服务器硬件基础知识

信息时代给人们提供了诸多便利的同时,也诞生了越来越多的中小企业用户。这不仅是信息技术发展的必然结果,也是社会发展和经济多元化的表现。此外,越来越多的DIY迷和高端游戏发烧友,也纷纷加入到关注入门级服务器产品的行列。无论是出于兴趣爱好,还是出于创业初期业务需要,入门级服务器在整个服务器市场上并没有失去昔日的繁华和市场,相反,它们将受到越来越多的用户关注,为社会经济的多样化发展和信息技术的更大普及,提供可靠基础。

对于服务器,相信大家听起来并不陌生,但在这里,我还是需要给自己重新梳理一番。

一、服务器的主要性能特点

www.hj8828.com 1
入门级机架服务器选购要点


服务器英文名称为“Server”,指的是在网络环境中为客户机(Client)提供各种服务的、特殊的专
用计算机。在网络中,服务器承担着数据的存储、转发、发布等关键任务,是各类基于客户机/服务器(C/S)模式网络中不可或缺的重要组成部分。其实对于服
务器硬件并没有一定硬性的规定,特别是在中、小型企业,它们的服务器可能就是一台性能较好的PC机,不同的只是其中安装了专门的服务器操作系统,所以使得
这样一台PC机就担当了服务器的角色,俗称PC服务器,由它来完成各种所需的服务器任务。当然由于PC机与专门的服务器在性能方面差距较远,所以可以想象
由PC机担当的服务器无论是在网络连接性能,还是在稳定性等其它各方面都不能承担高负荷任务,只能适用于小型,且任务简单的网络。本文及后面各篇所介绍的
不是这种PC服务器,而是各种专门的服务器。

通常来说,入门级服务器只使用一块CPU有且仅有一块),并采取1U结构化设计,再配合其他主流硬件配置,为用户提供可靠、稳定的性能和一定的升级空间,它们通常具有性价比高、能耗较低、配置合理、结构紧凑等特点,特别适合应用于SOHO办公、简单Web和小型数据中心等场所。

服务器,也称伺服器,是提供计算服务的设备。由于服务器需要响应服务请求,并进行处理,因此一般来说服务器应具备承担服务并且保障服务的能力。

不过,话又说回来,服务器说到底其实也是一种计算机,它也是由PC机发展过来的。在早期
网络不是很普及的时候,并没有服务器这个名称,当时在整个计算机领域只有大型计算机和微型计算机两大类。只不过随着网络,特别是局域网的发展和普及,“服
务器”这个中间层次的计算机开始得到业界的接受,并随着网络的普及和发展不断得到发展。尽管如此,服务器与我们普通所见的计算机又不完全一样,要不然,在
我国这么多服务器厂商中竟然还没有几家能真正生产中、高档服务器,就连全球也只有像IBM、HP、SUN等那么少数几家有这个实力,DELL也只能生产一
些中低档服务器,那都是因为服务器的特殊性要求所致,这就是服务器的四大主要特性(通常称之为“四性”)。虽然服务器也与PC机一样是诸如主板、CPU、
内存、硬盘等组成,但这些硬件均不是普通PC机所用的,都是专门开发,用于服务器环境的,尽管外观上基本类似。也正因如此,服务器的价格通常非常高,中档
的服务器都在几万元左右,高档的达几十、上百万。当然,目前我们也见到了许多标价仅几千元的名牌服务器,如DELL和HP都有这样的服务器。但这些服务器
都属于入门级的服务器档次,在性能方面仅相当于一台高性能PC
机,可以称之为“PC服务器”,这是为了满足一些小型企业对专用服务器的需求而开发的。正
因如此,这些服务器也只具有很少部分服务器性能。

在选购这些入门级服务器的时候,我们特别需要注重性能的稳定可靠性、硬件配置的合理性、结构设计的紧凑性以及拥有较低的功耗和较高的性价比。下面,我将根据这些选购要点为广大读者简要分析市场上比较知名入门级服务器,这些产品深受广大用户的喜爱,拥有不错的口碑,市场售价都在万元以下,特别适合入门级用户选购使用,在阐述选购要点问题上也具有一定的代表性。

