服务器部件基础

2023/1/29Inspurgroup提纲第一章：服务器的定义、特点第二章：服务器部件技术及发展趋势2023/1/29Inspurgroup第一章服务器的定义、特点及分类1.1服务器的定义和系统结构1.2什么是IA架构服务器1.3服务器与PC机的区别2023/1/29Inspurgroup服务器的定义：

服务器是计算机的一种，负责侦听网络上客户端的服务请求并提供相应的服务。服务器定义的两层含义一是服务器是生存在网络计算环境中的二是它在网络计算中向网络的其他机器提供服务1.1服务器的定义与系统结构2023/1/29Inspurgroup服务器的系统结构:

结构概述：与PC一样都是采用冯.诺依曼体系结构，既由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本组成部分组成计算机系统，下图为计算机的基本组成框图。输入设备运算器存储器控制器输出设备2023/1/29Inspurgroup

存储器：在计算机系统中，存储器是用来存储程序和各种数据信息的。规模较大的存储系统通常分为若干级，下图为常见的三级存储体系。中央处理器缓冲存储器主储存器后援存储器2023/1/29Inspurgroup第一个层次是服务器的处理器、内存和系统总线。这个系统是服务器的核心部分，对服务器的计算能力和服务器的数据吞吐能力有关键影响第二个层次是服务器的I/O总线及外设。这个系统对服务器的数据存储能力和与外界交换数据的能力有很大影响服务器系统可分成二个层次服务器从不同方面主要有四种分类方法：（1）按CPU类型分:►RISC（精简指令系统）架构服务器►CISC（复杂指令系统）架构服务器

服务器的分类和对比（2）按应用规模分类►企业级（计算中心级）服器►部门级服务器►工作组级服务器

►接入服务器主要作用是从客户端收集服务器请求并形成一个交易►应用服务器主要作用是是一个交易执行者►资源服务器则更象是一个仓库和银行，它代表着资源(3)根据最新的INTERNET计算模式分类：（4）按服服务器器的外外形结结构分分类►塔式服服务器器►机架式式服务务器►刀片式式服务务器2023/1/5InspurgroupReliability:可靠靠性性（（指指一一个个部部件件或或系系统统能能不不间间断断的的使使用用多多长长的的时时间间））Availability:可用用性性（（用用系系统统的的正正常常运运行行时时间间和和使使用用时时间间百百分分比比来来衡衡量量））Scalability:可扩扩展展性性Usability:易用用性性（（指指系系统统的的硬硬件件和和软软件件易易于于维维护护和和修修复复的的功功能能））Manageability:可管管理理性性RASUM特性性：：2023/1/5Inspurgroup第二二章章服服务务器器部部件件技技术术及及发发展展趋趋势势提纲纲2023/1/5Inspurgroup►CPU技术►内存技术术►总线技术术►芯片片组技术术►硬盘接口口技术►RAID技术服务器的的基本部部件技术术2023/1/5InspurgroupCPU（中央处处理器））计算机系系统的核核心运算算部件，，它的性性能是计计算机的的主要绝绝对因素素，提高高CPU性能主要要是提高高其运算算速度。。2.2CPU技术2023/1/5Inspurgroup处理器缓存处理器缓存处理器缓存处理器缓存总线共享内存I/O桥网卡、硬盘、其他外设PCI总线2023/1/5Inspurgroup2.2.3CACHE技术简介设置在CPU内部的存储储区域，通通常将系统统最常用的的指令放在在CACHE中，减少重重复调用指指令的时间间一般CPU内部CACHE空间较少，，根据使用用频度可以以设置多级级，包括一一级缓存（（L1Cache）、二级缓缓存（L2Cache），二级缓缓存比一级级缓存的速速度低5倍，在IntelXEONMPCPU还有三级缓缓存（L3Cache）2023/1/5InspurgroupCache的大小影响响服务器的的性能XEON处理器Intel为了增强自自己在高端端产品-图形工作站站和服务器器领域同RISCCPU的竞争力，，先后于99年的第一季季度推出PentiumⅡXeon和PentiumⅢXeon，至强处理理器（Xeon）与当时的的奔腾（Pentium）相比，使使用了相同同的封装方方式、相同同的指令集集、相似的的设计思想想。但有以以下几个方方面的特点点：PentiumXeon的二级缓存存（L2）容量可以以扩至2MB，使得CPU更能在高速速缓存中找找到需要的的数据，而而不必访问问速度较慢慢的主存；；使用CPU内部温度传传送器允许许系统主动动控制CPU工作温度状状况；CPU内部采用错错误监测和和纠正（ECC）机制可以以自动更正正位（bit）错误，对对双位bit错误进行报报警，有效效地保护重重要数据；；高达4GB地可寻址内内存空间和和64GB地系统物理理内存；支持多CPU地SMP技术。现代Xeon则是作为intel的高端处理理器形象出出现。现在在基本已经经形成如下下格局：高高端Xeon，中端Core2，低端Celeron。其中Xeon由于可以使用多多处理器技术，因此此尤其受到到多任务用用户推荐。。2023/1/5InspurgroupIntel486处理器1989年，Intel发布了486处理器。