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华为赛门铁克售前工程师培训教材 服务器基础知识 全球存储产品行销部 服务器基础知识 1 1服务器基本分类1 2服务器基础知识1 3服务器部件技术1 4服务器管理1 5其它相关技术 服务器定义 什么是服务器 服务器是网络数据的节点和枢纽 是一种高性能计算机 存储 处理网络上80 的数据 信息 因此也被称为网络的灵魂 服务器的设计思想 RASUM R Reliability可靠性A Availability可用性S Scalability可扩展性U Usability易用性M Manageability可管理性 服务器基础知识 1 1服务器基本分类1 2服务器基础知识1 3服务器部件技术1 4服务器管理1 5其它相关技术 服务器分类 按照指令集分类 复杂指令集 CISC ComplexInstructionSetComputer X86系统IA 32 EM64T AMD64精简指令集 RISC ReducedInstructionSetComputing 小型机 IBM HP SUN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 服务器分类 按外型分类 塔式机架式 1U 4U 刀片服务器 服务器分类 按处理器个数分类 单路服务器 UP UnitProcessor 双路服务器 DP DualProcessor 多路服务器 MP MultiProcessor 服务器分类 按网络应用环境分类 工作组服务器部门服务器企业服务器 服务器基础知识 1 1服务器基本分类1 2服务器基础知识1 3服务器部件技术1 4服务器管理1 5其它相关技术 服务器基本知识 服务器硬件构成 主板处理器内存硬盘I ORAID卡网卡HBA卡机箱 含散热 电源风扇背板 芯片组 内存 CPU 硬盘 I O 服务器系统分解图示1 热拔插冗余电源 散热风扇 CPU I O扩展槽 内存 服务器系统分解图示2 内存 热拔插冗余电源 散热风扇 I O扩展槽 VRM CPU 服务器系统分解图示3 前部风扇模块冗余设计可热拔插 内存扩展板可扩展1 4个支持FBD1533 667每个扩展板8个Dimm PCIe 7槽位 超薄光驱设计 5 25 扩展设备仓支持标准磁带机等 四核Intel Xeon 7300系列CPU 1 4颗 硬盘驱动器8个2 5 SAS SATA热拔插硬盘 后部风扇模块冗余设计可热拔插 IO扩展模块扩展210 100 1000自适应网卡高级管理卡扩展支持 SAS扩展模块支持硬件级Intel IntegratedRAID0 1 1A 5 6 10 50 60 智能化前控面板3前置USB 1前置Video 服务器基本知识 芯片组 芯片组是由一组或多组芯片组成 它的主要作用是在处理器 内存及I O设备间提供接口芯片组中的内存控制器决定着系统中内存的类型 速度以及最大容量 是否交错存取等特性 芯片组也决定了系统可以提供的最大总线速度及总线上可以支持的最大处理器的数量 完成各领域中服务器和工作站的更新 服务器芯片组家族 英特尔 数据要求苛刻 英特尔7300芯片组 支持四路CPU最大限度提高性能 可靠性和可扩展性 高密度基础设施 英特尔5000 5100 5400 5500 5520芯片组 支持两路CPU最大限度提高性能密度和性价比 Intel新老平台对比 Thurly平台 Bensly平台 内存FDB RH1280 RH2280 BH22 RH1285 RH2285 BH28 E6000 Intel在2009年3月31日推出了使用Nehalem处理器的新平台Thurly 新平台改变Intel过去十几年来的架构 解决了原有Bensly平台性能的瓶颈问题 新平台最大的改变在于将内存控制器从北桥里迁移到了处理器中 内存可以跟处理器直接相连 解决了一直以来的前端总线的瓶颈问题 快速通道互联 QPI 2X 内存DDR2DDR31 5X 2XPCIe1 02 0 名词解释 Thurly平台 Nehalem处理器 5500系列处理器 Tylersburg系列芯片组 5500系列芯片组 DDR3内存 Bensly平台 Woodcrest 5200系列处理器 Hapertown 5400系列处理器 5000系列芯片组 5000V 5000P 5000X 5100 5400 FBD内存 Thurley平台特征 Thurley和bensley的比较 CPU集成内存控制器CSI连接42个PCI Elanes 36Gens2lanes 5Gb s 6Gens1lanes GainestownprocessorDDR3800 1066 1333RDIMM UDIMM Thurley平台特征 多个扩展性版本和实现方法 ConfigurablePCIeGen1Ports SunriseLake PXH PCI X SAS SATAII PCIeslot 10GbEOplin 10GbE DualGbEZoar 1GbE Intel 7300Chipset x8 x4ESI x4 64MBSnoopFilter PCIeGen1 4Hi spdintrcnt 1066MT s ESB 2 Oplinscheduleis2H 07 3rdPartyPCIeexpander