服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等,和通用的计算机架构类似,但是由于需要提供高可靠的服务,因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

随着PC计算机技术的不断发展,服务器和PC技术之间出现了一些反常现象,原来一直
以来都是PC技术落后服务器技术,PC机的许多技术都是从服务器中移植过来,但现在发生了一些改变。因为PC机中许多性能都得到了极大的提高,如CPU高
主频、800MHz总线频率、SATA串行磁盘接口、PCI-
Express接口和超线程技术等,这些新技术对于服务器来说同样是从未有过的,而且其相
应性能要好于服务器原有对应性能,所以这些技术也很快在当前最新的服务器中得到广泛应用。当然,服务器仍还有许多其先进的特殊性能。

在网络环境下,根据服务器提供的服务类型不同,分为文件服务器,数据库服务器,应用程序服务器,WEB服务器等。

作为一台服务器首先要求的是它必须可靠,即“可用性”。因为服务器所面对的是整个网络的用户,而不是本机登录用户,只要网络中有用户,服务器就不能断。在
一些特殊应用领域,即使没用户使用有些服务器也得不间断地工作,因为它必须持续地为用户提供连接服务,而不管是在上班,还是下班,也不管是工作日,还是休
息、节假日,这就是为什么服务器首先必须要求具备极高的稳定性能的根本原因。一般来说专门的服务器都需要7X24小时不间断工作,特别是像一些大型的网络
服务器,如大公司所用服务器、网站服务器以及提供公众服务器的Web服务器等。这些服务器也许真正工作开机的次数只有一次,那就是它刚买回来全面安装配置
好后投入正式使用的那一次,一直到它彻底报废。如果动不动出毛病,这样的网络能保持长久正常运作吗?这可算是服务器的最关键性能,也是作为能担当服务器角
色的前提,哪怕是一台PC机。


还有,服务器要为这么多用户提供服务,没有高的连接和运算性能是无法承受的,这就是指的服务器“可利用
性”。我们平时一人用一台机都老是觉得慢,如果服务器也像我们平常所用的PC一样,那这么多用户请求又如何能及时得到计算机的响应和完成呢?所以服务器在
性能和速度方面也是与普通PC机有很大区别的。为了实现高速,一般服务器是通过采用对称多处理器安装、插入大量的高速内存等方面来保证,这样也就决定服务
器在硬件配置方面也与普通的计算机有着本质的区别。它的主板上可以同时安装几个甚至几十、上百个(如SUN的FIRE
15K可以支持到106个CPU)
服务器专用CPU。这些CPU与普通PC机中的CPU是完全一样。我们知道普通CPU最重要的参数是主频,主频越高,运算速度越快,但在服务器CPU中却
远不是这样的,通常服务器CPU的主频比较低,如现在Intel的服务器CPU主频通常在P4
2.0GHz左右,远低于PC机CPU快3.6GHz的主
频,其它品牌的服务器CPU主频则更低了,但这些服务器CPU都具有非常好的运算性能。一则
CPU主频越高,工作时所散发的热量就越高,给服务器带来最
大的不稳定因素;另一方面,服务器运算性能的提高,不仅通过主频的提高来达到的,而是通常在其它参数方面加强得到的,而且多数中、高档服务器还可通过对称
多处理器系统来大幅提高服务器的整体运算性能,根本没必要在单个CPU中通过主频的提高来提高运算性能。在CPU配置方面还要注意的一点就是,服务器的
CPU个数一定是双数,即所谓的“对称多处理器系统”。在内存方面的配置也一样,无论是在内存容量,还是性能、技术等方面都与普通PC机所用内存有根本的
区别。

按照体系架构来区分,服务器主要分为两类:

非x86服务器

非x86服务器:包括大型机、小型机和UNIX服务器,它们是使用RISC(精简指令集)或EPIC(并行指令代码)