这这款经过4年开发和3亿美金投入入的处理器器首次突破破了100万个晶体管管大关，主主频也从25MHz逐步提高到到33MHz、40MHz、50MHz、66MHz，此时，处处理器工艺艺已经全面面采用了1微米工艺，并且且在芯片内内集成了125万个晶体管管2023/1/5InspurgroupIntelPentiumMMX处理器1993年，采用800纳米的奔腾腾(Pentium)的出世，让让CPU全面从微米米时代跨入入了纳米时时代。奔腾腾含有310万个晶体管管，代表型型号有Pentium60(60MHz)和Pentium66(66MHz)。此后，Intel又推出了奔奔腾75MHz～120MHz，制造工艺艺则提高到到500纳米，此后后CPU发展直接就就跳转至350nm工艺时代，，1995年的intelpentiummmx处理器是350nmcpu的典型代表表2023/1/5InspurgroupIntelPentiumⅢ处理器1997年，Katmai及Confidential核心的PentiumⅢ，采用0.25微米制造工艺艺，集成900万个晶体管，，支持包含70条新指令的SSE指令集，早期期版本采用Slot1接口。其中Katmai核心的产品运运行在100MHz外频下，主频频为450MHz、500MHz、550MHz。这时的CPU外型有些现在在最新CPU的雏形2023/1/5InspurgroupIntelPentium4处理器1999年，采用0.18微米工艺的处处理器主要有有PentiumⅢ(Coppermine核心)、Pentium4(Willamette核心)等产品。Coppermine(铜矿)核心的PentiumⅢ集成了950万个晶体管，，主频为500MHz～1GHz，核心电压1.65V，片内集成256KB全速二级缓存存，系统总线线频率有100MHz和133MHz两种，接口为为socket370Pentium4处理器的开山山之作——性能平平的Willamette，它集成了4200万个晶体管，，主频为1.3GHz～2GHz，二级缓存为为256KB，外频为100MHz，FSB(前端总线)为400MHz，核心电压为为1.75v，有Socket423/478两种接口2023/1/5InspurgroupIntelPentium4处理器2001年进入了130nm时代，Intel推出了性能非非常出色的Tualatin(图拉丁)PentiumⅢ。作为Intel在Socket370架构上的“绝绝唱”，Tualatin核心处理器的的电压降至1.5V左右，主频范范围在1GHz～1.4GHz，二级缓存有有512KB(PentiumⅢ-S)和256KB(PentiumⅢ和赛扬)，Pentium4C也是0.13微米时代的强强者，其最大大特点是支持持800MHz前端总线，集集成了5500万个晶体管，，支持HT超线程技术2002年，Pentium4Xeon处理器的第一一代核心Prestonia发布，Prestonia核心处理器也也采用了先进进的0.13微机制造工艺艺。但是Prestonia核心最大的优优势就是增加加了对Hyper-Threading（超线程）的的支持，socket603、6042023/1/5InspurgroupIntelPentium4E处理器器2004年推出出核心心为Prescott的Pentium4E处理器器，在在此次次推出出的Pentium4E处理器器中，，一个个显著著的特特点就就工艺艺再次次改进进为90nm，集成成了1亿个晶晶体管管。其其中首首批90nm处理器器型号号为3.40EGHz、3.20EGHz、3.00EGHz、2.80EGHzP4(“E”后缀商商标)支持超超线程程技术术，800MHz前端总总线和和1MB二级缓缓存;socket478接口，，但工工艺的的提升升，没没有使使得功功耗降降低，，主频频的提提升，，使得得Prescott功耗开开始走走高。。2023/1/5InspurgroupIntelPentiumD处理器器2005年，intel推出了了PentiumExtremeEdition955，标志志着Intel进入一一个新新的阶阶段，，65nm时代的的来临临，尽尽管新新品均均采用用65nm工艺制制造，，但其其TDP(ThermalDesignPower)依然为为130W。工作作电压压需要要从1.2v到1.375V，机箱箱内部部温度度不能能够超超过68.6度。不不过，，Preslers无论在在制造造工艺艺还是是架构构变革革方面面都有有了非非常大大改进进，包包括独独立的的双L2Cache设计，，以及及制造造工艺艺较90nm产品有有了非非常大大的改改观2023/1/5InspurgroupCPU－LGA771Xeon™2006年，有有两款款新的的桌面面型cpu出来。。第一一款是是"Conroe"，socket775，双核核，共共享4MBL2缓存。。第二二款，，"Allendale"也会紧紧跟"Conroe"而来，，但其其只有有2MB的二级级共享享缓存存2006年5月23日，英英特尔尔发布布了其其65纳米的的双核心Xeon（Dempsey核心）），并并命名名为DualCoreXeon5000系列。。这是是英特特尔第第一款款采用用65nm工艺制制造的的至强强处理器器，除了了制造造工艺艺外，，与之之前的的至强强处理理器相相比主主要有有以下下两点点不同同。采用1066MHz前端总总线，，是先先进的的新一一代服务器器Bensley平台支支持的的第一一款处处理器器。