計算機（服務器）的基礎知識

計算機（服務器）基礎知識

 計算機系統由硬件系統與軟件系統兩大部分組成

一、計算機（Computer））：又稱電腦，是一種能自動接收和存儲信息，并按照存儲在其內部的程序對海量數據進行自動、高速地處理，然后把處理結果輸出的現代化智能電子設備。

發展歷史：

      第一代計算機(1946-1957) 電子管時代

第二代計算機(1958-1964) 晶體管時代

第三代計算機(1965-1970)  集成電路時代

第四代計算機(1971 以后) 大規模集成電路時代

     計算機硬件的組成部分

           1946年數學家馮·諾依曼與提出運算器，控制器，存儲器，輸入設備，輸出設備。

           遵循馮·諾依曼體系結構。

     二、按規模劃分：

             巨型計算機：應用于國防尖端技術和現代科學計算中。巨型機的運算速度可達每秒百萬億次，“天河一號”為我國首臺千萬億次 超級計算機

?           大型計算機：具有較高的運算速度，每秒可以執行幾千萬條

指令，而且有較大的存儲空間。往往用于科學計算、數據處理或作為網絡服務器 使用。如： ：IBMz13

?           小型計算機：規模較小、結構簡單、運行環境要求較低，一般應用于工業自動控制、測量儀器、醫療設備中的數據采集等方面

?           微型計算機：中央處理器（CPU ）采用微處理器芯片，體積小巧輕便，廣泛用于商業、服務業、工廠的自動控制、辦公自動化以及大眾化的信息處理

      三、服務器：

          服務器Server 是計算機的一種，是網絡中為客戶端計算機提供各種服務的高性能的計算機

?        服務器在網絡操作系統的控制下，將與其相連的硬盤、磁帶、打印機及昂貴

的專用通訊設備提供給網絡上的客戶站點共享，也能為網絡用戶提供集中計算、信息發布及數據管理等服務

?        服務器按應用功能可分為：

Web 服務器、數據庫服務器、郵件服務器、文件服務器、中間件應用服務器、日志服務器、監控服務器，程序版本控制服務器、虛擬機服務器、打印服務器、域控制服務器、多媒體服務器、通訊服務器、ERP 服務器等

?        服務器按外形分類：

塔式服務器、機架式服務器、刀片式服務器

服務器硬件組成：

    電源，CPU,網卡，內存，PCI，風扇，硬盤。

四、服務器硬件 – CPU

         CPU 是Central Processing Unit 的縮寫，即中央處理器。由控制器和運算器構成，是整個計算機系統中最重要的部分。

         服務器CPU 公司

      Inter公司：                                        

              Xeon     至強           

              Itanium   安騰

      AMD公司 

              Althlo  MP               

      IBM 公司

               Power                   

     主頻：主頻是CPU 的時鐘頻率(CPU Clock Speed) ，是CPU運 運算時的工作的頻率

（1 秒內發生的同步脈沖數）的簡稱。單位是Hz 。一般說來，主頻越高，CPU 的速度越快。由于內部結構不同，并非所有的時鐘頻率相同的CPU 的性能都一樣

?   外頻：系統總線的工作頻率， CPU 與外部（主板芯片組）交換數據、指令的工作時鐘頻率

?  倍頻：倍頻則是指CPU 外頻與主頻相差的倍數

?  三者關系是：主頻= 外頻x 倍頻。

?  高速緩存（cache ）：高速交換的存儲器。CPU 緩存分為一級，二級，三級緩存，即L1 ，L2 ，L3

?  內存總線速度(Memory-Bus Speed):  一般等同于CPU 的外頻，指CPU 與二級(L2) 高速緩存和內存之間的通信速度

?  地址總線寬度: 決定了CPU可以訪問的物理地址空間

服務器分類：

按照CPU 體系架構來區分，服務器主要分為兩類：

（1）非 非x86 服務器：使用RISC （精簡指令集）或EPIC（并行指令代碼）  處理器

CPU 主要有Compaq 的Alpha 、HP 的PA-RISC 、IBM 的Power PC 、MIPS 的MIPS 和SUN 的Sparc、 、Intel 研發的EPIC 安騰處理器等。這種服務器價格昂貴，體系封閉，但是穩定性好，性能強，主要用在金融、電信等大型企業的核心系統。

（2）x86 服務器：又稱CISC （復雜指令集）架構服務器，即通常講的PC 服務器

它是基于PC 機體系結構，使用Intel 或其它兼容x86 指令集的處理器芯片的服務器。目前主要為intel的 的Xeon E3 ，E5 ，E7 系列，價格相對便宜、兼容性好、穩定性較差、安全性不算太高。

五、服務器硬件——主板

?  主板mainboard 、系統板systemboard 或母板(motherboard)它安裝在機箱內，是計算機最基本的也是最重要的部件之一

    主板一般為矩形電路板，上面安裝了組成計算機的主要電路系統，一般有BIOS 芯片、I/O 控制芯片、鍵盤和面板控制開關接口、指示燈插接件、擴充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件。

六、服務器硬件 — 內存

?  內存是 介于 于CPU  和外部存儲之間，是CPU  對外部存儲中程序與數據進行高速運算時存放程序指令、數據和中間結果的臨時場所，它的物理實質就是一組具備數據輸入輸出和數據存儲功能的高速集成電路

?  內存是CPU 能直接尋址的存儲空間，由半導體器件制成。內存的特點是存取速度快

?  計算機中所有程序的運行都是在內存中進行的，因此內存的性能對計算機的影響非常大

?  外存：硬盤，U 盤，軟盤，光盤

    .內存和外存的區別：

內存斷電后數據丟失

外存斷電后數據可以保存

. 容量：即該內存的存儲容量，單位一般為“MB ”或“GB” ”