服务器(18张)处理器,并且主要采用UNIX和其它专用操作系统的服务器,精简指令集处理器主要有IBM公司的POWER和PowerPC处理器,SUN与富士通公司合作研发的SPARC处理器、EPIC处理器主要是Intel研发的安腾处理器等。这种服务器价格昂贵,体系封闭,但是稳定性好,性能强,主要用在金融、电信等大型企业的核心系统中。

x86服务器

x86服务器:又称CISC(复杂指令集)架构服务器,即通常所讲的PC服务器,它是基于PC机体系结构,使用Intel或其它兼容x86指令集的处理器芯片和Windows操作系统的服务器。价格便宜、兼容性好、稳定性较差、安全性不算太高,主要用在中小企业和非关键业务中。


另外,服务器还须具有一定的“可扩展性”,那是因为网络不可能长久不变,如果没有一定的可扩展性,当用户一增多,就不能胜任的
话,一台几万,甚至几十万的服务器如果在短时间内就要遭到淘汰的话,这是许多企业都无法随的。为了保持高的可扩展性,通常需要在服务器上具备一定的可扩展
空间和冗余件(如磁盘矩阵位、PCI和内存条插槽位等)。当然在硬件方面的配置远不止这些,具体我们将在后面的篇中具体介绍。

按应用层次划分

按应用层次划分通常也称为“按服务器档次划分”或
“按网络规模”分,是服务器最为普遍的一种划分方法,它主要根据服务器在网络中应用的层次(或服务器的档次来)来划分的。要注意的是这里所指的服务器档次并不是按服务器CPU主频高低来划分,而是依据整个服务器的综合性能,特别是所采用的一些服务器专用技术来衡量的。按这种划分方法,服务器可分为:入门级服务器、工作组级服务器、部门级服务器、企业级服务器。

1、入门级服务器

这类服务器是最基础的一类服务器,也是最低档的服务器。随着PC技术的日益提高,许多入门级服务器与PC机的配置差不多,所以也有部分人认为入门级服务器与“PC服务器”等同。这类服务器所包含的服务器特性并不是很多,通常只具备以下几方面特性:

1有一些基本硬件的冗余,如硬盘、电源、风扇等,但不是必须的;

2通常采用SCSI接口硬盘,也有采用SATA串行接口的;

3部分部件支持热插拔,如硬盘和内存等,这些也不是必须的;

4通常只有一个CPU,但不是绝对;

5内存容量最大支持16GB。

这类服务器主要采用Windows或者NetWare网络操作系统,可以充分满足办公室型的中小型网络用户的文件共享、数据处理、Internet接入及简单数据库应用的需求。这种服务器与一般的PC机很相似,有很多小型公司干脆就用一台高性能的品牌PC机作为服务器,所以这种服务器无论在性能上,还是价格上都与一台高性能PC品牌机相差无几。

入门级服务器所连的终端比较有限(通常为20台左右),况且在稳定性、可扩展性以及容错冗余性能较差,仅适用于没有大型数据库数据交换、日常工作网络流量不大,无需长期不间断开机的小型企业。不过要说明的一点就是目前有的比较大型的服务器开发、生产厂商在后面我们要讲的企业级服务器中也划分出几个档次,其中最低档的一个企业级服务器档次就是称之为”入门级企业级服务器”,这里所讲的入门级并不是与我们上面所讲的”入门级”具有相同的含义,不过这种划分的还是比较少。还有一点就是,这种服务器一般采用Intel的专用服务器CPU芯片,是基于Intel架构(俗称”IA结构”)的,当然这并不是一种硬性的标准规定,而是由于服务器的应用层次需要和价位的限制。

2、工作组服务器

工作组服务器是一个比入门级高一个层次的服务器,但仍属于低档服务器之类。从这个名字也可以看出,它只能连接一个工作组(50台左右)那么多用户,网络规模较小,服务器的稳定性也不像下面我们要讲的企业级服务器那样高的应用环境,当然在其它性能方面的要求也相应要低一些。工作组服务器具有以下几方面的主要特点:

1.通常仅支持单或双CPU结构的应用服务器(但也不是绝对的,特别是SUN的工作组服务器就有能支持多达4个处理器的工作组服务器,当然这类型的服务器价格方面也就有些不同了)。