使使用全全新的的接口口SocketJ，或称称LGA771。从2006年1月开始始，英英特尔尔启用用了““Core””这一全全新的的品牌牌代替替了延延用多多年的的“Pentium”。“Conroe””,““Merom””和“Woodcrest”的出现现将意意味着着奔腾腾品牌牌的结结束2023/1/5InspurgroupIntel双核核、、四四核核处处理理器器2008年，，intel推出出其其首首款款45nmPenryn处理理器器。。全全新新45nmPenryn家族族共共有有7名成成员员双核核心心桌桌面面处处理理器器Wolfdate、四核核心心桌桌面面处处理理器器Yorkfield、双核核心心行行动动处处理理器器Penryn、双核核心心XeonDP处理理器器WolfdateDP、四核核心心XeonDP处理理器器Harpertown、双核核心心XeonMP处理理器器DunningtonDC四核核心心XeonMP处理理器器DunningtonQC。2023/1/5Inspurgroup计算算平平台台IA计算平台IA32位/64位IA64位DPMP2023/1/5Inspurgroup超线程技技术分析析VT技术分析析2023/1/5Inspurgroup超线程技技术*既在一个个CPU的内部有有两个逻逻辑处理理器，每每一个逻逻辑处理理器都有有独立的的IA-32架构（ArchitecturalState）用以提提升CPU在执行多多线程应应用时的的性能。。*共享处理理器核心心的执行行资源，，包括执执行引擎擎、缓存存、系统统总线接接口以及及固件。。*执行多重重操作系系统或者者应用程程序代码码时，性性能提升升达到30％多，如如在MP系统中使使用，会会带来性性能线性性提升。。2023/1/5InspurgroupVT（VirtualizationTechnology，虚拟拟化技技术））VT（VirtualizationTechnology，虚拟拟化技技术））可以以让一一个CPU工作起起来就就像多多个CPU并行运运行，，从而而使得得在一一部电电脑内内同时时运行行多个个操作作系统统成为为可能能virtualization技术和和多任任务（（multitasking）、HyperThreading超线程程技术术是完完全不不同的的。多多任务务是指指在一一个操操作系系统中中多个个程序序同时时并行行运行行，而而在虚虚拟技技术中中，你你可以以拥有有多个个操作作系统统同时时运行行，每每一个个操作作系统统中都都有多多个程程序运运行，，每一一个操操作系系统都都运行行在一一个虚虚拟的的CPU或者是虚拟拟主机上。。而HyperThreading超线程只是是在SMP系统（SymmetricMultiProcessing）中单CPU模拟双CPU来平衡程序序运行性能能，这两个个模拟出来来的CPU是不能分离离的，只能能协同工作作一些软件可可以达到虚虚拟多系统统的目的，，比如VMwareworkstation、VirtualPC等，使用这这种技术就就可以单CPU模拟多CPU并行，可以以实现单机机同时运行行多操作系系统2023/1/5InspurgroupCPU发展趋势2005年处理器发发展主题：：多核心化化一个芯片中中集成多个个CPU内核，使得得一个CPU可以处理更更多的工作作在操作系统统看来，它它就是实实实在在的双双处理器，，可以同时时执行多项项任务理论上说，，可以将系系统性能提提高50%至70%频率：2005年cpu频率提升由由于耗电，，散热问题题被淡化，，取而代之之的是多内内核技术缓存：通过过加大二级级缓存，提提高前端总总线速度提提升性能2023/1/5Inspurgroup多核处理器器Core0Core1FrontSideBus两个或多个个独立运行行的内核集集成于同一一个处理器器上面双核处理器=一个处理器器上包含2个内核多核处理器器=一个处理器器上包含2个以上内核核Allproductsanddatesarepreliminaryandsubjecttochangewithoutnotice.Enables……HigherPerformanceMorePowerEfficiencyNewCapabilities2023/1/5Inspurgroup定义义：：是是主主板板上上的的主主存存储储部部件件，，是是CPU直接接与与之之沟沟通通，，并并对对其其存存储储数数据据的的主主要要部部件件，，存存放放当当前前正正在在使使用用的的（（即即执执行行中中））的的数数据据和和程程序序它的的物物理理实实质质就就是是一一组组或或多多组组具具备备数数据据输输入入和和数数据据存存储储功功能能的的集集成成电电路路。。2.3内存存技技术术2023/1/5InspurgroupREGISTERED内存存缓缓冲冲技技术术RegisterIC，内内存存条条底底部部较较小小的的集集成成电电路路芯芯片片，，使使内内存存条条带带有有缓缓冲冲能能力力，，起起提提高高驱驱动动能能力力的的作作用用，，大大大大增增加加了了服服务务器器内内存存容容量量。ECC内存存纠纠错错技技术术（（海海明明码码））ECC（ErrorCheck&Correct）的的功功能能不不但但使使内内存存具具有有数数据据检检查查的的能能力力，，而而且且使使内内存存具具备备了了数数据据错错误误修修正正的的功功能能。。