在線備用內存技術

? 當主內存或者是擴展內存中的內存出現多位錯誤時或者出現物理內存故障

時 ， 服務器仍繼續運行

? 由備用內存接替出現故障內存的工作

? 備用的內存區域必須比其它區域的內存容量要大或相同

內存鏡像

? 鏡像為系統在出現多位錯或內存物理故障時提供數據保護功能 ， 以保

證系統仍能正常的運行

? 數據同時寫入兩個鏡像的內存區域

? 從一個區域進行數據的讀取

DIMM 1A

DIMM 2C

DIMM 3A

DIMM 4C

DIMM 5A

DIMM 6D

DIMM 7B

DIMM 8D

DIMM 5B

DIMMs 1- -4 4 和

DIMMs 5- -8 8 是相互的鏡像拷貝

? 數據從一組DIMM中讀取，另外一組則包含數據的鏡像拷貝。

? 如果出現無法糾正的讀取錯誤，那么就會從鏡像拷貝中重試讀取

注：兩組DIMM的配置必須相同。

七、服務器硬件 — 硬盤

硬盤基本參數：

1 、容量

容量是硬盤最主要的參數。單位有MB 、GB 、TB。 。

1TB=1024GB 1GB=1024MB

2 、轉速

轉速是指硬盤盤片每分鐘轉動的圈數，單位為rpm ?，F在硬盤的轉速已經達到10000rpm ，15000rpm ，所以讀寫速率也有了很大的提高

3 、傳輸速率

傳輸速率(Data Transfer Rate)  。硬盤的數據傳輸率是指硬盤讀寫數據的速度，單位為兆字節每秒（MB/s） ）

4 、緩存

硬盤緩存的目的是為了解決系統前后級讀寫速度不匹配的問題，以提高硬盤的讀寫速度

硬盤接口類型

    目前主流的硬盤接口為SATA 和SAS 接口，

因此，硬盤按接口類型可分為SATA 硬盤和SAS 硬盤

磁盤主要參數：

?  磁盤尺寸：3.5”/2.5”/1.8”

?  磁盤容量：146GB/300GB/500GB…

?  磁盤轉速：10K/15K/7200

?  接口速度：3GB/6GB

?  是否支持熱插拔

?  平均無故障時間（MTBF） ）

服務器的性能短板：

如果CPU 有每秒處理1000 個服務請求的能力，各種總線的負載能力能達到500 個，但網卡只能接受200 個請求，而硬盤只能負擔150 個的話，那這臺服務器得處理能力只能是150 個請求/ 秒，有85% 的處理器計算能力浪費了

    SSD 硬盤：

SSD(Solid State Disk) 泛指使用NAND Flash 組成的固態硬盤。其特別之處在于沒有機械結構，以區塊寫入和抹除的方式作讀寫的功能，因此在讀寫的效率上，非常依賴讀寫技術上的 設計SSD 讀寫存取速度快，性能穩定，防震性高，發熱低，耐低溫，電耗低，無噪音。因為沒有機械部分，所以長時間使用也出現故障幾率也較小。缺點: 價格高，容量小，在普通硬盤前毫無性價比

八、服務器硬件 — 陣列卡

Raid 卡：

用來實現RAID 的建立和重建，檢測和修復多位錯誤，錯誤磁盤自動檢測等功能。RAID 芯片使CPU 的資源得以 釋放陣列卡（RAID 卡）的作用

?  陣列卡把若干硬盤驅動器按照一定要求組成一個整體、由陣列控制器管理的系統。

?  陣列卡用來提高磁盤子系統的性能及可靠性陣列卡參數

?  支持的RAID 級別

?  陣列卡緩存

?  電池保護

九、服務器硬件 —電源

   電源和風扇

    ?  支持服務器的電力負載

?  支持冗余，防止電源故障

– 故障預警和防止

– 故障之前的預防性維護

– 保證服務器持續運行

?  電源子系統包括

– 智能電源和風扇

 ?  冗余電源和風扇

服務器硬件 — 顯卡

     顯卡

服務器都在主板上集成了顯卡，但是顯存容量不高，一般為16M 或32M

GPU： ： Graphic Processing Unit， ， 即“圖形處理器”

存儲基礎知識 — 存儲網絡

    DAS： ：

直接存儲(Direct Attached Storage) 。存儲設備與主機的緊密相連

? 管理成本較低，實施簡單

? 儲時直接依附在服務器上，因此存儲共享受到限制

? CPU 必須同時完成磁盤存取和應用運行的雙重任務，所以不利于CPU的指令周期的優化，增加系統負擔

NAS： ：

網絡連接存儲(Network Attached Storage)： ：

（ 通過局域網在多個文件服務器之間實現了互聯，基于文件的協議（ NFS、 SMB/CIFS  ），實現文件共享

? ·集中管理數據，從而釋放帶寬、提高性能

? ·可提供跨平臺文件共享功能

? ·可靠性較差，適用于局域網或較小的網絡

SAN： ：

存儲區域網絡(Storage Area Networks ，SAN)

利用高速的光纖網絡鏈接服務器與存儲設備，基于SCSI ，IP ，ATM等多種高級協議，實現存儲 共享

? ·服務器跟儲存裝置兩者 各司其職

? ·利用光纖信道來傳輸數據 ﹐ 以達到一個服務器與儲存裝置之間多對多的高效能、高穩定度的存儲 環境

? ·實施復雜，管理成本 高