理器命名规则,CPU技术intel处理器命名规则总结,CPU技术AMD处理器命名规则,6000Series=高性能2路或4路服务器4000Series=2路服务器3000Series=1路服务器63xx=3代表第三代6000系列处理器43xx=3代表第三代4000系列处理器SE=高功耗处理器.HE=低功耗处理器AMD最新一代产品最高只能支持4路,CPU技术AMD6300系列处理器规格,AMD处理器核心数较多，投标时应注意区分,CPU技术AMD4300系列处理器规格,AMD的主频非常高，最低主频都有3.0GHz投标的时候要注意,例：2颗处理器，每颗处理器核数6核，主频2GHzE5-2620：6C；2.0GHz$551E5-2430：6C；2.2GHz$4104334：6C；3.1GHz$1916320：8C；2.8GHz$293,Intel与AMD两个公司的策略,AMD：Opteron更多的内核一种技术满足所有需求为降低价格而牺牲性能关注采购成本,Intel：Xeon数量不多，但更强大的内核一平衡的设计，不同的处理器满足不同的需求根据应用提供最佳实际的性能关注降低整体拥有成本,IntelCPUVsAMDCPU双路性能比较,Higherisbetter,BestPublished,Enterprise,TechnicalComputing,E5-2660vs.Opteron6276,E5-2690vs.Opteron6276,IntelCPUVsAMDCPU虚拟化比较,Higherisbetter,BestPublished,1.26X,BestPublished,72VMs,30VMs,72VMs,108VMs,102VMs,VMwareESX*、VMmark*v1.1.1benchmark,IntelCPUVsAMDCPU四路对比,IntelCPUVsAMDCPU总结,性能比较：同样核心下，Intel处理器性能比AMD处理器高46%（）虚拟化优化技术安全优化技术稳定性：实测稳定性高产品线覆盖：Intel全线产品（单路、双路、四路、8路、32路）AMD只有单路、双路、四路产品线,服务器硬件组成示意图,芯片组,服务器关键部件芯片组,CougarPointChipset,DMIGen2,CODEC,CODEC,HDAudio,LANPHY,LANPHY,LANPHY,DisplayPort(WS),芯片组是一组共同工作的集成电路（“芯片”），并作为一个产品销售。它负责将电脑的核心微处理器和机器的其他部分相连接，是决定主板级别的重要部件。,芯片组的作用：CPU的类型主板总线频率扩展槽的种类与数量扩展接口的种类与数量（USB、串口等）,服务器硬件组成示意图,内存,内存在计算机中的作用很大，只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。,服务器关键部件内存,内存芯片,电路板,金手指,内存是与CPU进行沟通的桥梁。用来存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序。,内存种类区分,DDR：DoubleDataRate双倍速率,内存技术内存高级特性,PLL（锁相回路，使内存和系统时钟工作一致）,RegisteredDDR3DIMM,Registered：寄存器或目录寄存器，在内存上的作用如同书的目录，当内存接到读写指令时，会先检索此目录，然后再进行读写操作，这将大大提高服务器内存工作效率。带有Register的内存一定带Buffer,ECC（错误检查和更正）,Buffer即缓存器，容量多为64K，具有Buffer的内存将对内存的读写速度有较大提高，Unbuffer表示不具有高速缓存。有Buffer的内存几乎都带ECC功能，Unbuffer内存只有少数带ECC功能。,Registered：改善信号质量，提高信号驱动里；增加存储容量,什么是ECC？,Non-ECC,Non-ECC,ECC,ECC（错误检查纠正）：ECC可发现2bit错误，并纠正1bit错误；一般情况下服务器内存都具有ECC功能，只有较低端的服务器采用普通台式机内存时不具有此功能；由于要保存校验位，需要格外的存储空间，所以ECC内存从表面上看会比非ECC内存多一个颗粒。,内存技术内存高级特性,内存热备Sparing热备内存在正常情况下不使用，当工作内存的故障次数达到预设值ECC的最大值，系统自动将故障内存条中的数据传输到热备内存条，故障内存条就不再使用。,内存镜像Mirroring内存数据有两个拷贝，避免由于内存故障而导致数据丢失，同时工作内存与镜像内存不处于同一通道，也避免了因内存通道错误而引起的数据丢失,内存发展趋势,DDR4内存预计14年底上市，15年成为主流,内存出货量,2GB内存将会逐渐被淘汰8GB和16GB是2013年市场主流16GB增长迅猛，在13年Q2超过8GB,内存配置方法,内存配置销售话术：大容量、高性能内存成为发展方向，目前最大的单条内存容量32GB，配置内存时需要实现多通道交叉存取保证性能最大化。,带宽要匹配：内存的数据带宽跟CPU的带宽相等，否则，数据的传输能力将受制于带宽较低的那端，考虑性价比多根少容量最优举例说明：NF5240M3配置E5-2420处理器，支持内存类型DDR3-800/1066/1333，每处理器最大支持3个内存通道，每处理器最大支持内存带宽为32GB/s，这时配置DDR3-1333内存类型的内存3条，可以实现内存通道最大化匹配,服务器硬件组成示意图,两块3.5英寸内置硬盘,服务器关键部件硬盘,硬盘（英文名：HardDiscDrive简称HDD）是服务器主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。,硬盘的分类,按转速分,按尺寸分,按种类分,SATA硬盘SAS硬盘FC硬盘SSD硬盘,3.5”硬盘2.5”硬盘1.8”硬盘PCI-E卡,15000转/分10000转/分,硬盘技术-硬盘分类SATA,SATA是SerialATA的缩写，即串行ATA。由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。SATA3目前6Gbit/s高速传输速率。