普普通通ECC纠错错1位，，发发现现2位错错另外外，，由由于于ECC的算算法法比比较较复复杂杂，，为为了了纠纠正正一一位位的的错错误误需需要要消消耗耗一一定定的的时时间间，，结结果果是是整整个个系系统统的的性性能能下下降降2-3%。但但由由于于这这种种DRAM内存存在在整整个个系系统统中中较较稳稳定定，，所所以以仍仍被被用用于于作作为为网网络络核核心心的的服服务务器器，，其其价价格格较较贵贵。。2023/1/5Inspurgroup服务器上主流流内存及发展展趋势双通道读取内存镜像、热热备内存子系统－－双通道读取取两个内存控制制器分别进行行读取使带宽增加一一倍2023/1/5Inspurgroup内存子系统－－内存镜像和和热备内存热备—Sparing热备内存在正正常情况下不不使用，当工工作内存的故故障次数达到到预设值ECC的次数，系统统自动将故障障内存条中的的数据传输到到热备内存条条，故障内存存条就不再使使用。内存镜像—Mirroring内存数据有两两个拷贝，避避免由于内存存故障而导致致数据丢失。。2023/1/5InspurgroupDDR3与DDR2区别一性能：高频率，高带带宽：DDR3内存采用的8-bit预取技术（DDR2为4bit预取）使得频频率提升至至DDR2的2倍，从DDR3-800到DDR3-1600低延迟：CL延迟由DDR2的15ns下降至DDR3-1066的13.125ns/DDR3-1333的12ns/DDR3-1600的11.25ns低功耗：DDR3采用了1.5V供电电压以及及ASR（自动自刷新新技术）等技技术降低DDR3的功耗，据内内存厂家的数数据显示，相相对于DDR2-800，DDR3-800、1067及1333的功耗比分别别为0.72X、0.83X及0.95X。2023/1/5InspurgroupDDR3和DDR2相比的的优势势频率：：DDR3可以在在800MHz至2000MHz下运行行（也也可更更高）），而而DDR2是在533MHz至1066MHz下运行行。一一般来来讲，，DDR3是DDR2频率的的两倍倍，通通过削削减一一半读读写时时间给给系统统带来来操作作性能能提高高。功功耗耗：DDR3相比DDR2可以节节约16%的电能能，因因为新新一代代DDR3是在1.5V电压下下工作作，而而DDR2则是在在1.8V下工作作，这这样可可以弥弥补由由于过过多的的操作作频率率所产产生的的高电电能消消耗，，减少少的能能量消消耗可可以延延长部部件的的使用用寿命命。技技术术：DDR3内存Bank增加到到了8个，比比DDR2提高了了一倍倍。所所以相相比DDR2预读取取会提提高50%的效率率，是是DDR2标准的的两倍倍。2023/1/5Inspurgroup总线的基本本概念总线是计算算机各模块块间进行信信息传输一一组公共导线线通道。►数据总线（（DataBus）►地址总线（（AddressBus）►控制总线（（ControlBus）2.4总线技术2023/1/5Inspurgroup常见系统总总线1、ISA总线ISA（IndustryStandardArchitecture工业标准架架构）ISA总线提供了了足够的吞吞吐量给低低带宽设备CPU占用率高，，插卡的数数量亦有限限2023/1/5Inspurgroup2、PCI总线PCI（PeripheralComponentInterconnect互连外围围设备））又称局域域总线,在CPU和外围设设备之间提供供了一条条独立的的数据通通道32位/33Mhz、32位/66Mhz、64位/66Mhz2023/1/5Inspurgroup3、PCI-X总线：-新一代PCI标准，吞吞吐能力力是PCI的两倍甚甚至八倍倍以上-采用了分分离事务务即多任任务的设设计-100MHz和133MHz-PCI-X的频率可可随设备备的变化化而变化2023/1/5InspurgroupPCI-X是在现有有PCI规范上发发展而来来，同样样是64bit宽度，支支持高达达133MHz设备。具具有变频频兼容能能力，可可向下兼兼容。PCI-X的优势除除高运行行频率，，并可支支持多任任务工作作方式，，即某一一设备在在向其它它目标设设备发送送数据请请求时，，如果目目标设备备忙或未未准备好好，发送送请求的的设备可可以先处处理其它它事务。。而目前PCI设备在完完成一次次请求之之前不会会处理其其它事务务，造成成PCI总线资源源浪费。。理论上，，在相同同的运行行频率下下，PCI-X能够比PCI提高14%-35%的性能，，当然需需要使用用相应PCI-X板卡。2023/1/5Inspurgroup5、PCI-E总线高性能：更高的数据传传输带宽；传输带宽和频频率具有高可可延展性；简化I/O：可通用于Server和Workstation主板中；不使用PCIBridge转接，直接连连接MCH；方便使用：与PCI相兼容；简化主板设计计复杂度；支持热插拔；；2023/1/5Inspurgroup常见的外部总总线1、IEEE1394总线IEEE1394是一种串行接接口标准2、USB总线USB（UniversalSerialBus）称为通用串串行总线，也是是一种连接外外围设备的机机外总线2023/1/5Inspurgroup1、总线的带带宽总线的带宽宽指的是一一定时间内内总线上可可传送的数数据量，即即我们常说说的每秒钟钟传送多少少MB的最大稳态态数据传输输率，用MB/s表示，即每每秒多少兆兆字节（1字节为8位）。