2.可支持大容量的ECC内存和增强服务器管理功能的SM总线。

3.功能较全面、可管理性强,且易于维护。

4.采用Intel服务器CPU和Windows/NetWare网络操作系统,但也有一部分是采用UNIX系列操作系统的。

5.可以满足中小型网络用户的数据处理、文件共享、Internet接入及简单数据库应用的需求。

工作组服务器较入门级服务器来说性能有所提高,功能有所增强,有一定的可扩展性,但容错和冗余性能仍不完善、也不能满足大型数据库系统的应用,但价格也比前者贵许多,一般相当于2~3台高性能的PC品牌机总价。

3、部门级服务器

这类服务器是属于中档服务器之列,一般都是支持双CPU以上的对称处理器结构,具备比较完全的硬件配置,如www.hj8828.com,磁盘阵列、存储托架等。部门级服务器的最大特点就是,除了具有工作组服务器全部服务器特点外,还集成了大量的监测及管理电路,具有全面的服务器管理能力,可监测如温度、电压、风扇、机箱等状态参数,结合标准服务器管理软件,使管理人员及时了解服务器的工作状况。同时,大多数部门级服务器具有优良的系统扩展性,能够满足用户在业务量迅速增大时能够及时在线升级系统,充分保护了用户的投资。它是企业网络中分散的各基层数据采集单位与最高层的数据中心保持顺利连通的必要环节,一般为中型企业的首选,也可用于金融、邮电等行业。

部门级服务器一般采用IBM、SUN和HP各自开发的CPU芯片,这类芯片一般是RISC结构,所采用的操作系统一般是UNIX系列操作系统,LINUX也在部门级服务器中得到了广泛应用。

部门级服务器可连接100个左右的计算机用户、适用于对处理速度和系统可靠性高一些的中小型企业网络,其硬件配置相对较高,其可靠性比工作组级服务器要高一些,当然其价格也较高(通常为5台左右高性能PC机价格总和)。由于这类服务器需要安装比较多的部件,所以机箱通常较大,采用机柜式的。

4、企业级服务器

企业级服务器是属于高档服务器行列,正因如此,能生产这种服务器的企业也不是很多,但同样因没有行业标准硬件规定企业级服务器需达到什么水平,所以也看到了许多本不具备开发、生产企业级服务器水平的企业声称自己有了企业级服务器。企业级服务器最起码是采用4个以上CPU的对称处理器结构,有的高达几十个。

另外一般还具有独立的双PCI通道和内存扩展板设计,具有高内存带宽、大容量热插拔硬盘和热插拔电源、超强的数据处理能力和群集性能等。这种企业级服务器的机箱就更大了,一般为机柜式的,有的还由几个机柜来组成,像大型机一样。企业级服务器产品除了具有部门级服务器全部服务器特性外,最大的特点就是它还具有高度的容错能力、优良的扩展性能、故障预报警功能、在线诊断和RAM、PCI、CPU等具有热插拔性能。有的企业级服务器还引入了大型计算机的许多优良特性。这类服务器所采用的芯片也都是几大服务器开发、生产厂商自己开发的独有CPU芯片,所采用的操作系统一般也是UNIX(Solaris)或LINUX。

企业级服务器适合运行在需要处理大量数据、高处理速度和对可靠性要求极高的金融、证券、交通、邮电、通信或大型企业。企业级服务器用于联网计算机在数百台以上、对处理速度和数据安全要求非常高的大型网络。企业级服务器的硬件配置最高,系统可靠性也最强。

服务器中配置固态硬盘已经是一个普遍的选择,特别是如果只有很小比例的服务器存在性能问题的话尤其如此。固态硬盘可以帮助用户解决服务器性能的瓶颈。固态硬盘也可以让高速存储更加的接近处理器并将共享存储网络这个潜在的瓶颈剔除掉。目前有三种固态硬盘的形式作为达标:即硬盘驱动型SSD,SSD
DIMM和PCIs SSD。