,SATA电缆,硬盘技术-硬盘分类SAS,白色的为主板15pinSAS接口黑红蓝色的为7pinSATA接口,硬盘SAS接口,SAS电缆,SAS(SerialAttachedSCSI)即串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术，和现在流行的SerialATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，并且提供与SATA硬盘的兼容性。,SAS2.0目前6Gbit/s高速传输速率。,SAS与SATA的对比分析,SAS指令兼容SATASAS2.0和SATA3.0的单向传输速率都是6.0Gb/sSAS有冗余端口而SATA只有一个传输端口SAS的磁盘转速为10000/15000转，而SATA大部分为7200,硬盘技术-硬盘分类SSD（固态硬盘）,数据存取速度快防震抗摔没有噪音、发热低工作温度范围大重量小,优势,成本高容量小数据损坏后难以恢复写入寿命有限容易受到某些外部因素的干扰,劣势,固态硬盘（SolidStateDisk）用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。,评价机械硬盘的关键技术参数接口速率容量尺寸主轴转速平均寻道时间数据传输率MTBFS.M.A.R.T（自监测、分析与报告技术）支持,硬盘技术评价硬盘关键参数,硬盘的选择,SATA硬盘,SAS硬盘,SSD硬盘,成本低，容量大适合于磁盘I/O要求不高的应用；例如：文件存储、离线数据统计、分析等。,主流硬盘，磁盘性能高适合于磁盘I/O敏感的应用；例如：数据库等。,成本高，容量小适合于磁盘I/O高，以读操作为主的应用；例如：小文件搜索、热点数据缓存。,服务器硬件组成示意图,RAID,RAID,RAID（RedundantArrayofIndependentDisks）：独立冗余磁盘组。其基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来，成为一个硬盘阵列组，使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。,RAID,提升磁盘I/O速率,数据容错,RAID级别分类,RAID0RAID1RAID3RAID5RAID6RAID10,常见的RAID卡,RAID卡就是用来实现RAID功能的板卡，通常是由I/O处理器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列零组件构成的。,SAS卡（连接硬盘，只有简单的RAID功能）：2008SAS卡RAID卡（连接硬盘，有高级RAID功能；缓存、电池保护）：LSI9271（1GB）Adaptec6805（512MB）、7805（1GB）,RAID卡的选择,SAS卡,SASRAID卡,简单的RAID功能（RAID0、1），不需要高级RAID功能可以同过SAS卡+Key的模式实现RAID高级功能，成本低，但性能不好,对性能要求比较高（通过缓存）可靠性高（加电池保护）成本高,服务器硬件组成示意图,I/O扩展槽,I/O接口是一电子电路，它是CPU和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁。CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。用来连接显示卡、声卡、网卡、硬盘控制器等高速的外围设备,服务器关键部件服务器主板IO接口,目前PCI插槽规格,PCIPCI-XPCI-E1.0PCI-E2.0PCI-E3.0,服务器主板IO接口PCI扩展槽,什么是PCI-Express?PCIExpress（以下简称PCI-E）是新一代的总线接口。它采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。,x16,x1,x4,x8,服务器主板IO接口PCI扩展槽,服务器主板IO接口PCI扩展槽速率及兼容性,PCI-EX1的速率是2.5Gb/s（单向）算法公式：单向速率=2.5Gb/s*（2或4）*通道数双向速率=2.5Gb/s*（2或4）*通道数*2,PCI-E支持向下兼容：PCI-EX16插槽上可插X8/X4的卡PCI-E3.0可向下兼容PCI-E2.0,根据客户需求的一项技术创新由浪潮八路服务器实现此技术建立在现有的PCI架构之上延伸的功能:-热更换-热增加/升级与友商相比，浪潮热插拔技术是真正的热插拔。其他厂家的很多需要软件辅助才能完成,服务器主板IO接口PCI扩展槽高级特性,热插拔PCI-E技术,浪潮服务器TS850、NF8520服务器均有此项技术,常见外插卡的插槽,一个双端口万兆网卡的总速率是2*10Gb/s=20Gb/sPCI-E3.0X4的传输速率是：2.5Gb*4*4=40Gb/s,服务器硬件组成示意图,网卡,服务器关键部件网卡,网卡的英文全称为NetworkInterfaceCard，简称NIC。用于实现联网计算机和网络电缆之间的物理连接，为计算机之间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进行高速数据传输。,网络技术网卡分类,外插以太网卡（电口）,外插以太网卡（光口）,外插FC网卡,主板集成网卡,以太网卡：传输协议为IP协议，一般通过光纤线缆或双绞线与以太网交换机连接。接口类型分为光口和电口。光口一般都是通过光纤线缆来进行数据传输，接口模块一般为SFP，对应的接口为SC、ST和LC。电已口目前常用接口类型为RJ45，用来与双绞线连接。,FC网卡：传输协议为光纤通道协议，一般通过光纤线缆与光纤通道交换机连接。接口类型分为光口和电口。光口一般都是通过光纤线缆来进行数据传输，接口模块一般为SFP和GBIC，对应的接口为SC和LC。电口的接口类型一般为DB9针或HSSDC。,网络技术网络高级特性,服务器多网卡技术：多网卡绑定技术（将多块网卡绑定成1个IP地址）多网卡故障切换多网卡负载均衡网络加速技术IntelIOAT技术：适用于Intel网卡TOE技术（TCP卸载引擎技术）：适用于Broadcom网卡,69,IntelI/OAT技术的优势,效率,YourTextHere,性能,可扩展性,广泛的适