2、总线的位位宽总线的位宽宽指的是总总线能同时时传送的数数据位数，，即我们常常说的32位、64位等总线宽宽度的概念念。3、总线的工工作时钟频频率总线的工作作时钟频率率以Mhz为单位，工工作频率越越高则总线线工作速度度越快，也也即总线带带宽越宽。。总线的性能能指标2023/1/5InspurgroupPCIExpress总线与PCI和PCI-X不同，PCIExpress是建立在一一个串行传传输协议上上的。就是是说，其接接口的线路路数量非常常有限。为为了获得高高速带宽，，串行线路路的频率必必须比其他他并行总线线的频率高高出很多。。通过合并并多条PCIExpress通道，它的的带宽可以以轻易的翻翻倍。所以以PCIExpress总共有5种接口：x16，x8，x4，x2和x1。PCIExpress是一种双双向点到到点的连连接。也就就是说来回回的方向上上带宽都一一样，并且且它并不像像其他并行行总线，需需要和别的的设备共享享带宽。这这种模组式式的结构使使得厂商在在制造主板板的时候可可以随意分分配PCIExpress资源，以适适应不同的的插槽组合合。2023/1/5Inspurgroup总线技术的的发展-PCI-Express技术2023/1/5InspurgroupPCI-E规格格2023/1/5Inspurgroup总线线发发展展趋趋势势PCIExpress的使使用用越越来来越越广广泛泛：：如如千千兆兆以以太太网网卡卡、、显显卡卡、、电电视视卡卡、、视视频频编编辑辑卡卡等等PCI不会会消消失失，，其其他他的的应应用用需需要要一一定定的的转转换换周周期期2023/1/5Inspurgroup系统统总总线线并行行－－串串行行PCI－PCI-X－PCIE2023/1/5Inspurgroup芯片组及及发展INTELblackford支持双路路英特尔尔64位至强处处理器，，提供667/1066/1333MHz前端总线线和最大大4M二级缓存存，最大大支持16GB容量的DDR2667和533FBD内存，支支持内存存热备和和镜像，，支持PCI-EX82023/1/5Inspurgroup芯片组（（blackford）blackfordDempsey/WoodcrestESB-2GilgalSIO3PS2KeyboardPS2MouseSerialBackSerialIntFlashUSB2.0FrontUSB2.0RearUSB2.0FrontUSB2.0RearIDESATA2SATA2SATA2SATA2SATA2SATA2FLASHNVRAMPCIex8(4GB/s)PCIex8(4GB/s)FBD533/677FBD533/677FBD533/677FBD533/6771066/1333MTSPCIex8(4GB/s)DMIx4PCIex8(4GB/s)PCIex4(2GB/s)PCI－XPCI2023/1/5Inspurgroup芯片组组（blackford－VS）BF-VSDempsey/WoodcrestESB-2GilgalSIO3PS2KeyboardPS2MouseSerialBackSerialIntFlashUSB2.0FrontUSB2.0RearUSB2.0FrontUSB2.0RearIDESATA2SATA2SATA2SATA2SATA2SATA2FLASHSDRAMFBD533/677FBD533/6771066/1333MTSPCIex8(4GB/s)DMIx4PCIex8(4GB/s)PCIex4(2GB/s)PCI－XPCI2023/1/5InspurgroupBlackford-vs和Blackford两个芯片片pin-to-pin；相同的的南桥芯芯片ESB-2；Blackford-vs和Blackford扩展能力力不同；；Blackford支持3个PCI-E*8，其中一一个用来来连接南南桥Blackford-vs只支持1个PCI-E*8，用来连连接南桥桥；Blackford支持4个通道16个内存插插槽；Blackford-vs支持2个通道8个内存插插槽；Blackford-vs和Blackford性能比差差30%（intel）南桥主要要支持：：1个PCI-E*4；1个PCI-E*8（2个PCI-E*4）；1个PCI-X133；1段32位PCI；2个千兆网网卡；6个STAT2；8个USB；1个IDE；2023/1/5InspurgroupIntel®QuickPathArchitectureIntel®QuickPathinterconnectplusintegratedIntel®QuickPathmemorycontrollersHighBandwidth(upto25.6GB/sperlink)(upto32GB/sperMC)LowLatency(integratednativeDDR3MC)IntelReliability(datareliabilitycheckseverycycle)OpenInnovation(over20industryleaders)MC=memorycontrollerSource:Intel.Allfutureproducts,computersystems,