5、典型服务器应用

办公OA服务器

ERP服务器

WEB服务器

数据库服务器

财务服务器

邮件服务器

打印服务器

集群服务器

无盘办公系统

无盘网吧服务器

无盘教学系统

视频监控服务器

流媒体服务器

VOD视频点播服务器

网络下载

SP服务

网络教学服务器

IDC-主机出租

IDC-虚拟空间

IDC-网游

IDC-主机托管

游戏服务器

高性能计算(HPC)

桌面超算

论坛服务器


服务器作为硬件来说,通常是指那些具有较高计算能力,能够提供给多个用户使用的计算机。服务器与PC机的不同点很多,例如PC机在一个时刻通常只为一个用户服务。服务器与主机不同,主机是通过终端给用户使用的,服务器是通过网络给客户端用户使用的。

和普通的PC相比,
服务器需要连续的工作在7X24小时环境。这就意味着服务器需要等多的稳定性技术RAS,比如支持使用ECC内存。

根据不同的计算能力,服务器又分为工作组级服务器,部门级服务器和企业级服务器。服务器操作系统是指运行在服务器硬件上的操作系统。服务器操作系统需要管理和充分利用服务器硬件的计算能力并提供给服务器硬件上的软件使用。


服务器系统的硬件构成与我们平常所接触的电脑有众多的相似之处,主要的硬件构成仍然包含如下几个主要部分:中央处理器、内存、芯片组、I/O总线、I/O设备、电源、机箱和相关软件。这也成了我们选购一台服务器时所主要关注的指标。

整个服务器系统就像一个人,处理器就是服务器的大脑,而各种总线就像是分布于全身肌肉中的神经,芯片组就像是骨架,而I/O设备就像是通过神经系统支配的人的手、眼睛、耳朵和嘴;而电源系统就像是血液循环系统,它将能量输送到身体的所有地方。

在信息系统中,服务器主要应用于数据库和Web服务,而PC主要应用于桌面计算和网络终端,设计根本出发点的差异决定了服务器应该具备比PC更可靠的持续运行能力、更强大的存储能力和网络通信能力、更快捷的故障恢复功能和更广阔的扩展空间,同时,对数据相当敏感的应用还要求服务器提供数据备份功能。而PC机在设计上则更加重视人机接口的易用性、图像和3D处理能力及其他多媒体性能。

服务器平台的操作系统。Unix操作系统,由于是Unix的后代,大多都有较好的作服务器平台的功能。


在服务
器的主要特点方面,还有一个重要方面,那就是服务器必须具备一定的自动报警,并配有相应的冗余、备份、在线诊断和恢复系统,以备出现故障时及时恢复服务器
的运作,那“可管理性”。虽然我们说服务器需要不间断持续工作,但再好的产品都有可能出现故障的一天,拿人们常说的一句话来说就是:不是不知道它可能坏,
而是不知道它何时坏。服务器虽然在稳定性方面有足够的保障,但一旦出现故障的话怎么办,如果像我们平时所用的计算机一样停下进行维修,对于一个大型的服务
器来说是不可能的事,这样就很可能造成整个网络的瘫痪,所带的损失是无法用金钱来衡量的。服务器生产厂商为了解决这一难题提出了许多新的技术,如冗余技
术、系统备份、在线诊断技术、故障预报警技术、内存查纠错技术、热插拨技术和远程诊断技术等,使绝大多数故障能够在不停机的情况得到及时修复。

软件

服务器软件的定义如前面所述,服务器软件工作在客户端-服务器(C/S)或浏览器-服务器(B/S)的方式,有很多形式的服务器,常用的包括:

文件服务器(File Server)

数据库服务器(Database Server)

邮件服务器(Mail Server)

网页服务器(Web
Server)

FTP服务器(FTP
Server)

域名服务器(DNS
Server)

应用程序服务器(AP
Server)

代理服务器(Proxy
Server)

电脑名称转换服务器

这里是对服务器有个整体的认识,初步涉水~

但是对于服务器的选择还是要交给专业的人员去衡量!