x8 FBD1 DDR2533 667 8DIMMs channel GilgalPHY 7300芯片组 Caneland平台 四路四核酷睿微架构处理器子系统 1066MHz前端总线Clarksboro芯片组64MB数据高速缓存引入FullyBufferDimm内存 降低本地内存的存取延迟28条PCI ELanESB2南桥芯片支持的新技术VT x I OAT2 TPM1 2 DBS和EM64T Nehalem平台4路特征 Nehalem平台8路特征 AMD芯片组 Opteron CPU集成内存控制器 便于系统扩展 高性能的内存访问与Intel的FSB架构相比可以减少内存访问的延迟 AMD芯片组 Opteron 通过CHT直连系统可以方便的扩展到4 8路规模 PCI EBridge I OHub USB PCI PCI EBridge 8GB S 8GB S 8GB S 8GB S 8GB S CPU技术 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发展史回顾 从1995年到2003年 英特尔凭借PentiumPro 1995年 PentiumIIXeon 1998年 PentiumIIIXeon 1999年 PentiumIVXeon 2001年 等一代代新产品的推出 逐渐奠定了在PC服务器领域里的霸主地位 至强更是一度成为PC服务器计算标杆的代名词 从2004年到2005年间 在AMD推出皓龙处理器后 在04年从32位到64位 在05年从单核向双核的两个重要转折时期 英特尔迎来了前所未有的 低谷 无论是04年6月份Nocona的被动应战 还是05年奔腾D Paxville Dempsey的仓促上阵 英特尔都被对手打了一个措手不及 AMD开始撼动英特尔控制多年的垄断格局 但2006年 英特尔在质疑与期待中 推出了全新的Bensley服务器平台和38年来最重要的产品 基于全新酷睿微处理器体系架构的至强5100系列 代号Woodcrest 英特尔平台化策略的成功推出和新一代微体系架构的转换 让业界开始重拾对英特尔的信心 酷睿至强处理器凭借低功耗64位双核处理器 硬件辅助虚拟化 VT 全新的双独立点对点总线 全缓冲DDR2DIMM内存 FBD 英特尔I O加速技术 嵌入式RAID技术 全新酷睿微体系结构 四核支持等一连串的崭新特性 打响了从对手口中夺食的战略大反攻 服务器数据处理流程 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 CPU技术 Intel处理器 XEON XEONUP 3000系列 适用于单处理器结构XEONDP 5000系列 适用于双处理器结构XEONMP 7000系列 适用于多处理器结构 完成各领域中服务器和工作站的更新 英特尔CPU产品家族 数据要求苛刻 双核英特尔 至强 7000 7100系列处理器四核 六核英特尔至强7300 7400系列处理器最大限度提高性能 可靠性和可扩展性 高密度基础设施 双核英特尔 至强 5100 5200系列处理器高能效表现和性能功耗比 四核英特尔 至强 5300 5400 5500系列处理器利用四核处理最大限度提高性能密度 CPU技术 处理器的重要指标参数 Xeon3 0GHz 2ML2 800MHzXeon5504 2 00GHz 4ML3 800MHzXeonMP7420 2 13GHz 8ML3 1066MHz 频率 缓存 前端总线 功耗 CPU 多核CPU 定义 双核 一个处理器封装中有两个处理内核 四核 一个处理器封装中有四个处理内核 带给客户的优势 使用基于双核处理器的服务器 客户可以处理更繁重的工作量 同时运行更多的商业应用程序 同时支持更多的用户 从而提高效率并延长服务器投资的生命周期 CPU 英特尔64位内存扩展技术 EM64T 新增的寄存器8 SSE和8 通用 双倍精度 64 位 整数支持 扩展内存寻址能力64位寻址寄存器器 64位寄存器 含英特尔 64位内存扩展技术 支持平滑虚拟地址空间 64位模式64 位OS 64 位应用 兼容模式64 位OS 32 位应用 传统模式32 位OS 32 位应用 功能 模式 具有64位寻址和同时运行32位和64位应用的能力 英特尔服务器CPU路线图 2010 2008 Nehalem EX BoxboroChipset OEM Boxboro EX Intel Itanium Proc 9100series 870 OEMChipsets Poulson Tukwila MC1 Boxboro OEMChipsets Boxboro MC1Platform Kittson Intel 5100Chipset Intel 5000V Intel 3200Chipset GarlowPlatform Intel Xeon proc 3400series Intel Xeon 5500processorseries Intel 5520Chipset Tylersburg EPPlatform 32nmWestmere EP Westmere EX CranberryLakePlatform Bensley VS Intel 5000PChipset BensleyPlatform