dates,andfiguresspecifiedarepreliminarybasedoncurrentexpectations,andaresubjecttochangewithoutnotice.2023/1/5Inspurgroup自1956年IBM推出第一台台磁盘驱动动器IBMRAMAC350至今已经有有50多个年头了了，以下主主要从磁盘盘驱动器基基本结构、、主要参数数、接口标标准、磁盘盘阵列技术术四个方面面进行介绍绍。2.6磁盘技术简简介2023/1/5Inspurgroup当前前的的硬硬盘盘架架构构多多采采用用温温彻彻斯斯特特（（Winchester）架架构构由头头盘盘组组件件（（HDA，HeadDiskAssembly）与与印印刷刷电电路路板板组组件件（（PCBA，PrintCircuitBoardAssembly）组组成成温氏氏硬硬盘盘是是一一种种可可移移动动头头固固定定盘盘片片的的磁磁盘盘存存储储器器，，磁磁头头定定位位的的驱驱动动方方式式主主要要有有步步进进电电机机驱驱动动（（已已淘淘汰汰））和和音音圈圈电电机机驱驱动动两两种种其盘盘片片及及磁磁头头均均密密封封在在金金属属盒盒中中，，构构成成一一体体，，不不可可拆拆卸卸，，金金属属盒盒内内是是高高纯纯度度气气体体，，不不是是真真空空磁盘盘的的基基本本结结构构2023/1/5Inspurgroup1、主轴转速：：IDE硬盘的转速多多为5400rpm和7200rpm，目前的主流流SAS硬盘，转速多多为15000rpm2、平均寻道时时间：指磁盘磁头移移动到数据所所在磁道时所所用的时间，，这是衡量磁磁盘机械能力力的重要指标标，单位：毫毫秒ms，一般在5ms-13ms之间。3、平均潜伏时时间：平均潜伏时间间与转速有关关，为碟片旋旋转半周所需需时间。磁盘的主要参参数2023/1/5Inspurgroup4、数据据传输输率：：►内部数数据传传输率率（InternalTransferRate）内部数数据传传输率率指磁磁头至至硬盘盘缓存存间的的最大大数据据传输输率，，►外部数数据传传输率率（ExternalTransferRate）外部数数据传传输率率也称称为突突发数数据传传输率率，是是指从从硬盘盘的缓缓存中中向外外输出出数据据的速速度磁盘的的内部部传输输率要要小于于外部部传输输率，，所以以内部部传输输率的的高低低才是是评价价一个个硬盘盘整体体性能能的决决定性性因素素。2023/1/5Inspurgroup5、MTBF（MeanTimeBetweenFailure，平均无故故障时间））：它是硬盘可可靠性的一一个指标，，指从开始始运行到出出现故障的的最长时间间的平均值值，单位是是小时。SCSI硬盘和IDE硬盘MTBF值有一定差差异，SCSI硬盘一般为为1200000小时，IDE硬盘一般为为800000小时。6、SMART支持：是SelfMonitoringAnalyzedReportTechnology（自监测、、分析与报报告技术））的缩写。。在磁盘设设计中，采采用此技术术可增加磁磁盘自我监监视和分析析各种参数数的能力，，如果磁盘盘处于不良良状态，能能及时通知知系统，并并对用户提提出操作建建议。2023/1/5Inspurgroup盘片马达达磁头马达达磁盘马达达2023/1/5Inspurgroup盘片、磁头2023/1/5Inspurgroup►IDE►SCSI►SATA►SAS常见的的硬盘盘接口口技术术2023/1/5Inspurgroup1、IDE接口*IDE的英文文全称称为：：IntegratedDriveElectronics，是目目前最最主流流的硬硬盘接接口，，包括括光储储类的的主要要接口口。*IDE接口口使使用用一一根根40芯或或80芯的的扁扁平平电电缆缆连连接接硬硬盘盘与与主主板板，，每每条条线线最最多多连连接接2个IDE设备备（（硬硬盘盘或或者者光光储储））。2023/1/5Inspurgroup所有有的的IDE硬盘盘接接口口都都使使用用相相同同的的40针连连接接器器2023/1/5Inspurgroup由于硬硬盘传传输速速率的的增加加为了了增强强数据据传输输的稳稳定性性，在在数据据线上上进行行了改改造，，由原原来40芯电缆缆改变变为80芯，其其中40芯为地地线为为了增增加数数据传传输稳稳定性性。IDE硬盘接接口－－电缆缆2023/1/5InspurgroupATA(IDE)1条通道道可用用2个设备备(跳线分分为主主/从)，共享享带宽宽根据ATA/ATAPI规范，，colorconnector－M/B，grey－slave，black－masterSATA端到端端连接接，一一个通通道连连接一一个设设备，，独享享带宽宽。不不存在在跳线线设定定ID问题SCSI－每个个通道道支持持16个设备备，控控制器器占ID7SCSIWide68pin－硬盘上跳跳线，避免免ID冲突SCSISCA80pin－背板位置置决定硬盘盘IDFibreChannel无跳线，背背板位置决决定硬盘ID号应用2023/1/5Inspurgroup2、SCSI接口口技技术术（1）SCSI接口口定定义义SCSI英文文全全称称：：SmallComputerSystemInterface，它它出出现现的的原原因因主主要要是是因因为为原原来来的的IDE接口口的的硬硬盘盘转转速速太太慢慢，，传传输输速速率率太太低低。。