概述

服务器相比于普通的PC，在扩展性、稳定性上要求比较高，比如支持各种扩展卡、7×24小时不间断运行等等。本文主要针对硬件服务器的分类、组成以及结构进行介绍说明。对服务器硬件比较感兴趣的小伙伴可以了解一下。

服务器分类

(1) X86架构
  • CISC，复杂指令集
  • 操作系统：linux、windows
  • 非国产代表：Intel、AMD
  • 国产：海光
  • 通用型服务器
  • cpu的引脚分别为硬盘、通道卡、网卡等预留
  • 单核双线程（超线程技术）
(2) 非X86架构
  • RISC，精简指令集
  • 操作系统：linux for arm
  • ARM、Power
  • 国产：华为鲲鹏、飞腾（固化）、龙芯、兆芯、申威
  • 系统小，响应快，专用型，使用在终端设备上
  • cpu和硬盘、通道卡、网卡等能力全部集成在一起，SOC
  • 单核单线程

服务器组成

服务器的组成主要包含：CPU、主板( motherboard )、内存(memory)、硬盘(HD, hard disk)、网络(network)、扩展卡、机箱、电源、风扇等组件。

(1) CPU

拿Intel至强可扩展处理器来说，分为铂金、金牌、银牌、铜牌（性能由高到低），型号系列如下：

  • 铂金：Intel Xeon Scaleable 81xx/82xx
  • 金牌：Intel Xeon Scaleable 61xx/62xx/51xx/52xx (可用于人工智能)
  • 银牌：Intel Xeon Scaleable 41xx/42xx (可用于数据实时计算)
  • 铜牌：Intel Xeon Scaleable 31xx/32xx
(2) 主板

主板上主要包括CPU槽位、内存槽位、PCIE槽位、硬盘接口。不同厂家主板布局可能稍有不同。

内存
  • DDR内存（3代、4代）：常用容量8g/16g/32g/64g不等；
  • Intel傲腾数据中心级持久内存模块（DCPIMM），常用容量128g/256g/512g。

其中，说明一下傲腾的两种模式： APP Direct模式和内存模式 。APP Direct模式表示作为存储来使用，访问速度介于DDR和PCIE SSD（SATA SSD…）之间。内存模式仅作为内存的缓存使用。

另外，为何傲腾的内存容量会比DDR大很多？主要是采用了3D XPoint的技术，将存储介质以3D方式堆叠，增加密度，提供仅次于DRAM访问速度的大容量持久化内存，之前Intel还提出过将3D XPoint引入HBase，移除WAL的问题单。

另外，要在内存扩展槽中插入傲腾，必须先要插满内存卡，才可以使用。

硬盘
  • SATA: 机械硬盘，大容量，适合存储非结构化数据，比如视频、图片。7200r/m，传输速率6Gbps，IOPS在150-200M；
  • SAS: 机械硬盘，SATA和SCSI的结合，容量一般小于SATA，读写性能更高，兼容SATA，用途类似。10000-15000r/m，传输速率6Gbps，通常高于SATA，IOPS在200-300M；
  • SATA SSD：固态硬盘，支持SATA接口接入的固态硬盘。
  • Nvme SSD：NVME是一种协议，针对PCIE通道设计的，数据从硬盘到内存或CPU的通道，支持多个数据同时通过。适合存储结构化数据，热数据。其中， U.2固态硬盘支持NVMe协议，走PCI-E 3.0 x4通道 。 SATA固态硬盘一般的带宽速度是6Gbps，而支持NVMe协议的U.2速度是32Gbps 。当然，直接走PICE则速度跟快了。

补充，SAN属于存储专用硬件，分为FC-SAN和IP-SAN。内部是做RAID的SAS盘，可挂载到多个主板上，FC-SAN通过QLE光纤卡接入，IP-SAN通过网卡接入。

网络
  • 万兆以太网卡（ethernet card）
  • Intel Omni-path
  • Mellanox Infiniband

其中，后两者都支持RDMA。

扩展卡

常用见的扩展卡有QLE光纤卡、GPU卡、PCIE SSD、FPGA卡、RAID卡、Cavium多核卡等。走主板的PCIE槽位插入，不同的卡使用的pcie lanes不同。其中，PCIE×16一般用于GPU卡，PICE×8用于FPGA卡等。PCIE是一种物理接口：Peripheral Component Interconnect Express。一般可以提供等扩展卡插入使用。。其他还有：

  • U.2是一种物理接口 ：使用PCIE×4（4个PICE lanes），用于连接SSD。
  • AHCI是一种逻辑接口（协议）：Advanced Host Controller Interface。Intel发明用于管理SATA设备。
  • NVME是一种逻辑接口（协议）： Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification (NVMHCIS) 。

服务器结构

(1) 机架式服务器

外形类似交换机，有1U（1U=1.75英寸=44.45毫米）、2U、3U、4U等规格。机架式服务器安装在标准的19英寸机柜里面。1U、2U最为常用。需要额外提供机柜放置。一般大型企业使用。

  • 国外，Facebook发起open computing project中，提出OU标准=44.45mm，19英寸机柜中，功耗1200多w；
  • 国内，BAT标准，提出RU标准=46.5mm，21英寸机柜中，功耗3000w左右，重量1.5T。
(2) 刀片式服务器

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。

每块刀片都可以热插拔，替换快，维护时间短。低功耗、空间小，适用于高性能计算集群。相比于机架服务器密度高，但散热差，需要强力风扇。一般用于建设数据中心。

(3) 塔式服务器

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。 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。 一般中小企业使用。

(4) 机柜式服务器

在一些高档企业服务器中由于内部结构复杂，内部设备较多，有的还具有许多不同的设备单元或几个服务器都放在一个机柜中，这种服务器就是机柜式服务器。 内部单元以机架为单位。

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