CanelandPlatform Intel 7300Chipset OEMChipsets Intel Xeon 7400processorseries Intel 5500Chipset Tylersburg ENPlatform 32nmWestmere EP Intel Xeon 5500processorseries Expandable7000 EfficientPerformance5000 Entry 5000Workstation MissionCritical9000 FoxhollowPlatform PCIe2 0 PCIe2 0 Intel Xeon 5500processorseries Intel 5520Chipset Tylersburg WSPlatform 5400Chipset StoakleyPlatform 32nmWestmere EP PCIe2 0 PCIe2 0 PCIe2 0 2009 PCIe2 0 PCIe2 0 Future QPI QPI QPI EPfollow on EPFollow on EPfollow on EPfollow on QPI Intel 3400Chipset ENFollow on ENfollow on QPI EXfollow onproc EXFollow on WSfollow on WSFollow on 2socket 1socket 5100系列CPU 双核双路CPU Bensly平台 四核双路CPU 英特尔酷睿微体系架构 大容量二级高速缓存 插槽兼容45纳米四核处理器 IT投资保护 高能效表现 快速访问数据 4个处理内核 突破性能 内核0 32KBL1ICache 12MB共享二级高速缓存 前端总线接口 32KBL1DCache 内核1 32KBL1ICache 32KBL1DCache 内核2 32KBL1ICache 32KBL1DCache 内核3 32KBL1ICache 32KBL1DCache 共享二级高速缓存 5300系列 5400系列 英特尔至强5500系列处理器 在两路处理器上历史性的出现了L3缓存 无可匹敌的业务能力 5500系列处理器 新架构带来性能飞跃 高达2 25倍性能按需提升 智能加速技术 超线程技术 智能的性能 灵活的虚拟化 借助英特尔 灵活迁移技术进行实时虚拟机迁移最高的两路系统虚拟化得分意味着每台服务器上可部署更多虚拟机 自动化的能效 最高水平每瓦性能深度睡眠低功耗 快速唤醒多档变速 动态开关CPU内核 按需提供性能 Source Intelinternalmeasurements January2009 Fornotesanddisclaimers seeperformanceandlegalinformationslidesatendofthispresentation 性能飞跃并降低IT成本 快速通道互联 QPI 2X 内存DDR2DDR31 5X PCIe一代二代2X 性能总结 5500系列处理器 主流服务器应用 高性能计算 Java SAP 整型 虚拟化 数据库 Nehalem EP 2 93GHz vs IntelXeonX5460 3 16GHz 金融服务 CAD 动漫 能源 浮点 内存带宽 Nehalem EP 2 93GHz vs IntelXeonX5482 3 20GHz 144GB intel有史以来最伟大的服务器性能飞跃 带宽密集型 计算密集型 Source Intel December8 2008 BasedonInternaltestingonpre productionIntelXeonProcessor5500basedservers Thisinformationispreliminaryandsubjecttochangebeforelaunch Refertofullperformancedisclosuredeckforcustomercommunication IntelConfidential NDAUseOnly 性能提升亮点 5500系列处理器 英特尔 智能加速技术 英特尔 超线程技术 条件允许CPU可以换挡加速 频率 Allcoresoperateatratedfrequency Allcoresoperateathigherfrequency Core0 按需提供更高性能 Fewercoresmayoperateatevenhigherfrequencies 4核工作时加速 正常状态 4核工作时加速 对多线程应用提供更高性能 高达30 的性能提升 Core1 Core2 Core3 Core0 Core1 4核8线程 英特尔至强5500系列处理器 高性能计算 主流业务 基本应用 用途 示例 高端处理器有更多增值特性 TurboBoost最高频率基于基本频率以上133MHz增量的数字 2 0 266GHz 3 0 400GHz 处理器号 E5540 2 53GHz E5530 2 40GHz E5504 2 00GHz E5502 1 86GHz X5570 2 93GHz X5560 2 80GHz X5550 2 66GHz 95瓦 80瓦 双核 80瓦 E5506 2 13GHz E5520 2 26GHz 130瓦 W5580 3 20GHz 工作站 