以上介绍的服务器“四性”,“可扩展性、可用性、可管理性和可利用性”,也即我们经常所见的服务器“SUMA”。具体这“四性”非常复杂,我们将在后面篇中具体介绍。

二、服务器的主要外观特点

上面介绍了服务器在性能方面的主要特点,这些性能对于一个刚刚接触服务器的读者朋友来说也只能是囫囵吞枣,根本还摸不清是怎么回事。这并不奇怪,因为服
务器这个计算机网络中技术最为复杂的网络产品,不可能通过上面几段简单的文字就能说得清楚,讲得明白。况且上面说的这些服务器主要特点,对于许多读者来说
根本不容易接触到,服务器有没有一些比较容易理解的外在表现呢?有,而且还非常明显。下面从外观上介绍服务器的一些主要特点,以使各位对服务器有一个更加
鲜明的感性认识,非常便于理解。以下就是服务器几个外观特点:

1、机箱大

从外观结构上看,服务器的机箱一般比较
大,有的虽然外观上看似与普通PC机差不多,实际上还是要大些,哪怕是入门级的PC服务器,如图1左图所示的
是 DELL PowerEdge
400SC入门级服务器(目前价格仅5808元)。对于一些中高档的专业服务器,机箱的差别就更大了,有的还是一个高
高的柜子式的机柜,如图1右图所示的是IBM RS/6000系列的S80型号高档服务器。

当然,服务器的机箱大不是为了误导消费
者,它有大的理由。一方面是由于服务器需要安装、连接的设备多,需占用较大空间,同时还要准备一些备用设备安置位,如磁带机、磁盘阵列、多PCI或
PCI-X插卡等,也需要占用空间。服务器通常要与许多设备进行连接,如在服务器主板或专用板卡中要插上许多适配器卡,有的还要安装几个可热插拨的硬盘和
电源(俗称“冗余电源”),一般还安装有供系统备份和恢复用的磁带机。另外,由于安装、连接的设备多,工作时发热量也非常大,必须有足够的空间来散热,以
确保服务器能长时间稳定工作。以上这些都决定了服务器的机箱架构就必须要比普通PC机要大,即便是一些媒体所说的
DIY PC服务器,为了保证服务器长
期稳定工作,也必须加大机箱,在选购或配置PC服务器时一定要注意。

当然以上所说的机箱大,只是针对综合型塔式服务器而言的。随着近
几年服务器应用的细化,各大服务器厂商针对各种具体应用推出了专门的功能型服务器,如一些针对空间密集型环境应用推出的服务器产品向机架式服务器,刀片式
服务器等在占用空间方面做了特别的优化,大大减小了机箱所占空间。如图2所示的就是一款刀片式机架功能服务器。

2、硬盘、内存容量大

这一点也很容易理解,服务器要面对众多的用户,接受所有用户的请求,而且还必须安装、保存许多大容量的服务器专用系统、软件,以及其它一些数据库文件,
这都要求服务器的硬盘容量要足够大。以前因为硬盘容量比较小(早期的才几百兆),所以通常采取磁盘矩阵,在服务器的磁盘架上并列安装许多磁盘,虽然这不仅
是用于提高整个服务器磁盘容量,但这在当时提高磁盘容量也是主要目的之一。目前的硬盘容量有了非常大提高,最高的已有200GB以上,所以目前一般的中小
企业网络服务器,在容量上只需一块硬盘就足够了,采用磁盘矩阵的主要目的是为了提高磁盘存取性能和安全恢复。当然对于大型的网络服务器,如一些门户网站服
务器,其磁盘容量在目前来说仍不可能由一块硬盘来满足,因为这种服务器通常所需的磁盘容量都在TB级(1TB=1000GB)的,这时也可能采用多块磁
盘,或者磁盘矩阵。而且还要注意的是,为了提高磁盘的存取速度,服务器硬盘通常采用SCSI接口,并且转速在10000ppm以上的快速硬盘。

在内存容量方面主要是考虑到服务器的用户访问速度要求,我们知道内存在很大程度上决定了系统的运行速度,服务器网络越大、越复杂、数据流量越高,内存的
需求就越多。现在一般中小企业服务器都在1GB以上,一些高档的服务器可以支持到上TB的内存容量。当然服务器在内存方面的要求远不止容量方面,在内存存
取速度和纠错性能方面都有特殊要求,这些也将在后面具体介绍。

3、主板大