（2）SCSI接口口特特点点►多个个I/O并行行操操作作：：因因此此SCSI设备备传传输输速速度度快快►可并并联联的的外外设设数数量量多多2023/1/5Inspurgroup热拔拔插插非热热拔拔插插SCSI磁盘盘接接口口图图2023/1/5InspurgroupSCSI接口技术与其其它技术一样样，也是向前前兼容得，也也就是说新的的SCSI接口可以兼容容老接口，而而且如果一个个SCSI系统中的两种种SCSI设备不是位于于同一规格，，那么SCSI系统将取较低低级规格作为为工作标准。。SCSI设备的兼容性性2023/1/5Inspurgroup3、SATA接口SATA的英文全称是是：Serial-ATA（串行）SATA1.0标准仍可达到到150MB/s，SATA2.0/3.0更可到300以至600MB/s。下图是与并行行ATA的传输线比较较：2023/1/5Inspurgroup左边是是串行行数据据传输输线，，右边边是并并行数数据传传输线线并行ATA和串行行ATA的传输输线比比较2023/1/5Inspurgroup电源的的输入入接口口也与与原来来的4pin电源不不同，，需要要经过过转换换。串行ATA的电缆缆2023/1/5Inspurgroup主板上上的SerialATA数据线线接口口SATA控制器器2023/1/5Inspurgroup►针脚数目目大减少少，也就就全面解解决了在在ATA标准中存存在的数数据串扰扰问题。。►数据芯线线减少，，就更能能降低电电力消耗耗，减小小发热量量►起点更高高、发展展潜力更更大，预预计在2007内推出SerialATA3.0标准，到到那时将将实现600MB/s的最高数数据传输输率。►SerialATA的拓展性性更强，，由于SerialATA采用点对对点的传传输协议议，所以以不存在在主从问问题，这这样每个个驱动器器不仅能能独享带带宽，而而且使拓拓展SATA设备更加加便利。SATA接口优点点2023/1/5InspurgroupSAS简单的的说，，SAS是一种种磁盘盘连接接技术术。它它综合合了现现有并并行SCSI和串行行连接接技术术的优优势，，以串串行通通讯为为协议议基础础架构构，采采用SCSI-3扩展指指令集集并兼兼容SATA设备，，是多多层次次的存存储设设备连连接协协议栈栈。点到点点连接接目前总总线传传输速速度3Gb/s(3Gb/s/8×8/10=300MB/s)针脚定定义29PIN，数据据位8，其它它为控控制信信号、、电源源和地地2023/1/5InspurgroupSas硬盘接接口、、线缆缆2023/1/5InspurgroupSas硬盘和SATA硬盘的区别别2023/1/5Inspurgroup硬盘使用用中常见见问题标称容量量不等于于实际容容量计算方式式不同：：硬盘厂商商对容量量计算方方式为1KBytes=1000BytesOS(如Windows)对硬盘容容量计算算方式为为1KBytes=1024Bytes因此标称称的1G容量在OS中就认出出1,000,000,000÷（1024×1024××1024）＝0.93G，这样，，一块40G的硬盘会会在OS中只显示示为40×0.93＝37.2G。2023/1/5Inspurgroup硬盘背板板和模组组Sas备板及连连接2023/1/5Inspurgroup模组和背板的的作用1、硬盘控制器器通过硬盘模模组支持热拔拔插硬盘2、提供良好散散热和温度报报警3、和RAID卡配合，识别别掉线硬盘4、分配硬盘的的ID号2023/1/5Inspurgroup2.7RAID技术（RAID（RedundantArrayofIndependentDisks）►RAID就是独立冗余余磁盘阵列。。►RAID通过两种方法法完成了冗余余和容错功能能：一种是分分段（striping），另一种是是奇偶校验;►RAID技术即可以在在服务器机箱箱内部的PCI插槽上插入RAID卡，并连接多多块硬盘实现现，也可以通通过连接服务务器外部的专专用磁盘阵列列柜来实现RAID技术。2023/1/5Inspurgroup什么是磁盘阵阵列（DiskArray）？磁盘阵列就是是将两个以上上的物理磁盘盘，在逻辑上上捆绑在一起起，数据以条条带的形式顺顺序的保存在在各个磁盘上上，对外作为为一个逻辑的的设备提供服服务，磁盘阵阵列中可包含含配置成RAID的磁盘盘和用用于后后备的的磁盘盘。多个磁磁盘阵阵列还还可以以捆绑绑成大大的跨跨越磁磁盘阵阵列，，它们们只是是逻辑辑上组组合在在一起起。2023/1/5InspurgroupRAID技术术分分类类：：1、按按照照实实现现方方法法分分类类：：软件件RAID磁盘盘阵阵列列直直接接从从主主机机CPU获得得RAID指令令和和I/O命令令例如如：：Windows2000Server硬件件RAIDI/O处理理由由I/O处理理器器执执行行可以以通通过过下下面面两两种种方方式式执执行行：：（1）PCIHBA（2）嵌嵌入入主主板板（（RAIDOnmotherboard）2、按按连连接接方方式式分分类类：：外接接式式内置置式式2023/1/5Inspurgroup软件RAID2023/1/5Inspurgroup硬件RAID2023/1/5Inspurgroup外接式与与内接式式RAID差别2023/1/5InspurgroupRAID校验在IOP和内存之间进进行运算时，，采用的纠错错方式是ECC，ECC利于监测并纠纠正错误。在硬盘上写入入的校验数据据块采用的运运算方式是XOR，XOR利于从其他数数据块恢复数数据。