英特尔至强5500系列处理器定位 性能 Source Intelinternalmeasurements January2009 RelativeperformanceisanaverageofSPECfp rate base2006andSPECint rate2006 Subjecttochangewithoutnotice Fornotesanddisclaimers seeperformanceandlegalinformationslidesatendofthispresentation 高性能计算 主流应用 基本应用 QPI速度 6 4GT s8M缓存DDR31333智能加速 3级超线程技术 QPI速度 5 86GT s8M缓存DDR31066智能加速 2级超线程技术 QPI速度 4 8GT s4M缓存DDR3800 用途 特性 Relativeperformance 高达39 高达13 区别 频率快速数据互联 QPI CPU缓存智能加速超线程 82 从下至上性能提升 Basic Standard Advanced 最好的性价比 关键指标MP双核 四核处理器Intel CoreTM微内核架构2x4ML2cache 每两个2核共享一个L2cache 1066MT s前端总线40位物理地址socketmPGA604130W适用与高性能服务器 80W适用于机架和刀片服务器 50w适用于密度更高的机架和刀片服务器平台通过7000系列Clarksboro芯片组支持 Quad CoreTigerton 7000系列CPU Tigerton CORE1 CORE2 4MCache CORE3 CORE4 4MCache 1066MT s BUSInterface BUSInterface Dual CoreTigerton CORE 4MCache CORE 4MCache 1066MT s BUSInterface BUSInterface Xeon 7400 1066MT s Xeon 7300 CORE1 CORE2 4ML2Cache CORE3 CORE4 4ML2Cache 1066MT s BUSInterface BUSInterface 四核四路CPU AMD双核CPU AMD四核CPU AMD四核处理器的Cache架构注 增加了第三级共享Cache IntelCPU规格一DP IntelCPU规格 MP 服务器基础知识 1 1服务器基本分类1 2服务器基础知识1 3服务器部件技术1 4服务器管理1 5其它相关技术 服务器的部件技术 内存 内存的作用 目前使用的内存规格 内存的高级技术 内存的发展 服务器的部件技术 内存 内存是用来存放当前正在使用的 即执行中 的数据和程序 内存在计算机中的作用很大 电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行 如果执行的程序很大或很多 就会导致内存消耗殆尽 服务器的部件技术 内存技术发展史 SIMM SingleIn lineMemoryModules 单边接触内存模组 接口 容量为30pin 256kb SIMM一般是四条一起使用 1991年到1995年之间盛行的内存条 EDODRAM ExtendedDateOutRAM 外扩充数据模式存储器 内存 它取消了扩展数据输出内存与传输内存两个存储周期之间的时间间隔 在把数据发送给CPU的同时去访问下一个页面 故而速度要比普通DRAM快15 30 SDRAM内存66MHz 100MHz 133MHz 由于SDRAM的带宽为64bit 正好对应CPU的64bit数据总线宽度 因此它只需要一条内存便可工作 便捷性进一步提高 在性能方面 由于其输入输出信号保持与系统外频同步 因此速度明显超越EDO内存 Intel推动的RambusDRAM内存 基于一种类RISC ReducedInstructionSetComputing 精简指令集计算机 理论 理论上可以减少数据的复杂性 使得整个系统性能得到提高DDRSDRAM DualDateRateSDRAM 简称DDR 也就是 双倍速率SDRAM 的意思 DDR可以说是SDRAM的升级版本 DDR在时钟信号上升沿与下降沿各传输一次数据 这使得DDR的数据传输速度为传统SDRAM的两倍 DDR2能够在100MHz的发信频率基础上提供每插脚最少400MB s的带宽 发热量进一步降低 此外 DDR2将融入CAS OCD ODT等新性能指标和中断指令 提升内存带宽的利用率 FB DIMM扭转了内存容量下降的趋势 服务器的部件技术 内存技术的演进 服务器的部件技术 内存 目前使用的内存规格 DDR 被淘汰 DDR2 逐渐被淘汰 FBD 双核平台主流 DDR3 目前Intel平台主流 服务器的部件技术 DDR3 针对Intel新型芯片的一代内存技术 频率在800M以上 和DDR2相比优势如下 功耗和发热量较小 吸取了DDR2的教训 在控制成本的基础上减小了能耗和发热量 使得DDR3更易于被用户和厂家接受 工作频率更高 由于能耗降低 DDR3可实现更高的工作频率 在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点 同时还可作为显卡的卖点之一 这在搭配DDR3显存的显卡上已有所表现 通用性好 