服务器硬件架构简介

                                                                      

            是提供计算服务的设备。通常服务器一般以U作为单位来表示服务器的厚度,1U = 1.75英寸 = 4.445CM = 4.45CM,常见的服务器有1U、2U、4U;

    1、服务器外形

            服务器外形主要分为,机架式服务器、刀片服务器、塔式服务器;

    1.1、机架式服务器

            机架式服务器外形如下图所示,主要有1U,2U,4U等规格,安装在标准的19英寸机柜里面,多为功能性服务器(应用服务器,存储服务器,数据库服务器等),以及目前主流的超融合服务器;


    1.2、刀片服务器

              刀片服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元,是一种实现HAHD(High Availability High Density,高可用高密度)的低成本服务器平台,为特殊应用行业和高密度计算环境专门设计。刀片服务器就像“刀片”一样,每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。它们可以通过“板载”硬盘启动自己的操作系统,如Windows NT/2000,Linux等,类似于一个个独立的服务器,在这种模式下,每一块母版运行自己的系统,服务于指定的不同用户群,相互之间没有关联,因此相较于机架式服务器和机柜式服务器,单片母板的性能较低。不过,管理员可以使用系统软件将这些母版集合成一个服务器集群。在集群模式下,所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境,并同时共享资源,为相同的用户群服务。在集群中插入新的“刀片”,就可以提高整体性能。而由于每块“刀片”都是热插拔的,所以,系统可以轻松地进行替换,并且将维护时间减少到最小。

    1.3、塔式服务器

            塔式服务器一般是大家见得最多的,它的外形及结构都与普通的PC机差不多,只是个头稍大一些,其外形尺寸并无统一标准。由于塔式服务器的机箱比较大,服务器的配置也可以很高,冗余扩展更可以很齐备,所以它的应用范围非常广,应该说目前使用率最高的一种服务器就是塔式服务器。我们平时常说的通用服务器一般都是塔式服务器,它可以集多种常见的服务应用于一身,不管是速度应用还是存储应用都可以使用塔式服务器来解决。

            塔式服务器的主板扩展性较强,插槽也很多,而且塔式服务器的机箱内部往往会预留很多空间,以便进行硬盘,电源等的冗余扩展。这种服务器无需额外设备,对放置空间没多少要求,并且具有良好的可扩展性,配置也能够很高,因而应用范围非常广泛,可以满足一般常见的服务器应用需求。


    1、服务器结构图

            下图为服务器的主要组件构成图:

            下图为服务器的构成图和原理图:


        1.1 主板                        

               主板是计算机硬件系统的核心,也是主机箱内面积最大的一块印刷电路板。主板的主要功能是传输各种电子信号,部分芯片也负责初步处理一些外围数据。计算机主机中的各个部件都是通过主板来连接的,计算机在正常运行时对系统内存、存储设备和其他I/O设备的操控都必须通过主板来完成。


    

        1.2 电源

                服务器电源为保障7*24小时不间断工作,往往会提供双冗余电源。

        1.3 CPU处理器

                中央处理器(central processing unit,简称CPU)作为计算机系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元。CPU自产生以来,在逻辑结构、运行效率以及功能外延上取得了巨大发展。

                CPU主要分为四部分,分别是处理器核心(processor cores) 、总线(bus)、缓存(cache):相比主内存实现更高的读取带宽和更低的延迟内存访问 、向量处理单元(vector processing unit);

        1.4 内存

                内存是 CPU 和硬盘之间的缓冲设备,是临时存储器(用于存放数据),这就意味着,如果突然断电,那么位于内存中的数据很可能会丢失。程序运行的时候,一般会被调度到内存中执行,服务器关闭或程序关闭之后,数据将自动从内存中释放掉。

        (1)缓冲区

                将数据写入内存,这个数据的内存空间在 Linux 系统里一般称为缓冲区(buffer)。例如,写入到内存缓冲区,即写缓冲。 为了提高写操作性能,数据在写入最终介质或下一层级介质之前会合并放入缓冲区中,这样会增加数据持久写的延时。因为第一次写入缓冲区后,再向下写入数据之前,还要等待后续的写入,以便凑够数据或者定时写入到永久存储介质中。

        (2)缓存区

                从内存中读取数据,这个存数据的内存空间在 Linux 系统里一般称为缓存区(cache)。例如,从内存缓存区读取,即读缓存。 操作系统利用缓存提高文件系统的读性能和内存的分配性能,应用程序使用缓存也是为了提高读访问效率。将经常访问的操作结果保存在缓存中可备随时使用,而非总是执行读硬盘以获取数据等开销较高的操作。

        1.5 硬盘

                硬盘就是永久存放数据的存储器,如今常用的SATA/SAS硬盘都是 3.5/2.5 英寸的,且生产的单块硬盘的容量越来越大,体积却越来越小,速度也越来越快,其中常见的硬盘有300GB、600GB、1TB、3TB、4TB等规格。

                注意,对于工业级(企业级)硬盘计算,以 1000 为单位进行换算,即1TB=1000GB。根据实际场景的需要,硬盘的接口有 IDE、SCSI、SAS、SATA 、m.2、u.2等几类(其中 IDE、SCSI 已退出历史舞台),硬盘的类型也分为机械硬盘和SSD(固态硬盘)两种。

                从性能和价格的角度,可以对现有几类硬盘进行排序(从高到低),依次是u.2>m.2> SAS接口固态硬盘 > SATA固态硬盘 > SAS机械硬盘 > SATA机械硬盘。

       1.6 Raid卡

                Raid 称为磁盘冗余阵列,其功能是:当企业的网站(业务)数据量很大,单块盘装不下的时候,若购买多块硬盘存放数据,就需要利用 Raid 技术将所有硬盘整合成一个大硬盘,然后才能在这个大硬盘上分区(划分隔断、虚拟硬盘)存放数据。但是,硬盘多了势必会有损坏,可数据是不能丢的。针对这种情况,Raid 还具备一个功能,就是多块硬盘放置在一起可以配置冗余(备份),由此可以确保即使若干硬盘有损坏,数据也不会丢失。总的来说,使用 Raid 卡(阵列卡)具有以下好处:可以将所有硬盘整合到一起(扩充容量);可以使得数据更加安全(数据冗余);可以获得更高的效率(读写性能)。如果有 Raid 卡,则一般会将硬盘连接到 Raid 卡上,而不是直接插到主板上,Raid 卡最终将插到主板对应的插槽里。

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