RAID5写操作中有很很大一部分运运算是XOR，因此要提高高性能必须使使用专有的处处理器或协处处理器进行XOR运算而不能去去占用主机CPU。RAID知识2023/1/5InspurgroupRAID卡硬件模块块组成IOProcessor，IO处理器，通通常为Intel80302/80303，提供RAID数据校验计计算、输入入输出处理理等功能。。SCSIchip，除零通道道外，SCSIRAID卡上都有SCSI芯片来提供供SCSI总线通道，，用来连接接存储设备备。主机总线接接口，主要要为PCI，有PCI64bit/66MHz和PCI-X等类型接口口。BatteryBackupUnit，电池备份份模块，提提供意外掉掉电下的数数据保护。。CacheMemory，缓存/内存，提供供数据从IOP到硬盘之间间的缓冲，，提高整体体性能。FlashROM，用来存放放Firmware和BIOSNVRAM，用于保存存RAID设置信息蜂鸣器，在在RAID阵列出现意意外掉盘等等情况下提提供声音报报警，提醒醒用户进行行维护硬件件工作原理理2.7.2RAID卡2023/1/5InspurgroupBBU作用我们知道，，RAID卡一般带有有64M、128M或更多的内内存，在读读写操作中中内存起到到缓冲的作作用。IOPDATA内存DATA硬盘RAID卡BBU电池模块工工作原理2023/1/5Inspurgroup总线线接接口口ATASATAATA133SATA150……SATA300SATA600SCSISASUltra160Ultra320……SAS(300-600-1200)主机机接接口口PCI32bitPCI64bitPCI-X……PCI-ERAID卡发发展展趋趋势势—接口口2023/1/5InspurgroupAdaptec2120s2023/1/5InspurgroupAdaptec2200s2023/1/5InspurgroupAdaptec2010s2023/1/5InspurgroupSas卡-LSI8308E/LSI8408E2023/1/5InspurgroupRAID技术的价值值2023/1/5Inspurgroup热插拔技技术又称称热交换换技术，，允许在在不关机机的情况况下更换换故障设设备，常常见的故故障设备备：硬盘盘、电源源、PCI设备、风风扇等。。2.8热拔插技技术2023/1/5Inspurgroup网络适配配器又称称网卡或或网络接接口卡（（NIC），英文文名NetworkInterfaceCard►网卡数量多►数据传输速度度快►CPU占用率低►安全性能高2.9网络设备2023/1/5Inspurgroup网络设备－光光纤网卡•以太网卡：学学名EthernetAdapter,传输协议为IP协议,一般通过光纤纤线缆或双绞绞线与以太网网交换机连接接。接口类型型分为光口和和电口。光口口一般都是通通过光纤线缆缆来进行数据据传输，接口口模块一般为为SFP（传传输输率率2Gb/s）和和GBIC（1Gb/s）,对应应的的接接口口为为SC、ST和LC。电电口口目目前前常常用用接接口口类类型型为为RJ45,用来来与与双双绞绞线线连连接接，，也也有有与与同同轴轴电电缆缆连连接接的的接接口口，，不不过过现现在在已已经经用用的的比比较较少少了了•FC网卡卡：：一一般般也也叫叫光光纤纤网网卡卡，，学学名名FibreChannelHBA。传传输输协协议议为为光光纤纤通通道道协协议议，，一一般般通通过过光光纤纤线线缆缆与与光光纤纤通通道道交交换换机机连连接接。。接接口口类类型型分分为为光光口口和和电电口口。。光光口口一一般般都都是是通通过过光光纤纤线线缆缆来来进进行行数数据据传传输输，，接接口口模模块块一一般般为为SFP（传传输输率率2Gb/s）和和GBIC（1Gb/s）,对应应的的接接口口为为SC和LC。电电口口的的接接口口类类型型一一般般为为DB9针或或HSSDC。•ISCSI网卡卡：：学学名名ISCSIHBA，传传输输ISCSI协议议，，接接口口类类型型与与以以太太网网卡卡相相同同•HBA卡：：FC-HBA卡（（俗俗称称：：光光纤纤网网卡卡））、、iSCSI-HBA卡（（RJ45接口口））•以太太网网卡卡：：光光纤纤接接口口的的以以太太网网卡卡（（俗俗称称：：光光纤纤以以太太网网卡卡）2023/1/5Inspurgroup光纤纤接接口口HBA卡2023/1/5Inspurgroup光纤纤接接口口类类型型Sc口：：大大口口82544EI82543GCLc口：：小小口口82545GM8490FIntelpro1000F2023/1/5InspurgroupAdapterFaultTolerance（网卡卡出错错冗余余）AdapterLoadBalancing（ALB，网卡卡负载载平衡衡）在线报报警（（AlertOnLine）在线唤唤醒（（WakeOnLAN）网卡高高级特特性：：2023/1/5Inspurgroup►材料散热热性好►预留风扇扇位多►通风系统统良好►具有冗余余性2.11服务器的的机箱和和风扇2023/1/5Inspurgroup服务器的的机箱和和风扇2023/1/5Inspurgroup2023/1/5Inspurgroup服务器的机箱箱和风扇2023/1/5Inspurgroup2.12服务器的电电源系统1+1冗余电源

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