相对于DDR变更到DDR2 DDR3对DDR2的兼容性更好 由于针脚 封装等关键特性不变 服务器的部件技术 DDR3 DDR3相对DDR2的改进要求 更高的外部数据传输率 更先进的地址 命令与控制总线的拓朴架构 在保证性能的同时将能耗进一步降低 为了满足这些要求 DDR3内存在DDR2内存的基础上所做的主要改进包括 8bit预取设计 DDR2为4bit预取 这样DRAM内核的频率只有接口频率的1 8 DDR3 800的核心工作频率只有100MHz 采用点对点的拓朴架构 减轻地址 命令与控制总线的负担 采用100nm以下的生产工艺 将工作电压从1 8V降至1 5V 增加异步重置 Reset 与ZQ校准功能 服务器的部件技术 内存高级技术 内存容错技术 传统的服务器内存仅采用ECC技术 可以纠正1 2位的内存错误 无法应付更复杂的情况 创新内存容错技术 提供更高的可靠性 内存镜像 内存热备 服务器的部件技术 内存热备和内存镜像 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 服务器的部件技术 PCI PCI作用 目前使用的PCI规格 PCI的发展 服务器的部件技术 PCI PCI的作用 用来连接显示卡 声卡 网卡 硬盘控制器等高速的外围设备 服务器的部件技术 PCI 1992年Intel在发布486处理器的时候 也同时提出了32 bit的PCI 周边组件互连 总线 由于PCI总线只有133MB s的带宽 对付声卡 网卡 视频卡等绝大多数输入 输出设备也许显得绰绰有余 由于对于越来越大的3D显卡却力不从心 并成为了制约显示子系统和整机性能的瓶颈 因此 PCI总线的补充 AGP总线就应运而生了 PCI X是对PCI32位的升级 是新的一代PCI标准 采用64位数据传送宽度 频率66MHz 100MHz和133MHz 带宽有了较大提高 但是改变总线频率最高133MB s的限制 2002年7月23日 PCI SIG正式公布了PCIExpress1 0规范 采用串行传输方式 单向传输速度高达2 5Gbps 在2006年的时候正式推出Spec2 0 2 0规范 传输速度进一步提高到5 0Gbps PCI的发展历史 服务器的部件技术 PCI 目前PCI插槽规格 PCIPCI XPCI E1 0PCI E2 0 PCI X PCI PCI E 服务器的部件技术 PCI PCI X新一代PCI标准 它提供的吞吐能力是PCI的两倍甚至八倍以上采用了分离实务即多任务的设计目前分为66MHz 100MHz和133MHz三个版本 可以达到533MB s 800MB s 1066MB sPCI X的频率可随设备的变化而变化 服务器的部件技术 PCI PCI Express串行I O技术是最新一带的I O总线技术 突破的系统I O带宽的瓶颈 能够提供500MB s以上的带宽 最高带宽高达8GB s PCI E1 0 服务器的部件技术 PCI PCI Express串行I O技术是最新一带的I O总线技术 突破的系统I O带宽的瓶颈 能够提供500MB s以上的带宽 最高带宽高达8GB s PCI E1 0 服务器的部件技术 PCI PCI E2 0的数据传输速度与现有的PCIE相比提升了两倍 即从2 5Gbps提升至5 0Gbps 这样x16PCIe2 0版的数据传输速度可以达到16GB s PCI E2 0插槽能够兼容兼容PCI E1 0和PCI E1 1标准的扩展卡 可以使用现有的PCI Ex16显卡 PCI E2 0 服务器的部件技术 RAID实现方式 服务器里RAID实现方式 服务器里RAID不同实现方式的硬件结构 RAID技术 RAID的实现方式 操作系统RAID 如通过Windows2003磁盘管理器集成RAID HostRAID RAID0 1 5 1E1 南桥集成的 ESB2支持SATARaid 0 1 10 2 存储芯片集成的 LSI1064 四口 1068 八口 SAS控制器RAID5收费支持HBA卡 RAID0 1 5 10 50 6ROMB RAID0 1 5 10 50 6ROC 子卡方式 RAID0 1 5 10 50 6 RAID实现方式 IOP HBA ROMB HostRAID 南桥 存储芯片 HD 子卡 ROC RAID技术 RAID的实现方式举例 RAID卡 板载RAID ROMB 添加ibutton和Raid缓存后 支持硬件级别的Raid1 0 10 1E 5 50 6 支持Raid电池保护 不占用宝贵PCI扩展槽的高性能集成Raid 采用LSI1078ROC芯片 支持hostraid0 1 1E 10 采用PCI EX4总线 服务器基础知识 1 1服务器基本分类1 2服务器基础知识1 3服务器部件技术1 4服务器管理1 5其它相关技术 服务器的管理技术 传统的系统监控管理方法一般是系统管理员定期到机房巡视或者采用PCAnywhere类软件监控 上述方法存在时效性差 服务器宕机后无法追查原因 占用系统资源较多的缺点智能平台管理接口 IPMI IntelligentPlatformManagementInterface 是一项应用于服务器管理系统设计的标准 由Intel HP Dell和NEC公司于1998年共同提出 当前最新版本为2 0 利用此接口标准设计有助于在不同类